浅谈自来水远传水表抄表系统的几次技术改进
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作者: 吉健红
摘要：通过对远传水表抄表系统中的脉冲水表结构、系统通讯方式和采集机日常检测技术的几次改进，使得抄表系统更加简化，数据采集更加准确，系统运行更加稳定、可靠。
关键词：远传水表 抄表系统 技术改进
中图分类号：TM723.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0218-01
近年来随着科学技术的发展，人民生活水平不断提高。国家大力倡导“康居工程”、“智能化住宅”。为适应时代的要求，民用“三表”的智能化收费管理系统相继走入了寻常百姓家。它们的出现，大大地方便了用户，减轻了抄表员的工作量，也为这些企业创造了经济效益。我公司从1999年开始研制、开发远传水表抄表系统，由于起步较早，经验不足，在系统的逐年运行中，陆续发现了一些问题，于是针对这些问题，进行了3次比较重要的技术改进。
1 抄表系统概述
本系统主要由传感脉冲水表、数据采集机、管理机和管理中心的上位机等构成。抄表系统是把用水量通过脉冲水表转换成计量用的标准电脉冲信号，经数据采集机中的CPU处理后，通过RS485接口传输至管理机，根据需要进行处理与显示，然后通过RS232接口上传至上位机进行集中处理，作为历史资料保存，以备查询。
2 对第一代脉冲水表的改进
第一代脉冲水表是采用在普通的水表中安装探头，这种探头是由磁铁和一根干簧管组成的。在用户用水时，利用干簧管的簧片在磁铁的循环作用下循环闭合，从而输出计量脉冲信号。此方法实施简单，造价低。我们在使用过程中发现下列因素容易导致脉冲误差。（1）磁场干扰：脉冲信号在传输过程中因受到电磁干扰而产生误差，有些人还会故意在水表上放置磁铁产生强大的磁场干扰，达到偷水目的。（2）机械振动：水表本身受外界振动影响或由于水管中的“水锤”引起水表机芯的振动，都会使脉冲水表发出非正常脉冲信号，导致脉冲误差。（3）信号干扰：水表发出的脉冲信号，一般通过线缆穿越较长距离（几十米）传输至采集器，如果传输线质量不好或屏蔽效果不佳，外部干扰会造成系统统计错误。
针对以上问题，我们对传感脉冲水表结构进行一下改进，在原来的单根干簧管的基础上，再增加一根干簧管，通过两根干簧管的通断来计数，即当检测到一个干簧管吸合时先预记下来，只有检测到另外一个干簧管吸合后，才给予计数，也就是说单一的一个干簧管即时多次闭合也无效，从而有效地解决了临界点颤动而误发信号的问题，同时让系统在检测到两管同时闭合时，停止计数，并报警，这样可以有效防止通过放置磁铁来盗水的情形发生，另外安装所铺管线要选用质量好、屏蔽效果好的双绞线，以减少外部干扰。
3 系统通信方式的改进
系统最早采用有线方式实现采集机与管理机的通讯。整个小区的网线需从地下管、井连接到物业管理部门，由于RS485通讯的距离有限（1200m），长距离通信能造成传输信号的衰减，数据不稳定甚至通信中断。地下线路还经常受到外界的破坏，如施工中各专业走线的相互干扰、施工不当造成的损坏以及动物啃咬引起短路、短路的情况时有发生，造成系统不稳定，又因线路长，检修难度很大。近年来，随着科学技术的不断发展，新的无线通信技术不断地涌现。如无线射频技术，它是一种短距离、低功耗、低成本，性能稳定的无线网络通信技术。于是我们便将这一技术应用到了抄表系统中，通过在采集机上嵌入一块体积小，重量轻，功耗低的无线收发模块TS100S，实现采集机与手抄器（取代管理机）之间无线连接。手抄器是一种带液晶显示的小型发射、接收装置，体积小，携带方便，采用半双工通讯方式与采集机通讯。它的主要功能是将各采集机的数据采集上来，根据需要进行显示、打印，并将信息上传给上位机。改进后的无线抄表系统不需要敷设传统的网线电缆，大大缩减了通信距离，提高了信息传输的效率，免除了对网线维护所需的大量人力、物力。
4 采集机日常检测技术的改进
采集机以单片机AT89C52为核心，对水表的各种脉冲信号（正常用水、窃水、短路、断路）进行分析、计算、存储，由专用通讯接口以RS485方式输出，再经过无线通信模块RS100S将数据信息转换成射频无线电信号发射出去。采集机是否能平稳、准确地计数，关系到整个系统的准确性和可靠性，因此采集机在正式安装使用前的检测显得十分重要。以前由于缺少脉冲水表信号模拟系统，对采集机的检测只局限在能否跟手抄器进行通讯的程度上，至于计数是否准确、稳定则无法检测。为此我们又设计了一套24路水表信号模拟输出系统。由于一个采集机有24个输入端子来与24块脉冲水表相连，因此我们将每块模拟板也设计成可输出24路模拟脉冲水表信号的电路，通过24个数据传出端子与采集机上的24个输入端子相连。模拟板上的按键可对工作模式、旋转周期等参数进行设定，数码管能及时显示水表所转圈数，在设定好参数后，各个输出端子就可以模拟出你所设定的水表转速的电阻信号。
当模拟板端子与数据采集机接通时，图中NJU8芯片的“+”端得到来自端子的高电平，“-”端电路提供0.7V电势，“+”端电势比“-”端高，
“OUT”端输出高电平，因此，D1发光二极管被点亮。R110电阻的两端“1”、“2”号线分别接8位移位寄存器6B595N的两个并行输出口，当“1”号线接通时，相当于此线接地，采集机就能采集到4.3K电阻信号，模拟水表内部一个干簧管A被导通。当“2”号线接通时，相当于此线接地，采集机就能采集到9.9K（4.3K+5.6K）的电阻信号，模拟水表内部另一个干簧管B被导通。当“1”、“2”号线都不接通时，相当于两线都是高电平，采集机就能采集到19.9K（4.3K+5.6K+10K）的电阻信号，模拟A、B两个干簧管都不导通的情况，即水表指针的磁点在两干簧管之间。这样，外部的采集机就可以像图中水表信号一样采集到电阻信号。模拟板CPU部分选用的是AT89C4051单片机，可兼容MCS-51指令系统，可直接驱动LED，通过单片机AT89C4051控制，模拟板可输出5种不同方式的模拟转速，可根据需要来选择。有了这个模拟系统，为日常的检测提供了便利，采集机任何一点有问题，都能被及时检测出来。新组装好的采集机，必须经过老化试验，合格后才可拿到工地安装，确保了整个抄表系统准确、可靠的运行。
5 结语
经过以上几次技术改进后，系统所出现的问题基本解决。通过多年的运行结果来看，此套远传水表无线抄表系统技术成熟、计数准确、运转稳定，推进了自来水抄表收费管理系统的智能化水平。
参考文献
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