无线智能水表的设计探讨

无线智能水表的设计探讨

王皓

洛阳愿景科技有限公司 河南省洛阳市 471003

摘要：传统水表已无法满足实际抄表需求，可能会影响企业的经济效益与用户的正当权益。因此，技术人员研发了不同的自动化水表，如IC卡水表、磁卡式水表以及无线智能水表等，其中无线智能水表备受青睐。在进行无线智能水表设计时，需要优化系统硬件设计与软件设计，完善水表、数据集中器等硬件设施，并丰富统计、管理以及扩展等软件功能。

关键词：无线；智能；水表

前言：

在智能化水平不断提升的过程中，无线智能水表应运而生，可以提升抄表效率与质量。若想充分发挥无线智能水表的作用就需要从硬件与软件等方面入手优化水表设计，完善水表的功能。

1.自动化水表的类型

1.1IC卡水表

IC卡水表具有预付费等功能，只需要刷卡便可以购水。相比于其他自动化水表，IC卡水表的安装与操作都十分简单。例如，在安装IC卡水表时不需要重新敷设线路。但是，部分用户的素养相对较低，在使用过程中会破坏计量装置，导致水务公司无法掌握用户的实际用水量，严重影响到了水务公司的经济利益。

1.2磁卡式水表

磁卡式水表出现的更早一些，为IC卡水表的设计提供了思路。在应用过程中可能会出现磁卡失效等问题，所以磁卡式水表的应用范围相对较小。

1.3无线智能水表

无线智能水表有助于水务公司进行远程控制与实时监测。简单来说，无线智能水表不仅具有数据采集、数据处理等功能，也具有发射模块，所以水务公司可以通过水表实时监测用户的用水量^【1】。

1.4有线式远传表

有线式远传表可以利用线缆将大量用户的水表连接到集中器上，从而读取用户的用水量。但是，在安装时需要单独铺设信号线，难度较大。且在使用过程中如果出现问题将导致集中器无法采集用户的用水量，后续维护成本也比较高。

2.无线智能水表的硬件构成

从硬件系统来看，无线智能水表主要包括水表、数据集中器以及计算机等设施（如图一所示）。

图一：无线智能水表硬件系统

2.1水表

无线智能水表中的水表具有较强的直观性与准确性，可以精准计量用户的用水量。从本质上看该水表属于磁电传感器水表，其内部应用了霍尔元件与永磁铁。其中，霍尔元件被安装在计数转盘的周围，而永磁铁多被安装在计数转盘的上方。当转盘转动时，永磁铁会经过霍尔元件，就会产生相应的计量脉冲，之后会通过无线发射器将信号传输给数据集中器。同时，水表当中也具备防盗霍尔元件，如果用户存在盗水等情况，这一元件就会给予报警提示，且报警信号会传输到管理计算机当中，以便管理人员及时处理问题。

2.2数据集中器

数据集中器属于信息处理系统，其核心是微处理器，具有接受指令、判断指令以及发送指令等功能。为了节约能源、降低安装难度，可以利用太阳能电池板为数据集中器供电。首先，数据集中器当中需存储大量的参数，例如水表的地址等。同时，设计人员需要提升数据集中器的自动化程度，使数据集中器自动接收和传输数据。在没有数据传输的过程中，数据集中器处于休眠状态，如果出现数据传输情况，数据集中器需自动开启运行。数据集中器的备用通道为GSM短信，如果集中器网络出现问题，系统就会自动开启备用通道，从而实现集中器与数据服务中心之间的连接^【2】。其次，需要利用局域无线接口将用户水表与数据集中器连接起来，再将数据集中器与GPRS透明数据传输终端连接起来。利用传输终端进行用水数据的处理与分析，再将信息传输到GSM网络当中，继而传输至抄表系统中。此外，设计人员需要根据实际需求选择无线模块，精准采集并存储水表数据。在大多数情况下，无线模块都处于休眠状态中，只有感受到传感器信号，该模块才会进行自动计量。

2.3管理计算机

无线智能水表这一系统的关键就在于管理计算机。管理计算机具有连接数据集中器的功能，可以不定期抄表，并将抄表数据保存在数据库当中。管理人员可以直接利用管理计算机管理整个系统，查询所需信息，从而掌握用户的用水量情况。

3.无线智能水表的软件系统

为了使无线智能水表可以自动抄表、存储抄表数据，应当完善系统的软件功能。

3.1统计

在设计过程中，设计人员需要完善无线智能水表系统的统计功能。首先，设计人员需要确保无线智能水表系统可以自动进行表计数值的统计，并根据用水定价自动计算用水价格，最终通过表格、数据库文件等不同形式将计算结果展示出来。其次，设计人员需要确保无线智能水表系统可以自动输出用户的水表数据，自动计算用水损耗。此外，设计人员需要确保管理人员可以随时查阅数据集中器中的各项记录。

3.2管理

无线智能水表系统需具备完善的管理功能，以便管理人员进行用管理。需可以通过系统查询用户信息，若用户存在欠费等情况，可以直接通过主站进行用水通断控制；为用户提供预付费服务；为用户提供查询服务，使用户可以随时了解自身的用水情况；可以实时监控系统的运行情况，判断系统是否存在泄露以及超负荷等情况

^【3】。

3.3扩展

在生活水平不断提升的过程中，用户的需求会不断增加，所以设计人员需要完善系统的扩展功能，从而对更多的水表进行管理，并使系统具备自动报警等功能。
结语：

在设计过程中，设计人员需要完善无线智能水表的硬件设施，如水表、数据集中器以及管理计算机等，也需要完善系统的软件功能，如统计、管理以及扩展等功能。完成无线智能水表设计工作后也需要进行参数测试工作，判断供电、信号输出等参数是否符合要求，从而为无线智能水表的广泛应用奠定基础。
参考文献：

[1]欧浩源,胡平峰.智能水表集抄系统中LoRa无线补盲网关的设计与实现[J].科学技术创新,2021(26):63-64.

[2]袁玉英,罗永刚,袁慧祥,邹志远.基于A7108的无线智能水表及组网设计[J].仪表技术,2018(10):9-11+28.

[3]冼峰.基于不同无线通信方式的智能水表比较研究[J].中国管理信息化,2019,22(04):84-85.