智能電磁水表設計

智能電磁水表基于法拉第電磁感應定律，在與測量管軸線和磁場磁力線相互垂直的管壁上安裝一對檢測電極。當導電液體沿測量管軸線運動時，導電液體作切割磁力線運動產(chǎn)生感應電勢。此感應電勢由測量管上的兩個電極檢出，測量流量時，流體流過垂直于流動方向的磁場，導電性流體的流動感應出一個與平均流速成正比的電勢。其感應電壓信號通過兩個電極檢出，并通過電纜傳送至轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過一系列數(shù)字處理后，將累計流量和瞬時流量等現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)顯示在轉(zhuǎn)換器上。

智能電磁水表與傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)勵磁方案采用規(guī)避干擾穩(wěn)態(tài)下測量方法的不同，采用了一種瞬態(tài)勵磁技術，通過動態(tài)增益技術、信號補償技術對各信號分量分別進行分析、提取、抵消、補償，及濾波處理；消除非穩(wěn)態(tài)下引入的干擾對管道內(nèi)流場信號的影響。由于勵磁時間大幅度縮短，并通過采集環(huán)境溫度對電池電量進行補償運算。

如圖2智能電磁水表硬件設計框圖所示，搭載通信終端，通信終端通過RS485總線連接電磁水表轉(zhuǎn)換器，通過MODBUS協(xié)議采集電磁水表流量、壓力等測量數(shù)據(jù)，通過移動運營商提供的NB-IoT/4G/GPRS等物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)與供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，通信終端將電磁水表的測量數(shù)據(jù)通過無線通信方式傳輸至供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)，也將供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的控制指令下發(fā)至電磁水表。對于水務行業(yè)來說，水表使用的環(huán)境比較復雜，高溫、低溫、井下安裝、泡水等環(huán)境因素影響了水表的功耗及使用壽命，因此在通信終端中物聯(lián)網(wǎng)技術的低功耗廣域網(wǎng)技術優(yōu)勢顯著，其中窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）更適用于供水管網(wǎng)監(jiān)測環(huán)境的小包數(shù)據(jù)傳輸，對時延不敏感，網(wǎng)絡可靠性要求高，非長連接的應用場景。

供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)中使用的智能電磁水表為計量型產(chǎn)品，具有高可靠性、高防護等級、低功耗、寬量程、多參數(shù)測量、多報警輸出、無線遠傳等特點。采用超低功耗電池供電設計，使用壽命最高可達10年；整機IP68設計可長期潛水使用；寬量程設計量程比可達R250；可多參數(shù)測量流量、壓力等；具有多項報警輸出功能；集成無線通信終端模塊，實現(xiàn)電磁水表與供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的無縫對接。

審核編輯：湯梓紅