浅析智能水表核心技术

郭峰

摘 要： 在我国日常生活中智能水表发挥着重要的作用，而且随着科学技术的发展，智能水表也取得了较快的发展，一系列新型智能水表的研发，在核心技术方面有了较大程度的提升，这无论是实现供水自动化还是对于现代城市的发展都具有极为重要的意义。文中从智能水表概述入手，并进一步对智能水表核心技术进行了具体的阐述。

关键词： 智能水表；数据采集；数据处理；通信；流量处理

智能水表作为一种新型的计量设备，其集微电子技术、计算机信息技术和传感技术等于一身，其作为水费计量的重要设备，为人们生活和工作带来了诸多便利，不仅有效的提高了供水工作的效率，实现了人工成本的节约，同时还能够为自来水管网漏损提供相关数据，有利于实现供水企业的科学化管理。

一、智能水表概述

智能水表具备准确可靠的传感与信号处理单元，其内部嵌入计算机系统和算法，具备各类接口及电控执行器，能够对流量参数进行检测，同时还偹数据处理、数据通信、数据显示、电控阀受控启闭及网络接入等诸多功能。作为一种全新电子水表产品，其具体包括带电子装置的机械水表和电子水表两大类。其中带电子装置的机械水表又包括预付费水表和电子远传水表，其是采用普通水表来对水流进行测量，同时将传感元件安裝在水表读数盘指针或是齿轮组的某个位置，通将原水表机械读数转换为电信号数据，然后完成具体的采集、传输和储存，并根据结算交易方式的要求来实现自动或是人工控制。由于基表采用的速度式水表，因此带电子装置的机械水表属于速度式水表，只是改进了读数方式和指示机构，增加了预付费和远传读数等功能，但在计量机构和传动方式还是机械式，水表准确度等级为2.0级，和普通机械水表一致。电子水表作为智能水表2.0时代的主打产品，在流量传感部分不含机械运动部件的水表，水表流量传感器采用的是无机械运动部件的电磁、超声、射流等流量传感器，其具备流量测量范围宽、具有较高的测量准确性和可靠性，使用寿命较长，压力损失相对较小，工作具有较强的稳定性。

二、智能水表核心技术分析

（一）数据采集技术

在智能水表应用中，数据采集技术是其关键所在，只有科学和精确的进行数据采集才能进行后续的数据显示、分析和统计等。在数据采集过程中需要借助于一定的技术手段，统计用水过程中产生的用水量。随着水表技术的不断完善，智能水表数据采集技术水平也有了大幅度的提升。当前智能水表数据采集技术大致包括脉冲式数据收集技术和绝对编码数据采集技术。在数据收集过程中脉冲式数据收集技术应用十分广泛，具有简洁和方便的特点。在具体收集过程中主要是通填写将水表叶轮的转速脉冲换成用水数值，但在具体收集过程中会受到叶轮转运时的抖动、电磁场及其他人为因素的影响，因此需要采取防干扰措施，即要运用双传感元件技术或中数字滤波技术进行防干扰。虽然当前脉冲式数据收集技术应用较为普遍，但在具体应用过程中水表需要电池供电，一些干扰因素不易消除，这些问题需要解决，同时数据收集精确性还有待提高。绝对编码数据采集技术作为一种直读式数据采集方法，近年来取得了较快的发展 。在具体数据采集过程中，主要是通过采用光电等物理方式，利用专门的传感器和特殊的编码计算方法来进行位置编码，利用这种技术进行数据收集时不需要电池供电，受客观因素影响较少。但在编码技术和信号识别上的处理上十分复杂，成本相对较高。

（二）信号处理技术

智能水表的信号处理技术是指通过水表中的流量传感器测量信号，对用水量进行测控及后续处理传输等功能。信号处理技术主要包括了对低频、极低频以及微弱信号的处理。当前普遍采用的是信号放大与整形技术、电源供电稳定技术、数字滤波技术等，这些技术在当前的信号处理中是处于比较先进地位的。当前智能水表大致可以分为两大类，一种是活塞式的流量传感器，这是传统的机械水表和智能电子装置相结合的产品，这种智能水表在目前使用的较为普遍。另一种是采用现代流量计传感和信号处理技术，这一类水表有流水表、电磁水表、超声水表等。使用传统机械水表附上电子装置的智能水表的信号处理技术通常是对脉冲信号及频率信号的处理，因此在信号处理上主要是针对数字的处理，可以根据水表内部的电子设备直接进行数字信号的处理和计算。而另一种智能电子水表，它的流量传感器所输出的信号是较微弱的低频信号、脉冲微弱信号，因此在处理上需要更加精确的处理方式，需要对低频信号预处理，将这些微弱信号处理好之后再通过传感器传送给计算机，进行后期的运算和处理。

（三）通信技术

在智能水表应用过程中，需要依托智能化系统来对水表进行自动化的数据处理。特别是自动抄表技术的应用，需要以智能水表通信技术为基础，在当前智能水表通信技术中，主要采用的是无线局域网、有线局域网及人工辅助机器等，以此来实现智能水表的通信功能。在当前普通使用的网络通信技术中，无限局域网采用ZigBee信息处理技术，外部网络主要是采用PNSP等技术。通过搭建智能水表的通信网络，可能实现智能水表信息的计算机处理。

对于智能水表而言，预付费是其中非常重要的一项功能，其是利用专门的数据交换卡将信息传递到卡式水表上，因此需要在计算机管理终端之间形成重要的链接纽带。这其中通信技术作为数据交换得以实现的重要基础，其可以完成用户和管理端口之间的信息交换，而且所有的通信技术都需要与国家标准和规范相符。

（四）流量处理技术

流量处理技术主要包括了流量测量技术和流量传感技术。智能水表在流量处理上主要分为机械流量传感器和无机械运动的流量传感器。智能水表在流量测量范围内的精确性是保证对水表流量准确统计的关键，对流量范围和流量大小的测量是对流量品质测量的重要技术指标。叶轮中的流量传感器是一种带机械运动的流量传感器，它通过内部调整的平行移动，使得水表的关键零部件改变误差曲线的形状，使得其更加符合流量测量的要求。无机械运动的智能水表由其自身所具有的电子显示装置等，在流量测量过程中无需进行机械运动，可以更加方便的对其流量测量特性进行形状修正和平移调整。

三、结束语

在社会发展过程中智能水表也加快电子化的发展进程。由于智能水表在供水调度、管网渗漏检测和定位等方面具有极为重要的作用，因此供水企业需要遵循经济、合理和适用的原则，根据具体的实际情况来使用适宜的智能水表产品，并重视智能水表技术的升级，强化其与物联网的联系，以此来研发出更简单和易用的智能水表，使其能够更好的满足社会发展需求。

参考文献

[1]王宗辉，张世豪，姚灵.智能水表技术及发展趋势[J].仪表技术，2014 （6）.

[2]王丁磊，吴杰.智能水表的发展现状[J].工业计量，2010，20（1）.

[3]郭惠均.智能水表核心技术分析[J].工业技术，2012（20）.