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第三届水表选型与应用技术研讨会会议纪要(二)
更新时间:2011-04-04 09:03:46,浏览量:1962 次

2、商用大口径水表性能比较
    ■大口径水表占水司水表总数的1%,但承担70%售水的计量,因此,大口径水表的选型更加重要。大口径水表的科学选型,就是要使水表的典型误差曲线与用户的用水特性曲线相匹配,以达到优化计量的目的。
■水表的口径要根据实际用水的流量值来选择,而与管道直径无关。水表等精度等级要与用户水消耗曲线相匹配,以C级精度为好。可选择水平螺翼式或垂直螺翼式水表。
■水表是用来贸易结算的,属于国家强制检定范围。机械水表其精度在初始阶段都能够得到满足,但随着磨损加重,计量精度下降,对水司的产生的产销差率可能高达60%。
■不同厂家不同技术类型的水表在性能和价格上存在很大差异,水表科学选型,从本质上就是要使自来水公司经济效益最大化,从这个意义上讲,应该选择性能优越的电子式水表。
■电子式水表包括电磁水表和超声波水表,以使用电池供电的产品为首选。电子式水表虽然一次性投资较大,但其优越的性能,可以获得可观的经济效益,其优点是过载流量大、无压力损失、测量精度高、性能稳定、通讯方便可靠。
专家组(QQ=642813930)提示:
但选择电子水表一定要注意电子产品存在的共性问题,就是抗干扰能力差,水表作为贸易结算的工具,一旦因自然干扰或人为干扰造成数据的紊乱或丢失,都将无法实现贸易结算的目的。
3、预付费水表性能比较
■预付费水表是用来对用水实现计量和收费控制的水表,表现形式多种多样,按照数据交换方式可分为接触式IC卡水表、TM卡水表、CPU卡水表、RF射频卡水表、键盘输入的代码交换式水表、红外线水表、双音频水表,按照是否使用电池供电可分为有源预付费水表、机械存储式预付费水表等。
■总的来说,预付费水表应用情况不乐观,但市场需求一直存在,哪个厂家能够解决预付费水表存在的三大难题,谁就能够赢得巨大的市场。预付费水表存在的三大难题是:抗攻击干扰问题、更换电池后顾之忧问题、价格居高不下的问题。
■无论什么形式的预付费水表,都是由以下几个部分组成的:计量基表、机电转换传感器、中央控制器、控制阀门、数据交换、数据存储器、显示器、电池。
■除机械存储式预付费水表不需要电池维持工作外,其它任何形式的预付费水表都需要电池维持工作,只是数据交换方式的不同而产生不同名称的水表,但无论你叫什么,都是预付费水表的一种,其工作原理和结构也基本一致。
■所谓卡表,就是以IC卡为数据交换媒介的预付费水表。有1线卡的,叫TM卡水表;2线卡的,叫IC卡水表;使用带微处理器芯片卡的叫CPU卡水表;使用无线RF卡的,叫射频卡水表或非接触式卡水表。
■所谓代码水表,是职业发明家邢伟华先生所发明,并定义为“代码交换”预付费水表,使用一组加密的数字,通过水表上的键盘输入到水表,水表控制电路解密后,还原出用户的购水量。代码交换技术虽然通过键盘输入最多10个数字感觉比较麻烦,但她的最大优势是无载体传输,可以充分利用互联网、语音电话、手机短信等现代通讯工具。这种水表发明的目的是解决从IC卡卡口攻击水表的问题,但仍没有解决更换电池后顾之忧的问题和价格居高不下的问题,因此,这种产品在国内应用得比例还很小,绝大部分产品都出口到非洲。
■有的数据交换采用红外方式、无线电波方式、双音频方式、超声波方式等通过遥控手段向表内输入购水量,叫遥控水表,这类水表只是在代码交换水表技术的启发下,解决了从键盘输入较麻烦的问题,同样只是解决了IC卡从卡口攻击系统问题,并没有从根本上解决更换电池后顾之忧问题和价格居高不下的问题,因此,没有形成批量产品市场。
■接触式IC卡水表先天存在通过IC卡卡口攻击控制电路使系统瘫痪的问题,从而达到不计量或者不关阀的目的,所以这种产品不可能形成产品规模。早在十年前,职业发明家邢伟华先生就发出警告“接触式IC卡应用于预付费仪表存在安全隐患”。
■为解决这一问题而采用的RF射频卡方式、红外方式、无线电波方式、双音频方式、超声波方式等,可以通过遥控手段向表内输入购水量,从而避免了通过卡口攻击水表控制电路的现象发生,但这类水表的价格比接触式IC卡水表高许多,因此,产品没有得以推广。
■机械存储式水表,又叫无需工作电源预付费水表。由计量基表、机械计量传感器、阀门、充值器等几部分组成。数据显示和存储由字轮实现,充值由充值器实现,当预购水量为0时,机械计量传感器探测到后驱动阀门关闭。
■机械存储式水表只有在充值时,使用外部电源将计数器预置到所需位置,其后完全工作在机械状态,不需要电池,所以抗任何强度的电场、磁场攻击干扰。
■机械存储式水表使用IC卡+代码兼容输入方式,具有使用IC卡的方便性,又具有利用互联网、语音电话、手机短信等通讯工具的无载体传输性。由于不使用电池、电子显示、电池监控、电传感器、防强磁电路、防电场电路等设施,因此产品成本低廉,纯机械的运行方式,可靠性高。
■机械存储式水表从根本上解决了预付费水表存在的三大难题:1、抗攻击干扰能力差、2、存在更换电池后顾之忧、3、价格居高不下用户难以接受。目前该产品在批量试点实测中,相信在试点成功后,将成为预付费水表行业的胜出者。
专家组(QQ=642813930)建议:
在预付费水表技术没有完全成熟、质量不能确保的情况下,暂不要选用此类产品。
4、远传水表性能比较
■远传水表是今后水表发展的主要方向,是抄表方式向信息化、数字化、自动化方向发展的重要手段。
■远传的目的是抄表,所以也叫远程抄表系统或集中抄表系统,分有线、无线、电力载波、闭路电视传输、互联网方式等多种形式。
■远传技术理想化方式是采用电力载波、闭路电视传输、互联网等方式,利用现有线路,但现阶段因相关设备成本问题,离实用化还有很长一段距离。无线抄表很多家都在做,有的在试用中,但效果不尽人意,其成本和供电及无线电干扰等诸多问题,也不是在短期内能够解决好的。
■有线远传分有源和无源两种,有源远传需要电源长期供电,以脉冲式远传水表为代表;无源远传不需要长期供电,只有在抄表的瞬间给系统供电,以无源直读远传水表为代表。
■有源的脉冲式远传水表优势是可以采集到水表的实时数据,但由于传感器存在的问题,经常出现数据错误。长期供电也会带来供电困难,容易造成系统瘫痪,所以这类产品趋于淘汰。
■无源直读远传方式,是今后相当长一段时间内的主导方式。无源直读方式有光电读取方式、图像读取方式、接触开关读取方式等,目前以光电读取方式最为简单实用。
■无源直读远传分2线制、3线制和多线制。2线制方式最为先进,不但线路简单,而且可以有效防止雷击。3线制和多线制,就存在抗雷击性能差传输电阻大的问题。
■有线远传可根据需要实现“简抄方式”和组网的“集抄方式”。“简抄”就是在用户门外设置一个插座,抄表时,将抄表器插一下即可;“集抄”就是采用总线方式,将各户的远传线路并接在一起,通过地址扫描,实现抄表。
■虽然摄像直读远传水表获得的图像最为清晰,随着摄像头价格的降低,摄像水表也会形成一个品牌,但传输线路和带宽,远远超过光电直读方式所占用的资源,并且后续的图像识别电路非常复杂且成本很高。
■远传水表,有带阀门控制装置的产品,可以在用户不按时缴费的情况下,通过远程控制关闭阀门,提醒用户缴费。
专家组(QQ=642813930)建议:
选择基表为高精度宽量程的塑壳水表,2线制总线方式的光电无源直读控制电路,集中器带有标准485接口,可以与任何标准的抄表传输系统兼容。
三、表壳及管件新材料和新动态


1、 铸铁壳水表
■由于铸铁水表存在二次污染,因此,强制性水表安全规则要求在2010年淘汰灰铸材料的铁壳水表,对于大口径水表,将以球墨铸铁代替灰铸铁。
■水表内所有接触水的零部件应采用通常认为无毒、无污染、无生物活性的材料制造,并应能抗内外腐蚀。
■铁制水表壳主产地为:山东临沂。


2、 铜壳水表
■在逐渐淘汰铸铁壳水表的呼声越来越高的时候,国际铜价尚处于低位,一些厂家选择使用黄铜代替铸铁制造水表外壳。
■随后的铜价上涨,造成铜壳水表价格过高,且在户外安装容易被盗窃,采用黄铜代替铸铁制造水表外壳的趋势没有形成气候。
■我国是一个铜资源缺乏的国家,并且铜的冶炼需要耗费大量的能源,与节能减排的政策不相符。
■黄铜是铜加铅的产物,其产生的铜绿,其毒性远远大于铸铁铁锈对人的危害,所以,使用黄铜,并不能解决二次污染问题。
■铜制水表壳主产地为:江西鹰潭,主要用于预付费水表配套。

3、 铝合金壳水表
■铝合金采用压铸工艺,成型特点明显,产品外表美观。
■添加微量元素的铝合金材料,可以抵抗外部的污染,也不会在内部产生对水质的污染。
■产品强度满足制造水表外壳及其附件的物理强度要求。
■品质优越并且产品化的厂家:宁波龙康智能仪表有限公司。价格还较贵,暂时只适合高档产品采用。 
 
4、 塑料壳水表
■行业中正研制开发适合国内需要的塑料壳水表并同时在制定产品标准。
■塑料水表不但可以解决铸铁水表存在的二次污染、铜壳水表价格昂贵等问题,同时也是防止安装在户外水表铜件被盗窃的解决方法。
■塑壳水表的制造过程,可以充分体现节能环保,这与国家节能减排政策相适应。

4.1尼龙材料
■尼龙外壳水表,是近几年塑料水表首选材料,宁波水表公司2007年单单出口马来西亚就高达20多万只。
■尼龙塑料壳水表,在国际、国内市场经受了各种条件的考验。
■尼龙材料基本分三个等级,从高到低分别是:瑞士的芳香族尼龙(6T/6I)、德国的BASF玻纤尼龙(PA66)、国产的改性玻纤(PA6)。
■尼龙外壳水表的优势在于卫生、防盗、便宜,其强度、抗老化、抗蠕变方面只要选材恰当,足够满足水表的正常需要。
■但是,由于尼龙原材料的市场价格差异很大,做成黑色的水表,很难分辨出性能的优劣,一旦几年后出现质量问题,可能是爆发性的。
■尼龙表壳可能出现的问题是在紫外线照射后的老化问题,因此,水表供应商的试验手段和技术实力至关重要。
■尼龙在水中吸水以后强度会明显下降,韧性增强,其强度只有干态的60%。尼龙的强度主要通过添加玻纤来实现,好的尼龙材料玻纤越多价格越贵,差的尼龙材料则玻纤越多价格越便宜。
■品质优越且批量生产的厂家:宁波水表公司。塑料表壳成本略高于铸铁水表壳几元人民币。

4.2GSG高分子材料
■GSG高分子材料已经有25年的带压运行历史,广泛用于给水行业,实践证明,其抗紫外线能力强、韧性好、物理强度高。
■GSG材料无毒、无二次污染,30年来,无一例由于使用GSG材料引起健康问题的报告,成型特性好,维卡点达到75度,并且不存在尼龙材料吸水后强度降低的现象。
■国内只有四川伟华智能仪表产业有限公司使用GSG高分子材料制造水表外壳,耐压超过2.5 MPa,价格与铸铁水表壳持平。

4.3其它塑料材料
■ABS材料:价格便宜,初步检测也合格,但抗紫外线老化能力极弱,特别是户外使用,可能会出现开裂漏水现象发生。
■PP0材料:性能优越,但价格昂贵。
■PPR材料:广泛用于自来水管道,是很好的水表外壳制造材料,但其收缩难以控制,不适合精密注塑加工。
■增强聚丙烯:廉价,但抗紫外线老化能力差,不适合户外使用。
■廉价尼龙材料:价格比铁壳水表还便宜,初步检查也合格,这只是表面的、一时的结果。原因很简单,湿态的尼龙强度只有干态的60%,而几分钟的水表检测是发现不了问题的。
专家组(QQ=642813930)针对上述水表壳材料点评及建议如下:
■塑壳水表,是水表发展的必然趋势,无论你接受不接受,塑料材料,一定会在这个领域取代金属材料。
■无论是瑞士产的尼龙还是德国产的尼龙,或者中国产的尼龙,只要你确定是原料而非回料,虽然强度不能与金属相比,但均可满足水表耐压和老化指标的需要。
■水表在实际使用过程中,水压一般低于0.4MPa,因此,表壳的耐压强度做到实际水压的4倍,即1.6 MPa,就完全可以满足至少6年的寿命品质需要。做得太高,实属浪费资源和能源,增加用户的负担。
■有些厂家花费很多财力物力,将表壳的耐压做到高达6MPa,属于“过度包装”,在厉行节约、反对浪费的今天,完全大可不必。
■塑料水表壳的国家标准不会规定使用哪类的原料,更不会规定哪个牌号或哪个厂家的原料,只会原则上确定:无毒、无二次污染、具有承受所需的耐水压强度、不少于检定期的抗老化年限等指标。
■如果用户无法确定厂家生产的塑料壳水表的质量和寿命,你可以选择拥有保险公司质量承保的产品,这样的话,即使多年后出现问题,保险公司将承担相应的赔偿责任,弥补可能造成的损失,你也就不用担心厂家是否存在或破产了。
■保险公司可与塑料壳水表生产单位签订质量保险协议,并向用户公示。保险公司应随时监督生产单位原材料采购及用料情况。
■建议技术监督部门,对取得生产许可证的单位,除原来规定的考核项目外,增加对塑料水表生产用原料及工艺进行考核,从源头控制塑料壳水表的品质。
■由于回料或者添加回料的原料可以大幅度降低产品生产成本,同样也会埋下质量隐患。采用这种做法的厂家都有一个共性,那就是将水表的颜色做成黑色,让用户无法从表观判别原料的质量,因此,用户可选择原料本色的塑料制造的塑料壳水表,如果需要多种颜色,可要求厂家喷塑实现,最好选择洁白的塑料水表,这种颜色是没有办法添加回料的。
四、结论
当前,国内外水表正朝着两个明确的方向发展:一是提高水表计量等级精度,向宽量程低误差方向发展;二是改善水表抄读方法,向信息化、数字化和自动化方向发展。
《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景规划》关于智能水表的发展规划:远传为主、预付费表为辅。
本次会议及新标准的实施,将产生如下导向作用,需引起大家的重视:
■淘汰落后产品,延伸产品功能,提倡节水、支持节能减排政策;提倡计量量程宽、耐久性能好的产品。
■淘汰C型指针水表,向计数器式方向发展;淘汰流量范围较窄的计量等级为A级的水表。
■淘汰易污染水质、在铸造时易造成环境污染的铁壳水表;适合国内使用的塑壳水表标准在制订中,塑壳水表将取代金属壳水表。
■电子远传水表可以及时反馈用水量信息,可供调度、降低成本、提高水表抄读效率、减少入户扰民;淘汰脉冲式远传水表,鼓励无源直读水表系统,以降低维护成本。
■预付费水表需要进一步验证其成熟程度,之前不可盲目选用。是否成熟以是否解决存在的“三个问题”为判断标准。
■将电子水表、电池供电机电结合式水表抗人为攻击干扰提升到议事日程高度,防止大面积应用后,出现类似IC卡预付费表的尴尬局面。大口径电子水表,须加装实时远程监控系统,以确保水表运行安全。

五、专家简介
詹志杰  浙江省质量技术监督检测研究院  流量部主任  高级工程师
310013浙江省杭州天目山路222号
0571-85026302
13605700717
主要著作《水表技术手册》、《实施水表新规程促进水表行业上新台阶》
刘百德
北京市自来水集团
副总工程师
教授级高级工程师


主要著作《应用智能水表的经济和社会效益》
13901082197
彭及坤
广州市自来水公司仪器仪表公司
高级工程师

510160广州市环市西路5号水厂路3号


13503057461

主要著作《电子水表性能与应用》
邢伟华
中国伟华专利集团仪表研究中心主任
总工程师
高级工程师

315103宁波国家高新区江南路1648号
13967854431
精通机械、电子、流量计量技术、材料工程、网络系统等综合学科,拥有二百多项专利,其中计量仪表和预付费仪表方面达60项。
主要著作《水表外壳从铸铁、铸铜、铸钢到工程塑料的过度》1995年
《接触式IC卡应用于预付费仪表存在技术隐患》1996年

《代码交换预付费仪表研究》1997年
《现有的IC卡预付费仪表三年后将全部瘫痪》1998年

《无需工作电源预付费表研究》2000年

《电极式流量检测式热能表研究》2002年
《二线无源直读远程控制关阀水表设计》2004年

《集成水表研究与设计》2006年

《D级旋翼式水表意义与实现方法》2008年

起草内参:北京市政府《101期北京市长参阅》1998年10月29日

 


新华社《1820期国内动态清样》1999年6月17日

主持会议:科技部召开的IC卡预付费表安全性能研讨会做主题发言

1999年6月18日

会议影响:国家电力总公司就IC卡电表命运表态1999年9月1日
从而制止了两网改造中大量不成熟的IC卡电表被安装,为国家避免了巨额的经济损失,为其后IC卡电表的成熟奠定了基础。

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