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面向大數據時代智能水表

瀏覽次數:信息來源:山東科德電子有限公司發布時間:2019/3/26

人類社會已經進入萬物互聯的大數據時代。隨著物聯網和大數據技術的發展,各行各業都在研究如何應用物聯網和大數據技術提升行業的管理水平和盈利能力。

城市供水行業是公用事業,肩負著城市供水服務和水資源管理的雙重重任。物聯網和大數據技術的應用必將為城市供水行業發展帶來巨大的進步。

一、  智能水表在物聯網和大數據技術應用中的作用

智能水表的初級階段是IC卡水表,其功能是單純的計量收費。隨著物聯網和大數據技術的發展,智能水表將以遠傳表為主,其功能既包括計量收費,又要擴展到供水管網智能管理。后者的經濟價值遠大于前者。

物聯網的作用是實現供水管網智能硬件的互聯互通,搭建的是物理平臺。大數據的作用是為供水管網實現智能化管理提供數據和信息,是智能化管理平臺。通過數據的采集、分析和處理可得到供水管網實現最佳運行狀態的決策信息,然后依據獲得的大數據信息實施供水管網的運行管理,從而提高運行效率,減少水資源損耗,降低運行成本,提高用戶服務能力,增強企業盈利能力。

計量數據是供水管網運行最重要的數據。通過大量計量數據的統計分析可以得到供水管網運行狀態的信息,使管理決策更為準確和及時。因此,智能水表在物聯網和大數據技術應用中具有極其重要的作用。

智能水表的主要作用是收費管理、供水管理和監控管理。

1.收費管理是水表的基本功能。過去水表的作用只是提供單一的收費數據。隨著階梯水價政策的推出,智能水表在階梯水價收費管理中發揮了智能化運算作用。

2.供水管理就是通過管網供水數據的采集、統計和分析,為生產與供應管理提供準確的決策信息,使生產與供應的匹配更為合理,生產計劃的制定有了科學依據。

3.監控管理就是通過供水數據的采集和分析及時發現管網供水異常現象。用戶使用了智能水表,就可以建立包含用戶的分區管理網絡。通過分區管理及時發現管網漏水、用戶盜水和計量損失,以便及時檢查和維修。通過監控用戶供水異常,可以及時發現用戶端漏水和盜水,為用戶及時提供服務。供水監控是水資源管理的重要手段,也是降低運行成本,增強盈利能力的重要手段。

綜上所述,大數據技術在供水管網中的應用可以極大提高效率,降低人力資本支出,減少生產資源損失;減少水資源損失,將盜取的水量轉變為收入;可以為用戶提供漏水信息服務,減少用戶損失。

二、  現有智能水表存在的問題

面對大數據技術的應用,對智能水表應該從兩個角度提出要求。一是滿足大數據技術應用對智能水表的要求;二是水司作為用戶對智能水表的要求。

從大數據技術應用角度,首先智能水表的計量數據采集精度應該為0.001立方米。計量數據采集精度低對供水管網異常現象很難監測出來。其次智能水表應該具有防盜水和監控爆管功能,這就要求智能水表具有檢測逆流的功能。其三,智能水表的數據采集、存儲和通信功能可靠。

滿足大數據技術應用是水司的基本要求。此外,水司更為關切的有兩點,一是智能水表計量數據采集的準確性和可靠性,二是智能水表的綜合成本。

智能水表(從IC卡表開始)進入市場已經20多年。水司對應用結果不滿意。首當其沖的是計量數據采集的準確性和可靠性讓水司不放心。計量數據采集的準確性要貫穿于水表整個壽命周期。事實證明,影響水表整個壽命周期計量數據準確性的主要因素是水表的可靠性,而不單單是計量精度。可以說可靠性影響更大。

傳統的機械水表使用了200多年。現在無論先進或落后國家機械水表還是主流產品,也就是說機械水表的準確性和可靠性得到了普遍認同。機械水表是容積式計量,只要傳動機構正常工作,計量就沒有問題。只要機械磨損是可控的,計量的準確性就沒有問題。環境變化和各種干擾均不能影響機械水表計量的準確性和可靠性。居民用戶使用的小規格機械水表,從計量精度到價格應該是性價比非常適合的產品。

相對于傳統的機械水表,為了實現智能化增加的電子數據采集裝置影響了水表的可靠性。因此電子數據采集裝置是智能水表的核心技術。從原理上講現有的幾種智能水表如果應用于理想工作環境中采集的計量數據都應該是準確的。問題出在智能水表工作環境的變化和各種干擾,嚴重影響了智能水表電子數據采集裝置的可靠性。常見的環境變化和干擾有水泡、水錘、強磁、強光、水質變化、水垢、溫度、電子器件老化與漂移。不受環境變化和各種干擾影響的智能水表才能在整個壽命周期內可靠準確地采集數據。要想使智能水表的電子數據采集裝置不受環境變化和各種干擾的影響,在原理上必須有可靠的保障措施。原理上存在問題,工作中一定出問題。

三、  LoRa遠傳水表介紹

技術特點:

LoRa的優勢在于技術方面的長距離能力。LoRa技術在高性能、遠距離、低功耗,支持大規模組網,測距和定位等方面突出的特點,成為物聯網大規模推廣應用的一種理想的技術選擇。

LoRa是低功耗廣域網通信技術中的一種,是物理層或無線調制用于建立長距離通信鏈路。許多傳統的無線系統使用頻移鍵控(FSK)調制作為物理層,因為它是一種實現低功耗的非常有效的調制。LoRa是基于線性調頻擴頻調制,它保持了像FSK調制相同的低功耗特性,但明顯地增加了通信距離。

LoRa技術本身擁有超高的接收靈敏度(RSSI)和超強信噪比(SNR)。此外使用跳頻技術,通過偽隨機碼序列進行頻移鍵控,使載波頻率不斷跳變而擴展頻譜,防止定頻干擾。

無線LoRa水表采集:

水表的遠程抄表目前一般采用的是M-BUS和RS485總線方式,外部供電,而水表安裝的位置一般沒有電源,拉線不便,工程實施麻煩,成本也非常高。

基于此科德電子開發了基于最新的LoRa無線技術的遠程水表,超低功耗設計,儀表專用電池供電,一次可以使用6年以上,工程安裝簡單,改造成本低。

四、智能水表的選擇

目前,物聯網和大數據技術在城市供水行業的應用還在研討和試驗中。大規模的應用還沒有開始。智能水表在城市供水物聯網和大數據技術應用中具有重要作用,也是投資最大的基礎設施。智能水表的選擇至關重要。

本文從原理上解剖和介紹了目前國內外現有的四款智能水表,即光電直讀水表、脈沖水表和超聲波水表和LoRa水表;又介紹了一款新型水表——LORA水表。LoRa作為低功耗廣域網(LPWAN)的一種長距離通信技術,近些年受到越來越多的關注。隨著物聯網從近距離到遠距離的發展,必將會產生一些新的行業應用和商務模式。Cisco、IBM、Semtech、Microchip等正在積極推廣LoRa技術。;LoRa水表即滿足物聯網和大數據技術的應用要求,又從原理上解決了智能水表電子數據采集裝置的準確性和可靠性問題,而且運用模塊化結構降低了智能水表的運營維護費用,具有良好的經濟性。可見,LoRa水表在物聯網和大數據技術應用中會發揮重要作用。

LoRa水表物聯網系統圖

山東科德電子有限公司

采用LoRa無線通訊,一鍵式組網

無線傳輸距離遠,實測距離可達3Km

超低功耗,儀表專用鋰電池供電,正常工作超過6年

無需布線,部署方便,維護簡單,整體成本低

——LoRa產品的優勢

LoRa無線小知識

LoRa 是LPWAN通信技術中的一種,是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式,為用戶提供一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量的系統,進而擴展傳感網絡。目前,LoRa 主要在全球免費頻段運行,包括433、868、915 MHz等。

LoRa技術具有遠距離、低功耗(電池壽命長)、多節點、低成本的特性。

山東科德電子有限公司致力于智能化水電計量、計費系統、工業物聯網的生產、研發、制造、銷售及服務,采用NB-IoT/LoRa等無線技術,自主研發了各種智慧感知和無線物聯終端產品,廣泛應用于二次計量計費,能耗監控和生產自動化等工業控制領域。

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