广东省深圳市自来水(集团)有限公司   李红卫   玄惠萍

     随着远程抄表系统的广泛应用，远传水表(一次表)在系统实际应用中所存在的问题也更加突出，尤其是传感器输出信号的可靠性、稳定性和准确性在很大程度上决定了远程抄表系统是否能够运行。
    

一、水表特点及存在的问题

     (一)按传感器类型分类
     1.干簧管式水表。触点式干簧管分常开式和常闭式。干簧管是由一对磁性材料制造的弹性舌簧组成，密封在充有惰性气体的玻璃管中，两舌簧端面互叠但留有一条细间隙(常开式)，当磁场施加于开关上使舌簧磁化，一舌簧在触点位置上生成N极，另一舌簧触点生成S极，若生成的磁场吸引力克服了舌簧弹性阻力，干簧管的两舌簧被吸引力作用接触导通，电路闭合，一旦磁场力xx，因弹力作用使舌簧又重新分开，电路断开。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。但干簧管传感器存在下列缺点:(1)属机械触点式微动开关，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，使用一段时间后，必然产生信号畸变；(2)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；(3)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较电表、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”，发出误动作信号。
     2.霍耳元件式水表。开关型霍耳元件内部由霍耳传感器、放大器、稳压恒流电路、整形电路(施密特触发电路)及集电极开路输出等部分组成，输出高、低电平信号。霍耳元件一种类型为普通开关型，当外加磁场强度超过规定工作点时输出变为低电平，当外加磁场低于释放点时，输出高电平(一般高、低电平转变所对应的磁感应强度不相等而形成磁滞，磁滞特性使开关动作更可靠，并可防止干扰引起误动作)；另一种类型为“锁键”开关型，当磁感应强度超过工作点“开”时，其输出导通，而在磁场撤消后，其输出状态保持不变，必须施加相反极性的磁场且磁感应强度超过释放点时使其关断，具有自保持特性，因此外界磁场的干扰不会使开关状态发生变化，达到主动xx外界磁场干扰的效果。霍耳元件属无触点式敏感元件，避免了干簧管的“疲劳”缺陷；但其功耗较大，对抄表系统的备用电源要求较高。
     3.光电式水表。光电传感器的发光器件与光敏器件集成在一起，加在发光器件的电信号使其发光，接收器件受光照射产生光电流使输出端产生相应的电信号。光电式传感器不受水表本身磁场及外界磁场的影响，并在结构设计上已xx外来光的干扰，信号输出保证稳定可靠；但由于其功耗大不可避免，因此对电源要求较高。
     (二)按水表本体的计数机构是否浸没在水中分类
     1.湿式(液封)远传水表。湿式(液封)远传水表基本上为改装型——将水表指针更换为带磁铁指针、表盖上附加传感器，指针转动带动磁铁转动，当靠近传感器位置时发出信号。此类水表是在原普通表上直接改装的，形式简单明了，但存在下列问题:(1)因水表本体为湿式水表，使用一段时间后，室外水表读数盘生满青苔，室内水表读数盘锈蚀，影响本体读数，清洗必将影响传感器安装位置，一般维修工无法恢复，给维护带来巨大困难(液封水表由于字轮部分密封，该部分读数保持清晰，不必清洗)；(2)该水表改装一般需将“×0.01”位指针更换为带磁铁指针，按要求流过水表0.1吨水，传感器动作一次，但由于指针重量加大，转动受影响，致使无法再现上述对应关系；(3)传感器部分一般外加并固定在水表玻璃，水表铅封后仍可能有一定的移动空间，稍加移动，磁敏元件即进入敏感盲区，不再正常工作；(4)改装水表的电路部分为达到防水效果，大都使用环氧树脂类固化剂覆盖在其表面上，但水若由固化剂气孔渗入电路板，或是环氧树脂随外界温度变化热胀冷缩将引起干簧管玻璃封壳破碎导致电路部分工作无效。
     2.干式远传水表。干式水表的计数器由齿轮盒或隔离板与被测水隔离，读数清晰，不受水质和表内外温差的影响，其计数机构在设计时可留出适当空间安装传感器，保证电路部分与水隔离。但相比于湿式水表而言，干式远传水表也存在一些问题:(1)因干式水表叶轮轴与计数器中心齿轮的连接依靠磁耦合来传动，对水的压力和水质的要求高，水压波动大时，水表倒转现象时有发生，若水质太差，叶轮轴上的磁铁可能会吸满杂质，造成传动不力；(2)使用日久，耦合磁铁退磁造成耦合力矩小，始动流量大；(3)传动磁铁耦合处虽加有防磁环，但强磁干扰仍可能影响水表本体的计量特性；(4)如果远传部分磁敏传感器的安装位置不当，传动磁铁、防磁环将影响远传水表信号输出。
    

二、改进思路

     为解决远程抄表系统在实际应用中存在的问题，我们就相关问题进行了实验和研究工作，并初步得出以下结论:
     1.尽可能不采用普通湿式水表改装的发讯表(包括液封表改装)。
     2.干式远传水表传动轴必须采用优质磁性材料。
     3.干簧管式远传水表在设计电路时注意与现场条件配合，建议采用双干簧管电路，提供线路短路、断路、外磁干扰检测信号，同时考虑干簧管抖动问题。
     4.霍耳元件式远传水表首要考虑的是其功耗问题。可利用现代微电子技术构成智能化模块，模块在常态下处于“睡眠”状态以降低功耗。若供电情况理想，可采用双磁铁、“锁键”型霍耳元件配置，实现磁干扰自解功能同时也xx临界状态出现误动作的影响。
     5.有关水表生产厂家正试制生产一种触片式电阻型远传水表——在水表的字轮部分按位安装金属簧片，当压簧接触到字轮上数码对应位置的簧片时，输出相应大小的电阻，根据字轮位对应电阻值的大小判断字轮读数。以这种水表构成的系统，理论上不再引用现有抄表系统以积算形式累计远传一次水表发出的脉冲信号的方法，采用静态方式判别现行读数，xx了积算方式类系统因外界因素影响产生的信号接收故障。此水表如果能克服机械簧片的“疲劳”、“生锈”问题(字轮低位对应的簧片可能因连续磨损而疲劳、高位对应的簧片可能因长期不动作表面生锈造成接触电阻增大)应用于实际，将在系统的整体开发思路上有比较大的突破。