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概括：

基于无线数据传输技术的大口径预付费水表由无线IC卡阀控制器和无线超声波水表两部分组成。 无线IC卡阀门控制器采用可更换锂电池供电，一体化控制器控制阀门结构，全密封防水设计。 无线超声波水表采用数字计量，定时将计量数据以无线方式传输给控制器，实现控制器数据的结算和控制。 分体式、无线数传、超声波计量的设计，有效提高大口径预付费水表的稳定性和可靠性，对建设节水型社会具有重要意义。

关键词：预付费大口径超声波水表控制无线

一、简介

水是生命之源，人类生存和社会发展离不开水。 然而，近年来，大量水资源流失，环境受到严重污染，严重影响了人类的正常生活。 党的十八大报告提出“加强水源地保护和用水总量管理，建设节水型社会”。 可持续发展”。可见，水资源管理已经到了刻不容缓的时刻。大口径水表的应用范围很广，学校、企业、矿区、社区、果园灌溉等，都需要大口径水表来管理水资源，同时，自来水公司大口径水表一般测量用水量的70%~80%，因此，如何科学管理大口径水表，对水资源的管理也至关重要。自来水公司的好处。

水资源常用管理是在机械式大口径水表的基础上增加发送装置和电子采集模块，使大口径水表抄表方便，抄表方便高效。 但是，仅仅远程抄表功能对于水资源的管理是不完善的，不能有效遏制水资源的浪费。 因此，迫切需要一种将水资源与消费群体利益挂钩的方式，实现水资源管理，多付钱，多付钱。 大口径预付费水表就是在这样的背景下产生的。

2、传统大口径预付费水表遇到的困难

由于基表和阀门体积较大，传统的大口径预付费水表一般由控制器、电动阀、发送水表三部分组成。 三部分通过通信电缆连接，如图1所示，因此在实际应用中存在一定的困难。

1、供电难，取电不易。 大口径水表的阀门驱动一般需要1～2A的电流，阀门动作时间长，一般在1分钟左右，DN300及以上的阀门动作时间更长。 因此，电路设计一般采用市电供电，以保证阀门的正常工作。 但是，大型水表实际使用的环境比较复杂，有的甚至比较偏远，取电并不容易。 即使能够获得电力，也存在停电的风险。 因此，传统的大口径水表为了续航都内置了电池，电池的续航时间往往是有限的。

2、使用环境恶劣，防水防潮难度大。 众所周知，水蒸气是电子元器件的天敌，会导致电子系统瘫痪。 控制器与阀门之间、控制器与送出水表之间采用导线连接。 长期在潮湿环境下工作，端子会腐蚀，接触不良，传感器受潮，阀门电机生锈。 更何况市电供电本身也存在安全隐患，这些都是不容易解决的问题。

3、阀门生锈，开关阀失效。 对于大口径阀门，一般采用电动球阀。 大口径球阀加工精度高，制造成本高。 如果管路中有杂质，很容易被杂质堵塞，阀门打不开。 有些厂家甚至为气门做定时开关阀，希望通过气门的动作来保持阀体表面的清洁，但效果不是很好。 原因是阀门与管壁接触面积太大，摩擦力本来就大。 一旦生锈，就根本动不了了。

4、信号线腐蚀，测量失败。 脉冲法测量的水表所用的传感器无非是干簧管、霍尔、韦根等。 虽然传感器通过灌封硅胶、环氧树脂等进行防潮，但是水汽和湿气会通过接线口或信号线端子腐蚀信号线，同时也会腐蚀传感器。 即使传感器没有损坏，信号线也会严重氧化，阻抗发生变化甚至断路，导致测量失败。

5、机械式水表存在压损大、卡轮、启动流量大等缺点。 由于原理结构的限制，机械水表的压力损失一般在60K Pa左右，字轮和齿轮在使用过程中磨损。 6年后，字轮需要重新拆卸，需要调整和更换零件。 在使用过程中，由于水质的原因，大口径水表的字轮会经常卡死。 更为严重的是，几乎所有的发送水表传感器的测量都依赖于机械部分。 机械部分的损坏将直接导致电子测量的失败。 给管理带来麻烦。 另外，机械式水表初始流量大，误差大，也会造成水资源的浪费。

三、无线数传大口径预付费水表介绍

新天科技研发的无线数传大口径预付费水表集多项技术于一体，采用锂电池供电、全密封灌胶处理、电动蝶阀、超声波测量、无线数据传输，彻底解决了传统大口径预付费水表预付费水表。 收费水表存在取电困难、防水防潮困难、阀门控制困难、计量不准确等问题。

无线数传大口径预付费水表由无线IC卡阀控制器和无线超声波水表两部分组成，如图2所示。无线IC卡阀控制器集成了大口径智能控制模块。阀，由锂电池供电，外壳为铝合金材质，内置无线收发模块，用于接收超声波水表的计量信息。 超声波水表内置无线发射器，定时向控制器发送测量信息。 这样，控制器在发送和接收后不断刷新用水量信息。 当用水量不足时，控制器关闭阀门，实现预付费功能。

新天无线数传大口径预付费水表特点：

1、可更换锂电池供电，彻底解决了大口径水表安装在偏远环境，取电困难的问题。 无线数传大口径预付费水表采用锂电池供电，电路设计采用自动降耗技术，保证电池更换周期6年以上。 更换电池时，只需用工具打开控制器外壳，取出电池仓，即可更换电池。

2、全密封灌胶，彻底解决大口径水表的防水防潮问题。 为保证产品的气密性，我公司根据大口径预付费水表控制模块的尺寸和特点设计了控制模块的气密舱，确保控制模块的灌封能够达到密封效果。 为了保证电池与电机的密封性，设计了一种一体化的大口径无线IC卡阀控制器结构（ZL 2012 2036 5260.5）。 由于电池和电机全密封、接线端子全密封、显示屏全密封、主控板全密封，新天预付费大口径水表的防护等级可达IP68。 预付费大口径水表现场安装环境如图3：

3、使用电动蝶阀解决阀门生锈问题。 由于蝶阀具有结构简单、体积小、重量轻、材料消耗少、安装尺寸小、开关迅速、90°往复旋转、驱动力矩小等特点，广泛用于连接和调节截止在管线中。 20世纪70年代，我国开始推广使用，尤其是在水处理方面。 由于蝶阀与管路接触面积小，摩擦力比较小，不易生锈。 用电动蝶阀代替电动球阀，配合定时开关阀解决阀门生锈问题。

4、无线数据传输，控制器数据定时刷新，解决了脉冲水表误差累积和计量失败的问题。 无线IC卡阀门控制器和无线超声波水表都是密封的，两者之间通过无线方式传输数据。 系统独立、稳定、可靠。 阀门控制器每次结算的数据都是无线超声波水表的当前数据，所以不会有累计误差，不会出现计量失败。

5、水表采用超声波计量，压力损失小，初流量小，计量更准确。 超声波水表采用专用计量芯片GP22进行计量，具有计量精度高、测量分辨率高、量程比宽等特点。 超声波水表为直管段结构，压力损失小，一般为10KPa，比机械表小。 超声波水表不需要区分安装方式和温度等级，比机械水表应用更广泛。 超声波水表使用直管进行计量。 由于没有机械磨损，使用寿命比机械表更长。

4、新天无线数传大口径预付费水表关键技术

1. 全新电池方案——有效延长电池寿命

智能水表的供电问题一直困扰着水表厂家。 智能水表的电源大多采用锂电池和干电池供电。 锂电池一直是智能水表供电设备的首选，但这种电池的钝化问题比较突出。 从十几年的数据来看，锂电池的钝化问题是不可避免的。 钝化是一种化学特性，具体表现在电池使用两三年后，不能释放大电流，也就是不能驱动阀门。 这时候往往会误判电池没电，使用寿命短。 因此，如何对锂电池进行活化一直是业界的难题。

随着电池应用技术的发展，锂电池使用寿命短的问题得到了解决。 新天采用的方案是在控阀时用恒流源将电池电压引导到储能元件，控阀时利用储能元件上的能量来控制阀，解决了电池钝化。 不能提供大电流的问题，电池的使用寿命也会随之大大延长。 经过反复老化测试，该方案彻底解决了电池寿命短的问题。

2、四象限补偿和温度自动消除技术，小流量稳定性高，受温度影响小。

超声波信号是通过换能器发出的，但是如果换能器的参数不统一，小流量就会不稳定。 新天超声波水表通过四象限补偿测量技术，有效补偿换能器参数不均匀的问题。 从而解决了小流量不稳定的问题。

由于超声波声速信号会随着水温的变化而变化无线远传大口径超声波水表，因此超声波测量结果也会受到一定程度的温度影响，而新天超声波水表采用声速和温度转换的自动声速消除技术，使仪表的准确度完全不同。 受水温影响。 计算如下：

注：t1、t2为顺流时间和逆流时间，△t为正逆差，C为流量系数，k为孔径系数

3、相位识别技术，启动流量小。

通过“流速差-相位差-电压差-时间差”的测量方式，鑫田可以同时识别多个波形，从而实现时间差的精确测量。 利用这项技术，可以测量水流的微小波动。 因此，新天超声波流量计采用独特的相位识别技术，结合超声波流量测量电路发明专利技术，不仅实现了流量的高精度测量，而且保证了流量计的起始流量更低。

4、采用七级纠错技术，误差好，测量范围广。

大口径超声波水表的流量测量是通过测量顺流和逆流的时间差来测量水流的速度无线远传大口径超声波水表，然后计算出一定时间内的水流量与面积子管口径。 但同样口径的超声波流量计，虽然铸件磨料相同，但截面积略有差异，不同水温下超声波的传播速度也存在差异。 我们设置了7组校正系数来补偿这个微小的差异，可以达到流量测量的准确性。 图5.（专利：一种流量数字校正自动补偿测量装置专利号：ZL200820070975.1）

5、超声波管段可定位反射器的设计，保证了超声波测量的准确性。

目前大多数厂家生产的超声波仪表都是利用超声波在流体中正向和逆向传播的时间差与流体流速成正比的原理来测量流体流量的。 在超声波流量测量的实际应用过程中，两个反射器的角度和位置是否正确，两个反射器和两个换能器的位置是否正确，直接影响超声波测量流体流量的准确性.

因此，新天设计了一种结构简单、易于定位、易于量产的结构。 超声波反射器可以精确定位。 采用这种设计大大提高了超声波测量流体流量的精度，更易于批量生产，彻底解决了超声波测量管段流体流量时因反射镜和换能器位置不正确而导致测量不准的问题。 问题。

5.结论

掌握核心技术，精益求精的产品是新天的核心竞争力； 持续改进，追求零缺陷是新天的品质理念； 唯有创新才有价值，简单才能可靠是新天的研发理念。 十多年来，新天科技依靠先进的研发理念，为市场推出了非接触式IC卡预付费水表、无线自动路由远传水表、M-BUS等一系列优质产品光电直读远传水表、M-BUS电子远传水表、超声波水表、电磁流量计等。由于市场需求多样化，传统智能水表已不能适应数字化、网络化的发展，已不能满足客户的定制需求。 作为智能水表行业的代表，新天科技将继续努力，为更多的客户服务。 客户定制特色产品，为智能水表行业做出更大的贡献。 我们相信在不久的将来，智能水表行业将会出现越来越多创新的智能水表产品。