智能水表的计量检测难点和解决办法

　　内容提要：介绍职能水表的计量检测难点和解决方法。
　　关键词：计量精度，检测准确性
　　
　　近几年来，智能水表以其低功耗、计量精确方便等优点快速提高其市场销售分额。所谓智能水表，是利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。目前市场上出现的智能水表主要是指区别于传统机械水表的IC卡预付费智能水表和数字化远传水表。IC卡智能水表除了可对用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对用水量自动进行控制，并自动完成阶梯水价的水费计算，同时可以存储用水数据。远传水表系统可以实时抄读水量数据，监控人员足不出户就可获取用户用水信息。智能水表的各项技术指标应符合GB/T778-2007国家新标准，经计量检定部门依法检定合格后才能使用。
　　智能水表的基表方面的计量准确度和质量水平，随着水表产品质量的提升而提升，所以基表的计量问题已相应减少，国内智能水表专业生产厂及智能水表的检测人员都已积累了丰富的经验。基表（带减速器、阀门、机芯、计数器）的检测和试验极为重要，检测的主要项目就是基本误差。其次智能水表的控制器。它的技术要求有12项，主要针对控制器而言，实质是对整机的要求:如高温、低温、湿热、振动、电磁、静电放电、静磁场、电源变化、机械冲击、短时功降、浪涌及脉冲群。目前对这些项目的计量检测，是全国水表行业的薄弱环节，近几年在逐步提高完善。最后是智能水表的阀门。常用阀门选为电控阀门。这个电控阀是执行水表各路水流闭、开的执行机构。主要是电控动作裕度和耐用性要好，说具体一点在0.02MPa至1.0MPa水压条件下都能正常工作。关、开动作1000次后仍能正常工作，其泄漏量应在允许范围内，并且在控制器平均无故障工作时间（MTBF）不应小于4000h。目前国内智能水表配套的电控阀门类型大致有三种。考虑管网水质的原因，对水表阀门的破坏比较严重，直接影响水表的收费计量，电控阀门的选用必须寿命长，开关可靠性高、压损小，使用中不易结垢。目前使用数量最多的是球阀，其次电磁阀、陶瓷阀。球阀的结构形式也有差异，关健问题是动作要可靠，关闭状态时不泄漏，电功耗要小。功耗问题是阀的难度焦点，是智能水表动作和泄漏的综合指标。
　　计量人员在对智能水表进行计量时，由于智能水表结构复杂，元件易受外界影响及对电磁干扰敏感等原因，要对以下几个方面问题格外关注，以免影响计量结果的准确性。
　　一、要注意人体静电
　　计量人员要注意不要让人体静电进入元件模块中去。因为，人的静电进入模块后就是潜在的威胁产品质量的因素。模块在潮湿环境中由于人的静电原因会产生液晶显示短缺笔画问题。也许有的在生产过程一切都是正常的，但是一旦用户使用不久就产生液晶显示不全或者缺少笔画，其中造成的原因最大的可能性就是人体的静电作用。
　　二、要求用动态水压检测，采取限制电流措施
　　检测智能水表过程中水压要求是动态的，也就是压力要保持在一个认为最高的范围。电压是要求低于电池设定停止工作电压的75%以下，或者说设定的电池电压3.0V停止工作，那么这个检测试验的电压就必须在2.5V以下。而且检测的装置还要有一个限制电流的措施，假如电压是3.0V电池能够输出的电流只有XmA，那就是设定的最大电流必须小于这个值。检测判断的依据就是实际能够读到的电流表指示的值，这个值肯定需要有一个验证的实验来.确定是多少毫安。建议水压至少1.0MPa。每一只基表通过这样的检测和试验，那么在实际运用中即使真的遇到这样的环境条件，阀门还是照样可以工作。一般要求工艺欲度达到1.25，产品的质量就基本可以保证。凡是电流超过规定值的，那就意味着这个产品出厂后质量存在潜在的威胁。
　　阀门动态试验，是一种模拟在正常使用状态的检验。这种状态可以模拟水表的真实工作环境。作为计量器具制造许可证考核部门应将智能水表取证的设备增加阀门动态检测的专用设备，这样才能确保质量满足使用的要求。
　　三、注意干簧管的金属疲劳和错误信号
　　在检验远传水表时，由于当干簧管吸合次数频繁或吸合次数增多，不可避免会产生磨损及金属疲劳。干簧管工作可能失效，出现接触电阻变大或无法再次吸合、吸合后无法弹开、漏吸等现象，一段时间后，必然产生信号畸变。干簧管在外磁干扰影响下将始终处于闭合状态(常开式干簧管)，工作磁铁的作用不会使它产生反应。而且干簧管本身存在致命弱点——抗抖动性差，而水表的工作环境一般比电表、煤气表差，水压变化或水中含有空气，水管震动将使干簧管在临界感应点“抖动”，发出错误信号。由于干簧管工作原理简单、功耗低，而且结构紧凑、重量小，能够安装在极度有限的空间，因而被各远传水表生产厂家采用。计量人员要注意金属疲劳现象和错误信号，以免其影响计量过程正常进行。
　　四、远传水表的电子读数要用专用设备
　　电子远传水表的电子读数一般需用与电子远传水表配套的手持单元、移动式或固定式的抄表系统读出，而各厂家的读表设备大都互不兼容，因此试验设备需由厂家提供并专用，以保证智能水表的计量准确度。
　　五、抗磁场干扰试验
　　目前国内几乎所有的智能水表都采用磁铁和磁敏元件，由于水表的振动，从而引起了磁铁的抖动，由于磁铁的抖动，引起了磁敏元件的多次采样和多次计数，从而引起电子计数和字轮计数不相符合。磁敏元件在应用中对水表的灵敏度以及受外界磁干扰的影响较大，同时也会对水表的使用寿命造成不利影响，因此磁敏元件在使用上具有一定的局限性。但由于磁敏元件价格便宜，安装简单，适于大批量生产，因而目前仍然得到广泛使用。也就是说，目前市场上的多数智能水表还无法消除磁攻击。
　　因此，有专家建议计量试验采用外形尺寸不小于50mm×50mm×50mm的方形或圆柱形、一南一北轴向磁化、表面磁场强度不小于600mT、磁能积不小于50MGOe的永久磁铁进行，试验中使磁铁从水表的远处缓慢靠近水表的一个部位，以观察水表的抗磁场干扰能力。
　　
　　六、水锤现象影响智能水表计量精度
　　
　　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得脉冲式传感器发出非正常脉冲信号，导致脉冲误差。因而在检验过程中要避免机械振动，小心搬运。[!--empirenews.page--]
　　七、对水表设计的建议
　　作者根据自身对智能水表的学习和实践工作经验，对智能水表的设计改进提出以下几点建议：（1）为了有效防止各种可能的干扰抖动而产生的多计数现象，在智能水表设计中可采用双干簧管双脉冲通过由电容和电阻组成的防抖电路输入单片机计数，当两个脉冲输入段依次有脉冲输入的时候才产生一个有效脉冲计数，两个脉冲有互锁功能。（2）智能水表表面可设有磁保护装置，提供较强的抗外磁干扰能力。当然也可以通过采用非磁性信号方式来解决这个问题。现在一般水表厂家采用无磁传感采样的水表，那么磁干扰的问题就少些了。（3）可在水表上安装射频装置。射频水表在受到外界磁干扰或对水表取信线路进行破坏时，可以关闭阀门防止用户非法干扰水表运行达到不通过水表计量而继续用水的目的。
　　
　　八、结束语
　　智能水表系统是随着现代计量技术的进步、传感技术的提升和信息网络技术以及社会化需求的发展而产生的。智能水表系统所体现出的经济实用，交易方便，计算准确，数据共享等特点是技术发展和社会需求发展的集中体现。但由于智能水表系统布线复杂，数据传输性能不稳定，易受外界干扰等问题，对智能水表的计量检测的难度大幅增加。但智能水表的生产厂家和计量检测部门对智能水表的期望仍是高的，希望这类水表在以前水表存在的缺点上不断改进提高，为供水企业和用水用户起到公平合理的贸易结算提供科学依据。计量检测人员也要加强学习，提高计量检测技术，为智能水表的更科学、更先进把好质量关。

《智能水表的计量检测难点和解决办法》

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