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无源直读式燃气表工作原理和技术性能 一、系统组成 “无源直读式燃气表远传抄表系统”是由燃气表具数据采集传感器、数据处理器、总线接入器、集抄 (详见图一)仪、通讯控制器、GSM 无线数据传输模块、电脑收费管理软件等设备组成。
图一 二、系统各设备工作原理 1、传感器、数据处理器工作原理: 我公司研制生产的传感器是对气表计度器进行改造而成的。
具体方法是:在计度器个、十、百、千、万位字轮上开有五位编码透光槽,每个字轮中间装有线路板,线路板上一边有 5 只红外发射管,一边有 5 只红外接收管。
红外接收发射管的位置绝对统一。
线路板是固定在计度器框架的槽口内,所以不易移位和变形。
两个线路板之间夹一个透光字轮,当字轮走到某一位置时(例如 5),该字轮右边5 个红外发光管接到抄表指令全部发光,左边 5 个红外接收管也会同时接收。
某一位接收管收到光信 ,变成二进制
代码数据信号传给数据处理器的 CPU 进行处号就出现高电平(例如 5 的
代码是 00101)理,处理器将 5 个字轮的电信号数据进行分析处理后再转换成数字信号传给集中器。
本项目传感器是采用 5 位循环码二进制编码方式。
普通二进制编码方法存在一定的弱点,例如,码盘转到二进制数 0111(相当于十进制数 7)与 1000(相当于十进制数 8)两个
代码的边界上,由于装配安装误差,使最高位收(发)信管超前或滞后,超前误为 1111(相当于十进制数 15),滞后误为 ,这样误差太大,是不能允许的。
产生误差原因是各位
代码同时都会发生变0000(相当于十进制数 0)化。
为克服普通二进制编码存在的弱点,本项目采取了以下措施:⑴采用 5 位循环码二进制编码,它的特点是,
代码从任何数转变到相邻的数时,
代码的各位数中仅有一位发生变化,即循环码表示的任何数加 1 或减 1 时,只有一个二进制数字发生变化。
若用循环码来编制码盘,即使制作安装有误差,产生的误差也不会超过 1,这样就可以通过软件方法来纠正。
本项目传感器是采用带星号的一组
代码来进行编码的。
⑵增加一位矫正位
代码 D4,实际上,4 位二进制数就可以代表 10 个十进制数,但是,由于制造装配误差,在进位时往往会产生错误,增加一位进位矫正
代码 D4,能产生多余的信息,通过软件逻辑判断,就能将错误纠正过来。
本公司传感器采用光电式原理主要有以下优点: ⑴字轮转动与信号采集装置没有任何接触,对气表的计量不产生任何影响,特别是始动流量。
同时也会避免接触式产生的器件疲劳和损伤现象。
⑵直读式抄表系统平时不用电,每月只抄一次或几次,工作时间较短,器件使用寿命较长。
⑶由于采用二进制五位编码单片机前后位进位数学换算方式,字轮在任何位置的情况下抄表都不会出现盲点,使窗口数值与远传数据终身零误差。
⑷平时不用电、无功耗、节省能源、免维护、抗电磁干扰、安全性能极高。
2、集中抄表仪工作原理 ①一个集中抄表仪可连接 60 只表具(可扩展为 240 只表具),具有数据采集、存储、上传功能,配有显示屏,可查看每户表具数据; ② 配有 RS232/485、红外通讯接口并支持 GPRS/CDMA 无线网络、lonworks 等大型组网方式。
可实现与表计、手持抄表仪和电脑主站的通讯; ③转发手持抄表仪或电脑主站发出的控制命令,开启或关断表具的阀门; ④集中抄表仪平时不工作、无功耗,抄表时主台发出指令,开关电源打开供电,一幢数据传输完成后,关闭电源即可; ⑤片区集中抄表仪与集中抄表仪之间连接采用 485 总线方式或无线网络方式,施工方便、节省费用。
3、通信控制器的基本工作原理 通信控制器的作用是 RS232 和 RS485 电平转换,并控制整个抄表系统的电源。
通信控制器本身一直是工作的,接收到上位机打开系统电源的命令后输出控制信号,打开各个集中抄表仪的遥控开关电源。
之后便作为一个透明通道允许上位机和各个集中抄表仪直接通讯。
4、系统工作原理 由电脑管理软件发出抄表指令,通过 GSM 无线模块与小区的通讯控制器进行通讯,通讯控制器接到指令后经 485 总线再将指令传给每幢楼集抄仪,集抄仪接到指令后打开开关电源,给 485 总线上的 60 只表具传感器供电,传感器受电后按程序将表具上个、十、百、千、万位上的窗口数传给数据处理器,数据经 CPU 换算处理后经单片机按程序发给集中抄表仪,集中抄表仪收集完 64 只表具数据后再按顺序将数据通过通讯控制器和 GSM 无线网络直接发送进入电脑收费管理软件,管理软件具有对设备和表计实时监控、故障显示、抄收、费用换算、统计分析、用户信息存储等功能。
三、主要技术性能及指标 1、技术性能 ① 表系统平时不加电,仅抄表时加电。
② 气表底数指示器仍保持原来的字轮指示器,用户仍然可以从计度器上看度数。
③ 集中抄表仪,可随时抄表随时显示系统内所有气表的实时数据。
④ 一台集中抄表仪可管理 1—60 只气表。
⑤ 一台通讯控制器可管理几十个集中抄表仪。
⑥ 集中抄表仪 LCD 数据显示格式:低 5 位显示用气 m3 数,从右至左依次为个、十、百、千、万;高 5 位显示用户特征,右边两位显示用户地址编号,左边两位显示集中抄表仪地址编号。
⑦ 通信方式:半双工方式 2、技术指标 ①显示误差:δx<1m3 ② 接口:RS485,总线制 GSM-全球移动通信系统 GPRS-分组无线业务 红外线 ③ 数据传输速率:1200Bps ④ 数据传输距离:集中抄表仪至气表传输距离不小于 300m 集中抄表仪至计算机传输距离不小于 1000m ⑤ 通讯协议:符合电力部 DL/T645-1997 标准 ⑥电源 220V 转换直流电源: DC12V±10, 远传气表输入电流不大于 10mm 集中抄表仪输入电流不大于 20mm ⑦集中抄表仪体积:180mmL×130mmW×50mmH ⑧重量:0.5kg ⑨工作环境 环境温度:-20—45℃ 相对湿度:≤90 无源直读式燃气表基表的材质 本公司的无源直读式远传燃气表具有造型美观、体积小、重量轻、流量范围大、计量准确、灵敏度高、安全可靠、使用寿命长等特点,是国际上当今最为先进的燃气表,主要适用于煤气、天然气、液化气等燃气的容积测量。
G1.6、G2.5 型皮膜式家用燃气表的零部件大量采用工程塑料和有色金属,因而增强了该表的抗腐蚀能力,减轻了重量。
表中膜片采用国际先进生产工艺及优质材料制造,其尺寸稳定性极好,从而保证了气表在运行中每转排量的恒定。
表中阀座、阀盖材料选用先进配方的石墨酚醛,此种材料不易磨损,吸水性低,摩擦系数小且稳定,在使用复杂成份的燃气时其摩擦系数变化小,从而保证了燃气表长期的高精确度和高灵敏度。
发 明 专 利 发明名称:非电量仪表无源远程数据即时采集传输系统及其传输方法 专利号:ZL 00 1 19098.9 国际专利主分类号:GO1F 15/06 远传燃气表表具安装标准 1、施工准备 ⑴材料 远传煤气表表具、阀门或内螺纹旋塞、专用表弯管及管件、铅油、线麻、表帽、接管、双气火嘴。
⑵工具 套丝机、切管机或钢锯、手锤、钢卷尺、水平尺、线坠、管钳子、扳手。
⑶作业条件 ①室内墙体砌筑及抹灰或装修完毕。
②煤气主立管已施工完,并且甩出了煤气计量表安装的接头。
2、施工工艺 ⑴检查远传煤气表的型号、规格是否与设计要求相符合,检查计量表的质量产品合格证是否满足出厂期不超过当地规定日期。
⑵核对主立管预留计量表分之接头的口径、标高及计量表位置的实际环境,是否能满足施工安装尺寸的技术要求。
⑶在安装远传煤气表的墙上标出计量表的位置、内螺纹旋塞或阀门的位置、专用表弯、管件等配件安装位置及表前后所需直管长度,再由前往后逐段量尺、下料、加工、配管连接。
按本“工艺标准”有关程序进行。
⑷民用远传煤气表一般都采用低位安装,靠主墙安设。
表底距地面为 0.1-0.3m 左右,以满足检修、保养和安全使用的要求。
表后距墙 50100mm,表前上设阀门一个。
3、成品保护 ⑴远传煤气表就位后,表前后接管过程中应注意表的保护,组装过程中不可碰坏玻璃膜。
⑵远传数据线要保护好以防止在安装时远传数据线损坏. 4、安全注意事项 用管钳和扳手上紧远传煤气表的连接件时,要用力均匀,不可用猛力,防止碰坏表面。
5、质量标准 ⑴远传煤气表的型式一般都使用双管膜式表,表的质量应符合国家行业标准的规定。
接口为左进右出或右进左出,为了更换时保证安装质量,进出口任一侧必须做成三弯头连接。
目前一般情况下进出口两侧都做成三弯头连接。
⑵表前旋塞阀水平安装时,其塞芯大头向上,轴线与墙面保持 45 度角。
⑶公共建筑中煤气计量表安装铅管弯曲时,不可弯成直角形,应尽量保持原铅管的口径。
⑷远传煤气表安装后,表应保持平正不倾斜,安装高度满足设计和规范要求,其质量标准见本工艺标准中“室内低压燃气管道安装的允许偏差和检验方法”中所示。
6、质量通病及其防治序号 质量通病 防治方法 1 煤气表安装后,指针图不清 其安装高度超过规定值,应纠正安装高度 2 煤气表安装后,倾斜影响使用的准确度 应重新调整,煤气计量表安装后要横平竖直 公用建筑部分的煤气表出口向上延伸管下 应在出口向上延伸管口下端安装一段长 200300mm 3 端安装不合格 的集灰管,并设 DN50mm 的内螺纹旋塞一个 远传系统安装标准 1、施工准备 ⑴材料 远传煤气表集抄箱、485 总线接入器、电工胶带、尼龙扎带、热缩套管、膨胀螺栓。
⑵工具 电锤、拖线板、万用表、扳手、螺丝刀、剪刀、拨线钳、手持编码机。
⑶作业条件 ①室内远传煤气表已经安装完毕。
②Φ20PVC 管已经按设计要求铺设到位。
③RVVP4×0.5 四芯信号线已按设计要求铺设到位。
2、系统设备安装 ⑴用手持编码机给用户远传煤气表编地址码。
要做好记录。
⑵远传煤气表集抄箱安装在一层的弱电井中,其中心标高为地面 1.4 米左右,交流 220V 电源安装在集抄箱旁边。
⑶距户内远传煤气表 0.8 米以内 离地面 0.3 米左右,预埋 86 型接线盒,各导线在接线盒内预留的长度不小于 0.2 米。
⑷485 总线接入器安装在每户预埋的 86 型接线盒,按要求把线接上,上好螺丝,把远传煤气表远传航空插头插在 485 总线接入器上拧紧。
⑸各户的远传 485 分线连接在 485 总线上。
接头要规范,在每根总线上要挂标签。
四、无源直读式抄表系统与脉冲发讯式抄表系统的对比 对比内容 脉 冲 发 讯 式 无 源 直 读 式 水管道或其它因素引起的表具抖动会误发脉 传感器平时不工作,而且是位置感应式。
机械振动 冲,造成抄表数据与表读数产生误差 表具振动对数据的传输不会产生影响 表计传统的计量方式不变,传感器没有磁 脉冲信号在传输过程中易受外界电磁干 电磁干扰 性物质材料,抄表时瞬间读取数据,不受 扰 外界电磁干扰 必须保持不间断供电,一旦掉电,将导 系统平时不工作,不用电,无功耗。
供电问题 致系统出现数据误差 抄表时瞬间供电,抄完后即可停电 停水时水表可能反转,产生二次脉冲信 直接读取的是指针或字轮窗口值,不 水表倒转 号,造成计量误差 受水表倒转影响 小磁块随着使用时间的延长会出现退磁现象, 直读表计,传感器没有磁性材料,不 退磁现象 不能正常输出脉冲,导致误差 存在退磁现象 系统运行前或表与计算机之间误差较大 抄表系统每次抄表读取的是表具实 初始化工作 时, 时数值,所以不需要初始化设置 需要进行数据初始化设置 由于上述原因的影响,造成表与计算机 无源直读抄表方式与人眼读数相似,所以 远传误差 示数之间不一致 表数据与计算机示数之间终身零误差 潮湿影响 脉冲传感器不能在潮湿环境中工作 表具传感器能够在水中工作 脉冲表出现的问题较多,需要专业人员 系统维护 维护简单,不需要专业维护人员 来保持系统的正常运行 系统采用分线制,工作量大,施工费用 系统采用总线方式,施工简单,线路 系统安装 高 和表具安装完毕,即可抄表 老户改造 由于采用分线制,施工难度大 由于采用总线制,布线方便,施工难度小 系统采用分线制,必须采用备用电源, 无 源 直 读 式 采 用 的 是 寻 码 多 址 和 一次性投资 综合成本较高 485 总线制,费用较低 长期不间断供电费用;备用电源到期更 平时不供电,无功耗,不用备用电源;长期使用费 换费用;专业维护人员的费用 维护费用低 不改变原表结构及计量特性,可与国 兼容性 一般 内任意表具生产厂家配套使用