能源计量系统与远传水表在给排水设计中的应用

能源计量系统与远传水表在给排水设计中的应用 近年来，国内房地产市场的热点转移到了住宅的开发和建设方面，兴建了大量的解困型、小康型、高尚型等一系列不同档次的住宅工程。在这些工程中，能源计量（水、电、气）管理的科学化、规范化、自动化已越来越受到开发商和设计人员的重视。能源计量联网管理系统(ENMS)的运用，从根本上解决了目前水、电、气等公用事业管理自动化程度低的问题，提高了抄表收费的工作效率和管理水平。下面就能源计量联网管理系统及远传水表的选用和安装进行探讨。 1 能源计量系统 能源计量（水、电、气）联网管理系统适用于对一个区域或城市的水表、电表和气表联网集中管理，该系统既可组成单一的（水表或电表或气表）自动抄表管理系统，又可组成综合的二表（水、电表）或三表（水、电、气表）管理系统，组合比较灵活。 1.1 系统组成 联网管理系统是由管理中心计算机、传输控制器、采集终端和能源计量表组成的四级网络，如图1如示。

管理中心计算机是系统的管理核心，它对整个系统进行管理，通过下辖的传输控制器可以随时调用系统内任一水表、电表或气表的数据，并对数据进行处理，同时可以对系统内设备发出各种指令。 1.2 系统工作原理 系统的各类能源计量表通过传感器以脉冲信号方式输给采集终端。采集终端接收到脉冲后进行计算和处理，并将结果存储。终端与传输控制器的通信采用电力载波方式（即通过220V电力线）。终端平时处于接收状态，当接收控制器的操作指令时，则按照指令内容操作，并将本终端有关数据以载波形式通过电力线送至传输控制器。 传输控制器与终端的通信除了采用电力载波的方式外，还可以根据小区或建筑物的实际情况采用RS485总线方式，但以采用电力载波方式比较方便。因为采用这种方式，只要所接的电源与各终端的电源同相即可，不需要重新布线。需加以说明的是，采用电力载波时，要求所在电网的功率因数0.85。 传输控制器通过内置时钟每天对下辖的终端进行定时调用数据，并进行存贮。当上级设备——中心计算机调用数据时，则将所存贮的数据打包送上。传输控制器与中心计算机的通信方式可以是公共电话网或数传电台等。 这里需要指出的是，当一个物业小区不需要将数据远传给上一级管理部门时，可将传输控制器的接口直接与小区中管理中心计算机的接口连接，而省去了图1中的公共电话网或数传电台这一环节。 2 远传水表 在能源计量联网管理系统中，与给排水专业关系最密切的是图1中的每个分户水表和水表终端。所谓的远传水表就是由这两部分组成的。我们把安装在每个用户管道上的水表叫做一次表，把安装在公共场所墙上的水表终端叫做二次。国产的LXWJ-16型远传水表，包括LXSY-15～40型一次表和LWJ-16型二次表两部分。下面以该产品为例对它的选用和安装进行讨论。 2.1 一次表的选用与安装 一次表的外表与普通水表相似，但多了一根信号线。这种水表与普通的LXS型旋翼式水表的技术参数，见表1。 表1 远传一次表与普通旋翼式水表技术参数比较

类型 型号 外型尺寸/mm 连接螺纹 d/in 重量 /kg

特征流量 最大流量 额定流量 最小流量 灵敏度

≤m3/h 公称直

径 长L 宽B 高H /m

3/h

远传一次水表

LXSY-15 15 165 99 106 1/2 1.6 - 3 1.5 0.045 0.014 LXSY-20 20 195 99 106 3/4 2.1 - 5 2.5 0.075 0.019 LXSY-25 25 225 104 114 1 2.6 - 7 3.5 0.105 0.023 LXSY-32 32 230 104 119 1·1/4 3.1 - 12 6 0.180 0.032 LXSY-40 40 245 125 149 1·1/2 4.5 - 20 10 0.300 0.056

普通旋翼式水表

LXSY-15 15 165 100 117 1/2 1.6 3 1.5 1 0.045 0.017 LXSY-20 20 195 100 118 3/4 2.1 5 2.5 1.6 0.075 0.025 LXSY-25 25 225 104 128.9 1 2.6 7 3.5 2.2 0.090 0.030 LXSY-32 32 230 104 130.8 1·1/4 4.2 10 5 3.2 0.120 0.040 LXSY-40 40 245 126 150.8 1·1/2 5.4 20 10 6.3 0.220 0.070 从表1可以看出，这两种水表的技术参数并无多大的区别，所以完全可以按照选择普通水表的原则选择一次表，即按通过水表的设计秒流量，以不超过水表的额定流量确定水表直径，并以平均小时流量的6%～8%校核水表灵敏度。 一次表可按普通进户水表一样安装在用户管道上，接二次表的信号线可以暗埋布线，也可以用明线。如用暗线的方式，需在一次表附近预留一个100mm×100mm的墙洞，接二次表的三芯隔离信号线从中引出，接一次表信号线端的接头。当整个抄表系统调试正常之后将墙洞封起来或加以装饰，一次表不显示读数，每流出10L水时发送一个信号，由二次表接收累计。 2.2 二次表的选用与安装 二次表接收一个或多个一次表传来的信号，进行数据统计，可以在面板上显示出用户号和各户的积累流量。它还可作为能源计量联网管理系统中的一个水表终端，将数据通过220V电力线或专用线路传送给上一级的传输控制器。 二次表是一个仪表箱，安装在公共场所的墙上，如底层的楼梯间、走道、贮藏室、值班室等处。它可多路集中显示，便于抄表，减少了抄表工作量，减少了对住户的干扰，尤其适用于多层和高层住宅。LWJ-16型二次表不允许安装在露天，要求防日晒和雨淋，要求环境温度为-10℃～50℃，与一次表之间的传输距离应小于100m。一个LWJ-16型二次表最多可联连16个一次表，即可供16户使用。所以通常在设计住宅楼时，可以每个单元设置一个二次表。二次表采用220V交流电作为电源，机内还自带DC6.9V的蓄电池作为备用电源，保证在交流电停电的72h内正常工作。 LWJ-16型二次表外形尺寸为400mm×300mm×150mm。在安装二次表的位置，高地坪1.4m～1.5m高度的墙上需预留一个尺寸为450mm×350mm×200mm的孔洞以便安装仪表箱（类似电表箱的安装）。在箱内适当位置，引出220V的电源线接头和客户一次表接来的信号线集中接线头，所有信号线接头应有对应用户号标记，以方便接线。 综上所述，笔者认为远传水表的选用与安装并不复杂，工程造价也不会增加多少，而其带来的社会效益和经济效益却是显而易见的。若与能源计量联网管理系统相配合，则将发挥更大的效益。我们可以设想，采用这种科学化的管理方式，将对我国的市政公用事业管理模式的根本性转变产生重要的作用。 （摘自《给水排水》1999.3施工、材料与设备）

因为水表的壳体是固定的，其内部的体积是固定的，而水是流动的，它推动一个叶轮旋转，每当叶轮旋转一圈，就有一恒定体积的水流过。因此，只要把叶轮旋转的圈数累计下来，乘以这一恒定体积，就可以得到流过的总的水量。

原理我们已经清楚了，那么来具体看看水表的里面是什么样吧，因为为了防止用户作弊，盖子上有铅封，不允许打开。我们只有看看如图所示拆开的零部件吧。

水表的内部结构从外向里可分为壳体、套筒、内芯三大件。壳体是生铁铸成的，水从进水口出来之后通过壳体的下部环形空间，这里叫做“下环室”。在这个环形空间的上面有“上环室”和出水口相通。套筒的底部有个带有小孔的过滤网，滤出水中的杂物。套筒侧面有上下两排圆孔，孔的位置恰好与壳体的上下环室对着，显然，下排是进水孔，上排是出水孔。特别值得注意的是，这两排孔都是沿圆的切线方向斜着打的，它的工作如动画所示。注意上下两排孔的方向相反。水从下排孔沿切线方向流进去，势必形成旋转的水流，这对于水表的工作是十分重要的。

再来看看内芯，内芯又分为上、中、下三层，我们从玻璃窗看到的是上层，只有指针和刻度盘。其实最关键的是下层，这里面有个塑料轮，轮边上有许多塑料叶片，叫做“叶轮”。

叶轮所处的位置正好在套管下层孔所形成的旋转流里，水流冲击轮周的叶片，产生转矩，使叶轮旋转起来。龙头开得越大，水流越急，叶轮就转得越快。

叶轮的轴垂直向上到达中层，轴上面有个小齿轮，用它和“十进制数齿轮”啮合，达到累计转数的目的。“十进制数齿轮”的作用是每当个位数齿轮转十圈，十位数齿轮就转一圈。换句话说，个位数齿轮转一圈，十位数齿轮就转十分之一圈。个位数齿轮是主动者，靠它来带动十位数齿轮。实际上每一级十进位用两对齿轮完成，以使转动方向一致，其中一对传动比是9:30，另一对是10:30，这两对串联在一起，总的传动比就是这两个的乘积，即0.099999，完全可以近似为0.1。

照这样计算，如果要读七位数（小数点前读四位是黑刻度，小数点后读三位是红刻度），就得用12对齿轮。再加上别的一些用途，在这个中层小小的空间要挤进18根轴和34个齿轮，也可算是高密度安装了。真没想到，一个自来水表里居然还有这么多齿轮呢

关键词：远传水表、抄表 摘 要：从技术原理和实际应用角度介绍脉冲式、直读式远传水表的应用特点和发展过程，阐述脉冲式、直读式将两分天下、各取份额的市场观点。 中国远传水表大体分为脉冲式和直读式两大类，由于没有现成的技术可以借鉴，两种方式的远传水表在各自的发展历程中，经历了数不尽的曲折与艰辛。特别是脉冲式远传水表的初期产品，由于难度大、缺陷多，曾出现过许多失败工程和瘫痪现场，人们甚至对脉冲式远传水表能否最终成功产生了怀疑。

2003年后，直读式远传水表以其自身理论上的优越性在市场上热炒，并直逼脉冲式，使本来还不太稳定的脉冲式远传水表“雪上加霜”。对此，作者从理论、试验、应用和市场等方面对两种远传方式做了深入的分析与探讨，并发表了“论开关（脉冲）式远传水表的生命力”的文章，力挺脉冲式远传水表。

三年过去了，截止到2006年底，“潍微牌”自保持开关（脉冲）式远传水表已累积销出100万只（《中国供水节水》2007.5.1讯），这一事实进一步证明了作者文章中的观点，“„„开关（脉冲）式远传水表的生命力将是长期的、强大的。”

这期间，直读式远传水表也不甘心于仅在理论层面，一代代旧的失败，又一层层新的浮出„„。那么，脉冲式、直读式，它们的发展情况如何；谁会在激烈的市场竞争中“笑到最后”；它们能否担当起中国未来抄表的重任。请看以下分析。

一、脉冲式远传水表的技术现状及应用情况 中国远传水表的诞生大约在二十年前，其中“水表远传流量计”（专利号：89205961.3）是一九八七年开始研制的。之后，光电的、霍尔的、单干簧管的陆续产生并得到一定应用。因为当初住宅自动抄表还没有市场，这些技术的应用也仅仅是少量的和局部的。一九九六年后住宅自动抄表开始有了一定的市场，这些技术开始普遍应用并逐渐暴露出了不稳定、不准确的缺陷，最终归于失败。一九九七年双干簧管技术研制成功（专利号：99206865.7），并得到了应用。与以前的其他技术相比，双干簧管的准确性、可靠性要好的多。作者最初（1998年）将它应用于IC卡水表自动收费系统（天津蓟县），获得了成功。至今，这项技