光电远传水表演示

光电传感器在智能水表中的应用【摘要】本文分析了光电式计数器的特点及其工作原理，然后介绍了光电管在智能水表中的运用，集中介绍了光电直读计数器的组成、光电直读计算器编码原理、数据读取与上传等方面内容。

【关键词】光电管；智能水表；编码；数据上传1 智能水表1.1 智能水表概述随着计算机技术，现代通讯技术和自动化技术的迅猛发展，智能化建筑在发达国家应运而生。

近年来，智能化住宅小区建设在我国发展的很快，自来水远程抄表系统正是智能化住宅小区的必备系统。

目前我国城乡居民用户水表抄表一般采用人工抄表方式。

这种方式需要消耗大量的人力、物力，采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低，同时给用户带来很多麻烦，甚至带来不安全的因素。

为了有效解决入户抄表收费存在的诸多弊端，提高效率，避免入户抄表引发的不安全因素和杜绝拖欠费用等情况，远传抄表系统得到了大力推广。

远程抄表是一种便民系统，作为现代化管理系统的重要组成部分，该系统发挥了重要作用。

1.2 传感器在智能水表中应用目前，实现远程抄表有很多技术，例如蓝牙技术、无线局域网技术等，现有的各种转换方式如采用单、双干簧管传感器、摄像直读传感器或霍尔元件，都在不同方面存在缺陷或不足。

从实际的运行的情况来看，表现不尽如人意，存在两大问题：（1）必须不间断供电，当电源断电时间过长或信号线路需要维修时，远传读数部分停止计量，机械读数照常运转。

因此恢复供电或维修完毕后需重读水表的机械读数，再对远传部分重新设置底数。

（2）运行中会产生累积误差，水表机械读数与电子读数不完全一致，总存在一定误差。

尤其是“单、双干簧管表”因为临界点颤动误发信号无法克服，误差非常大。

由于这些问题如果不能得到妥善解决，上述传感器在市场上难以成为主流产品。

针对上述的难以克服的缺陷，人们将研究目光投向光电直读，本文在此介绍的是一种直读式远传水表，其最大特点是平时不需要电源，只有在抄表的瞬间才需要电源，摆脱了脉冲等远传水表离开电源便无法工作的难题，并且使水表的机械读数与电子读数完全一致。

光电直读水表工作原理【摘要】光电直读水表采用先进的光电技术，实现自动读取用水量的功能。

传感器原理是通过光电传感器感知水表运行情况，将数据传输给数据采集和处理模块进行处理。

数据采集和处理模块将处理后的数据显示在水表上并传输到云端进行记录和分析。

免电源设计使得水表不需要外部电源供应，长期稳定运行。

防水防尘设计确保水表在恶劣环境下依然能正常工作。

光电直读水表具有读数准确、使用便捷等优势，未来发展方向主要在提高数据传输速度和节约能源消耗上。

光电直读水表在智能化水表领域具有广阔的应用前景，为提高用水管理效率做出了重要贡献。

【关键词】光电直读水表、工作原理、传感器原理、数据采集和处理、显示和传输、免电源设计、防水防尘设计、优势、未来发展方向、总结1. 引言1.1 光电直读水表工作原理光电直读水表是一种应用了光电传感技术的智能水表，其工作原理基于传感器原理、数据采集和处理、显示和传输、免电源设计以及防水防尘设计。

通过光电传感器实现水表读数的自动采集和传输，无需人工读数，可以大大提高抄表效率和准确性。

传感器原理是光电直读水表的核心，通过传感器将水表内部的数据转化为电信号，再通过数据采集和处理模块进行数字化处理和存储。

显示和传输模块将处理后的数据通过显示屏显示，并通过无线传输技术将数据传输给用户或水务部门。

免电源设计使得光电直读水表无需外部电源，可以自行获取能量进行工作，减少了电池更换的频率和维护成本。

防水防尘设计保障了水表在潮湿或灰尘环境下的正常运行。

光电直读水表的优势在于高效、准确、节能和方便，未来发展方向是更加智能化、数字化和网络化。

光电直读水表的工作原理是基于先进的光电传感技术和智能化设计，为水表行业带来了重要的革新。

2. 正文2.1 传感器原理传感器原理是光电直读水表工作的核心部分，其主要功能是通过感知水流的情况，将水表读数转换成电信号并传输到数据采集和处理模块。

传感器原理可以分为两个部分：光电传感器和流量传感器。

1 概述四位干式M_BUS光电直读水表是由湖南威铭能源科技有限公司在原有的四位干式TTL 输出光电直读表产品基础上设计开发的一款直读水表，采用了MEGA48单片机作为主芯片，TSS721A芯片作为M_BUS接口芯片。

光电直读水表是市场应用的主流方向，M_BUS光电直读水表需求很大，而我们一直还没有自己的产品，为了填补这个空白，我们迫切需要开发一款M_BUS的水表。

四位干式光电直读M_BUS水表正是基于这样的背景下提出立项，我们在这个产品的研发上已经做了很多工作，我们的设计会在其他同类产品的基础吸取各家之长，并根据现有的各项测试结果进行设计。

1.1 制造标准CJ-T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》CJ/T224—2006《电子远传水表》GB/T778-1996《冷水水表》GB 50131—2007《自动化仪表工程施工质量验收规范》JJG 686-2006《热水表检定规程》GB/T17626-2006《电磁兼容试验和测量技术》JB/T8802-1998《热水水表规范》拟制：王霜剑2009-10-16 图号：OCQF2.789.013JS审核：工艺: 第1页共26页标准化：2 光电直读水表工作原理2.1 设计思想和直读水表特点光电直读水表利用光电直读原理，用电子装置直接读取机械字轮上面的读数，而不是存储计量的脉冲连续数据，因此不会因为传输介质问题或者存储信息偶尔丢失而造成数据永久丢失，具有实际读数据错误的可恢复性，有助于整个抄表系统的可靠性。

四位干式光电直读表采用在原有OEM产品基础上改进设计的光电直读模块，优化了原有的软硬件设计，进一步提高读数可靠性的同时考虑了扩展性，在产品的生产工艺性上做了很多的考虑。

是后面将要研发几个系列远传水表的基础平台。

2.2 光电直读工作原理无源光电直读数字化远传水表包括改装的基表与光电直读模块。

改装的基表在原机械计数器的基础上增设了电子发讯装置。

基表计数器字轮旋转,指针固定,且基表计数器字轮上刻有单环半圆编码透空孔。

光电远传水表产品说明书使用前请仔细阅读说明书一、概述.直读式远传水表是对日常用水的实际需要，自行研制的一款便于远程抄表及控制的直读式远传水表，光电直读原理在字轮上留有过光孔，在字轮一侧面安装发光管，另外一侧安装光敏管。

发光管通电后发出的光线通过光孔照射到光敏管上，由光敏管进行光电转换，获取相应的信号点位。

过光孔与每组光管的数量是经过严格计算后进行设计的，转动字轮，在对数0-9各个位置上，获取光线的光敏位置及数量都不相同，由此进行编码。

它采用M-BUS∕RS485总线方式通讯，实现水表使用水量的远程直读，有效地避免了管理部门上门抄表。

本产品还具备阀门控制功能（可选），方便管理部门对直读式远传水表的用水情况进行管理、控制，使得远程抄表及控制变得更便捷、可靠。

本直读式远传水表，符合GB/T778-2018《封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表》和CJ/T224-2012《电子远传水表》的技术要求。

通信规约遵循CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》或DL/T645-1997《多功能电能表通信协议》的要求。

二、性能特点1.由于直接读取字轮数据，没有累计读数误差，机械读数和电子读数保持完全一致，不存在因累计误差或水表倒转而引起两者读数不一致的情况；2.采用低功耗设计，只有读数时才需供电。

3.采用先进的数据编码及校验方式，通讯可靠性高。

4.与上位机系统相结合，建立远程自动抄表管理系统，真正实现抄表及管理自动化。

5.电子读数装置不影响原来一次仪表的计量精度。

6.每个表有唯一的地址编码，总线制连接，布线简单。

7．带阀控的直读式远传水表还可以通过管理软件远程控制水表阀门的开、关。

三、主要技术参数A.精度等级为2级,采用标准：CJ224-2012电子远传水表B.最大允许误差:在从包括最小流量(q min)在内到不包括分界流量(q t)的低区中的最大允许误差为±5%，在从包括分界流量(q t)在内到包括过载流量(q s)的高区中的最大允许误差为±2%C.最大允许压力：1.6MPaD.CPU供电电压3.6V或3V锂电池(以具体功能为准)E.流量参数：以国标为准F.压力损失等级：△p63G.IP等级：IP68。

二、智能型水表1、有线远传水表：尚泉水表厂采用山科公司生产的传感器，合作生产了有线远传水表，并取得了生产取可证，目前已合作四年，系统由霍尔传感器、分采集机、主采集机和上位机软件四部分组成。

采用传感器将机械水表的计量读数转化为数字信号，并通过信号线传送至分采集机；分采集机通过RS-485总线与主采集机进行通信，分采集机还可单独与掌上机进行红外通信；上位机软件可通过GPRS、电话抄表等方式对分采集机内数据进行采集与远程传输。

抄表控制软件具有置表底度、抄表控制、抄表数据统计汇总、系统安全管理等功能，并能和各种营业收费系统进行对接，实现抄表和收费的一体化管理。

霍尔传感器是一种半导体原件，普通应用在民用电子产品及航空航天领域。

水表优点是杜绝人工抄表产生的误抄、漏抄、估抄等人为错误；提高工作效率，减轻劳动强度，减员增效；从数据采集到收费单的打印都自动完成；避免了人工抄表时间跨度大，无法抄录同一时间的数据，方便计算损耗；可以随时掌握各种表计的运行情况，便于统计、计算和运行分析。

缺点是在使用时需要人工布线，线材要是出现问题维修难度较大。

二、传感器是靠水表指针旋转来采集数据，传干器传输的是一种波形脉冲信号，并且需要一个长时间供电的分采集器来存储数据，经过几年试验发现有传感器对转数采集不准，机械振动、水表倒转、电磁干扰等现像都能造成最后计量不准确。

2、光电无源直读电子远传水表：工作原理与内部结构是在每一位水表字轮周面上设置五个反射面，在与之相对应的位置上设置五只光电耦合器，通过耦合器是否反射对计数字轮的位置进行叛定。

希望读取几位就在几个字轮上安装传感器。

例如：读取5位数就安装5×5=25对传感装置。

这种直读式水表由于全部器件都在表芯内部字轮周围，因此，一般采用干式水表。

触点直读式远传水表的结构方式为：在指针式水表的表盘下面每一位指针轴上装上一只同步电信器，通过触点电位器测出的阻值判定指针所指的位置，这种直读式水表可用于湿式水表。

京源光电直读远传水表多元化的远程抄表方式，简捷、可靠产品特点：1、光电直读水表原理与照相一样。

在需要拍的时候按快门提供一个电流即可，光电直读水表也一样在需要抄表的时候只需要给一个脉冲电流即可。

所以，光电直读水表更多的时间根本不需要电源。

2、光电直读是对字轮采用编码的方式，就是二进制原理0－1编码方式。

每一个代码对应一个字轮可以读到的数字。

所以，获得的代码速度快，解码速度更快。

因为是二进制的编码，而且解析代码不会有差错，更不需要记忆。

3、采用半液封水表作为光电水表的基表。

在此液封表上关键解决了模块的密封问题，本公司采用加大密封面积，采用特种设计结构和工艺保证密封的可靠性。

4、考虑液封与水压之间有时悬殊会过大，在液封腔内增加压力平衡装置。

当发生压力与液封压差大是能自动调节两腔的压力平衡。

产品主要参数1、计量精度：Q3:Q1=50、80、100、125、160。

根据需要可选择。

2、读数精度：数字阅读无盲点，准确率100％。

3、通讯协议：符合CJ/T188－2004《户用计量仪表数据传输技术条件》要求。

4、通讯方式：M-BUS总线，通讯最远距离小于等于2km。

总线接点能力小于等于256点。

5、通讯功耗：小于等于500uA。

远程抄表方式1、楼宇安装的表具走M-BUS总线，在楼宇安全的位置安装楼宇匹配器供抄表。

2、楼宇匹配器供掌机抄表，其目的是为了检查单个表具运行的状态，检查线路故障等。

3、楼宇匹配器可以与网络连接成为网络抄表。

也可以与GPRS连接实现远程无线抄表。

更可以直接掌机抄表导入计算机收费系统。

光电直读远传水表的工作原理
光电直读远传水表（也称为光电遥测水表）的工作原理基于光电转换技术和远程通信技术。

该水表主要由水表表体和光电直读装置两部分组成。

光电直读装置由发射器和接收器组成，发射器发出一个红外光束，经过一定的透镜和反射镜聚焦后照射到水表表盘上的数字刻度上。

接收器接收表盘上的数字刻度反射出的红外光，并将其转换为电信号。

当水表使用过程中水量发生变化时，水表表盘上的数字刻度也会相应变化。

这些变化会使反射到接收器上的红外光的强度发生变化。

接收器通过对接收到的红外光强度的检测，能够精确定量水表的用水量变化。

接收器将检测到的红外光强度转换为数字信号，并通过内置的微处理器进行数据处理和计算。

当计算出的用水量达到一定阈值时，微处理器将数据发送给数据采集器，数据采集器通过无线通信技术（如GPRS、NB-IoT等）将数据上传到水务管理平台。

水务管理平台能够根据数据实时了解用户的用水情况，实现用水量的监测和管理。

通过光电直读装置，光电直读远传水表可以实时准确地读取水表的用水量，无需人工抄表，节省了人力成本，提高了抄表的准确性和效率。

并且通过远程通信技术，可以实现远程监测和管理，方便水务部门对用户的用水量进行实时监测和统计，提供数据支持和决策参考。