致千里,何须积跬步——浅谈无盲区无源直读表_luck star_百度空间

一、前言

    人们常说,积跬步以致千里。这句话告诉人们凡事要循序渐进,不能违背事物发展的规律。在大多数时候,这话都是至理名言,然而像所有名言一样,它都不是{jd1}正确的。

    当人们设计一个新产品时,往往会陷入这样的套路:问题要一个一个的解决,不能冒进,针对每一个需要解决的老问题要有一个单独的方案。这种思路导致的后果就是:市场上摆满了各种各样的表,有的解决了这个问题,有的解决了那个问题,这些特色水表让人眼花缭乱,却忽视了市场真正的需求——不管希望得到多少功能,用户最终能使用的只有一块水表。

    其实在很多时候,我们不需要为一个问题而出一款产品。当人们能选择飞机出行时,不会再一步步走到罗马去。科学给了我们飞跃的可能。现在也不会有人买收音机、MP3、计算器之后才想到买手机,因为手机里已经有了这些功能。

    因此,无盲区无源直读表这样一款解决了诸多问题的产品的出现,也就显得合情合理了。

二、远传表的发展历史

    {dy}代远传表:脉冲式远传表。

    在水表内部齿轮上安装发讯装置,一般为1吨位/0.1吨/0.01吨位;齿轮每转一圈,发出一组脉冲;通过计算脉冲组的数量来判断用水量。脉冲表累计方式的工作程序是 过程——结果 式的,这种方式广泛应用于预付费表中,但移植到远传表上就出现了水土不服。因为远传表一般没有阀门,无法对干扰做出强制反应。而脉冲的抗干扰性很差,如果没有关阀保护作为手段,那么攻击者可以放心大胆的用磁铁对表进行攻击,导致水表无法采样计数。而且脉冲是要依靠电源的持续供应才能产生,一旦电源出现问题,机械表照走不误,电子部分却原地不动,xx丧失其技术功能。所以在远传表里,这两点几乎都是致命的。究其原因,主要是设计者忽略了远传表的真实意义:远传表不是预付费表,它的作用是保证数据的上传,而不是不厌其烦的检验用户是否欠费。因此,脉冲式远传表作为{dy}代远传表逐渐被淘汰。

    第二代远传表:光电式/电阻式直读表。

    在脉冲式远传表后出现了光电直读表。直读表是远传表的新概念,采用的计数方式是机械状态直接转换电子数据,是一种 结果——结果 式的。这在纯数据处理方面是最可靠的方式。

    但为了实现直读,还必须有一种有效的机电转换模式,来把机械数字状态直接转化为电子信息。光电直读表采用了成对光电管作为发射接收器件,通过光电管的发射接收信号作为字轮限位的方式。从理论上说这种设计并没有问题,但在实际使用了一段时间后,计数准确性和产品寿命却不尽如人意。

    这是因为光电管这种元器件的本身特性所决定的。光电管中的发射管需要发出频率、强度均高于可见光的光线,才能保证接收管准确识别。而光电管的寿命与发射次数密切相关,当远传抄表比较频繁时,光电管的老化会加快。而对于水表这样一种要使用六年以上的产品,光电管的老化问题会显得更为严重。光电管一旦老化,抄表时的读数就不可能再准确,或是抄不上数,或是抄上来的数虚假。这也就xx丧失了直读表的意义了。

    即使抛开光电管老化的死结,仍有一个问题是光电直读表无法解决的,那就是读数盲区的问题。对于以光电管进行限位判断的读数原理,读数盲区是不可避免的。作为机械数字转换电子数字的基础,机械表的字轮本身就存在着模糊地带,当某个或某几个字轮进位时,在每两个相邻数字之间的公用区,程序是很难判断出准确数字的。在过去的直读表中,各厂家基本都是靠后台程序处理,当读到模糊地带时就向上或向下靠,然后在多次累计中冲掉这个模糊数字带来的精度影响。说白了,就是把一个误差放到大分母上分摊,降低误差的影响。这种方式对于普通用水还可以将就,但如果实行阶梯水价,一吨水可能就是平价和高价的分界线,这种模糊处理将会使错误放大化,导致{zh1}的结果谬以千里。

    在同时期有人又开发出了电阻式的直读表。其原理是利用阻值不同的电阻片与字轮位置相对应,通过读取电阻片阻值来判断字轮的相对位置。从直读原理上与光电直读表相同,从材料上电阻片成本要比光电管低廉,从可靠性上电阻片基本不存在老化问题,长期使用更可靠。但这一时期的电阻式直读表虽然比光电直读表可靠,却同样没能解决读数盲区的问题,也成为制约远传表发展的{zh1}一个瓶颈。

    第三代远传表:无盲区无源直读表。

     无盲区无源直读表是一款真正解决了可靠性问题的远传表。它以电阻式直读表为设计基础,增加了多项设计专利,彻底解决了读数盲区的问题。下面简单介绍一下这款直读表的原理和设计特点。

   

    如下图,三个电阻盘对应水表的三个机械字轮,读数模块上的三个金属探针分别悬在三个电阻盘的上方。

   

    当抄表时,读数模块下移,金属探针压在电阻盘上,通过对电阻盘的阻值分析,即可判断出机械字轮所处位置,也就可以确定水表现在的读数了。

   

    无盲区无源直读表大部分工作时间都是纯机械的,只有在采集数据时才短暂的用到电子模块,保证了环境适应性和工作可靠性。如下图中的四根线,其中两根即为电源线,供电电源为5—10V。真正读数的时间小于8秒,其余时间都无需供电,xx可以认为是无源产品。

     无盲区无源直读表解决读数盲区是通过两点独特设计:

    {dy}是瞬间进位:直读表之所以会出现读到模糊数据,很大原因是现有直读表机芯都是通用机芯,其进位方式是齿轮咬合带动的步进式。如同钟表上的指针一样,秒针移动半圈,分针同时移动半格,而时针同时移动1/24格。这种运动之间是同步的,连接的。但无盲区直读表采用的是跳变式传动,如同电子表一样,在秒位数的从1到9过程中,分位数和时位数是不变的,只有当秒位数到10归零的一瞬间,分位数才会跳变为新的数字。分位数与时位数之间的传动为同样道理。这种原理说来容易,坐起来其实很难,为了实现这一点,无盲区直读表对机芯做了大量更改设计,在保证符合机芯标准的前提下,将进位从1吨位更改为10升位,并特殊设计了大指针,保证了瞬间进位原理的实施。

    请注意下面的图示,绿色低位字轮上的A点在转动将近一周时,高位的字轮上的B点一动都不动,直到A点在xx转动到一周的一刹那,B点才会被带动转动一格,整个进位时间不超过1秒钟,堪称真正的无过程瞬间进位。在这一秒钟的进位时间里,恰好碰到用户抄表的几率小到几乎可以忽略不计。

    第二是绝缘区设计:普通直读表,不管是光电式还是电阻式的,每两个光耦或电阻盘之间的分隔区也是产生模糊数据的原因。光电器件存在老化问题,所以如果分割区太窄,等到器件出现老化现象时容易出错;而电阻盘的分割区如果太窄,读数机构又很难准确定位电阻盘所属位置。

    无盲区直读表采用获得发明专利的微间隙传动技术,保证在字轮电阻盘之间的绝缘区只有0.2度,这样的宽度加上水表字轮的瞬间进位,使得探针能接触到盲区的几率不超过十万分之一,无盲区的说法真正达到名符其实。

三、无盲区无源直读表的应用

1、实时抄收:

    一般的远传水表数据都是存在集中器里,管理方则抄收集中器里的数据。集中器里的数据是通过定时抄表得到的,为了节约表里的电源,集中器抄表时间间隔都比较大,因此管理方得到的数据不可能是实时的。但无盲区无源直读表的数据是存在每一块表上的,集中器即可存储数据,也可只起到数据通道的作用,因此管理方可以根据自己的需要获取历史数据和实时数据。

2、阶梯水价

    提到实时抄收,必然要提到阶梯水价。因为阶梯水价的真正实现基础就在于实时抄收。阶梯水价的原理并不复杂,难的是如何获得用户准确的月用水量。实时抄收让这一问题变得易如反掌,可以将时间和水量xx到任意范围内。相比而言,某些卡表采用的表内时钟冻结水量方式,就显得太随意,容易出问题的环节也太多了。

    有了实时的数据,就可以根据用户的实际用水量计算阶梯收费。管理方可以固定在一个时间抄收数据,然后以这个统一的数据作为阶梯水价的计算基数。以最合理的方式为用户提供阶梯水价的结算方式。

3、无限扩展

    当U盘出现之后,其他的存储设备几乎兵败如山倒。原因很简单,灵活性和通用性。U盘不需要任何附加设备,可以应用到任何带USB口的设备上,这才是一款真正成功的产品。而在智能水表行业,无论卡表还是远传表,都长期存在各自为政的状态。各家之间的产品都有自己的格式、密钥、程序,看似保护了各自的市场,其实是破坏了整个智能水表的大市场环境。用户担心产品的通用性差而不敢轻易采用,导致整个行业面临质疑。国家有过部门多次尝试出台通用规范,但进展缓慢。

    无盲区无源直读表是{dy}款真正意义上的通用智能水表,它采用通用的RS-485通讯标准,以及通用的硬件接线口,对任何一个购买该产品的用户而言,都可以轻易的兼容到自己的已有RS-485网络中。可以说,无盲区无源直读表就是水表行业的U盘,它的尝试为解决产品的通用性问题开了条光明之路。

    无盲区无源直读表除U盘之外,也提供常规抄表工具如手持机和无线远传等模式,因此可以说它的数据传输方式几乎可以无限扩展。

二、总结

    市场应该为无盲区无源直读表而振奋,它的出现为智能水表产品指出了一条可能的发展之路。如果有{yt}我们发明出了一款能涵盖一切水表功能的产品,我们应该向这款表致以应有的敬意。



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