引言

智能水表是供水企业管网管理中的关键工具，它能够帮助供水企业实时监测管网的用水量情况，并实现对管网中水压、流量、水质等多项指标的实时监测与控制，从而降低了因漏水等原因造成的供水事故发生的概率。目前国内市场上绝大多数智能水表采用磁制或电磁感应技术来测量水量，虽然这种计量方式简单实用，但也存在着一些明显的缺陷。

一、电子水表的机电转换原理

1.1电子水表的机电转换结构设计

在机电转换中，水表内部的机械部件是按照一定的顺序安装的，由于在实际使用中，需要对水表进行调整和更换，因此就要求结构具有一定的可调整性，所以电子水表采用了模块化设计，即把机械部分分为多个模块，每个模块都是一个独立的可调节机构，这就使结构具有了灵活性。同时该水表还采用了防浪涌和防冲击保护技术，在保证了水表能够正常工作的同时又提高了水表的使用寿命。电子水表的机电转换结构设计主要是由机械部件、计量部件、电子部件和控制模块等部分组成，其机械部件有动力系统、传动系统、计量系统等；计量部件有流量测量模块、时间计算模块等。

1.2 发讯叶轮的设计与优化

为了提高电子水表的计量精度，首先要对水表的发讯叶轮进行优化设计，根据实践经验，该发讯叶轮的结构主要由三个部分组成，即安装在表体上的叶轮、安装在表体上的壳体和连接在壳体上的弹簧。其中，叶轮的工作原理是利用转轴来带动叶轮旋转，使其能够产生足够的磁场。同时为了实现电子水表无磁计量，要求叶轮不能产生磁场干扰，为此，需要对发讯叶轮进行优化设计。具体方法是通过在叶轮内部安装磁屏蔽装置来消除电磁干扰。为了消除外界磁场干扰，可以对叶片进行防磁保护处理，还可以对其进行磁化处理。

二、基于无磁计量的电子水表结构设计

2.1 无磁计量技术在电子水表中的应用

传统水表多采用磁钢作为计量元件，但磁钢对环境及磁化介质均有较强的敏感性，如在强磁环境中使用会造成水表计量不准或损坏。传统磁钢水表一般由磁敏感元件和信号处理单元组成，主要用于非磁性介质的计量。针对目前大多数电子水表中磁钢作为计量元件的现状，设计一种无磁计量电子水表，并将其应用于智能水表中。在无磁计量技术中，除了采用无磁传感元件和信号处理单元之外，还需要与相应的信息处理和数据处理系统相配合，在进行数据分析和处理时需要先将其转换成电信号，再通过其他数据处理方法将其转换成可用信号或存储于存储器中，以便于系统读取和使用。

2.2 电子水表的无磁计量结构设计与实现

无磁计量技术是通过测量流量来计算水量，这种结构可以克服传统磁钢水表存在的计量不准确、易受干扰的缺陷，同时避免了传统磁钢水表不能远距离传输数据的问题。在无磁计量技术中，采用无磁传感元件作为计量元件，由发讯叶轮和信号处理单元组成。其中，发讯叶轮和信号处理单元之间采用无线方式进行通信。而在无磁计量技术中，只需将数据存储于存储器中即可，不再需要进行信息处理和数据传输。这种结构的无磁计量技术具有以下几个优点：首先，可以克服传统磁钢水表不能远距离传输数据的缺陷；其次，可以避免传统磁钢水表容易受到外界磁场干扰的缺陷；最后，可以降低系统成本。

三、无线远传技术在电子水表中的应用

3.1 无线远传技术的基本原理

无线远传技术是基于射频识别（RFID）的一种新型的自动抄表技术。该系统通过射频识别（RFID）标签读取水表的数据，然后利用无线网络传输到管理中心，最后由管理中心系统自动进行抄表。该技术是基于射频识别（RFID）和现代通信技术结合的一种新型自动抄表技术，它突破了传统人工抄表的各种限制，实现了智能水表的自动抄表、数据远传、数据管理等功能，并为远程抄表提供了可能。系统具有高可靠性、高稳定性、低成本、高性价比等优点，可以广泛应用于供水公司管理部门对各小区水表进行远程抄表管理，有效解决了抄表难的问题。

3.2 无线远传技术在电子水表中的优势

提高了计量的准确度，可以更准确地对水流量进行计量，提高了供水企业的经济效益；减少了人力成本，可以实现远程抄表和收费，为供水企业节约人力成本；提高了管理效率，可以实现对小区水表的远程抄表和收费，使供水企业对用户的用水情况有一个更加直观的了解；可实现无人值守，减少人力资源的浪费；减轻了管理部门的工作量，有利于供水企业对供水设施进行实时监控和维修。随着无线远传技术的不断发展和完善，它必将在未来的智能水表中得到广泛应用，并发挥其巨大的作用。

四、电子水表的整体结构设计与实现

4.1 电子水表的整体结构设计思路

电子水表的整体结构由电子计量部分、液晶显示部分和通信部分构成。计量部分主要用于对用户的用水量进行记录、处理及控制，通过传感器对自来水管中的水流量进行检测，并通过相关信号处理电路对采集到的数据进行分析、处理，由液晶显示部分将数据显示出来，同时对数据进行存储、分析和处理。通信部分主要用于与远程管理中心进行通信，将数据发送到远程管理中心，以便管理人员对整个水表的运行状态和数据进行实时监控和管理。

4.2 电子水表的主要功能模块设计与实现

电子水表的计量模块是整个电子水表的核心部分，它采用了当前非常流行的低功耗设计理念，实现了对水流量的精确检测，并通过相关信号处理电路对采集到的数据进行分析、处理。在此基础上，通过与液晶显示部分和通信模块的配合，实现了对整个水表运行状态和数据的实时监控。此外，在数据处理模块中，还采用了具有先进特点的算法来提高其精度，并通过与远程管理中心通信来实现对整个水表运行状态和数据的实时监控。为了便于管理人员对整个水表的运行情况进行实时监控和管理，系统还采用了先进的报警机制，一旦发现异常情况就会发出报警信号。

五、总结

新型无磁计量技术电子水表具有多种优点，它能够实现对供水企业管网中用水量的实时监测，并在节约水资源和提高供水质量方面发挥着积极的作用。目前，该电子水表已在多家供水企业的供水管网中进行了实际应用，它不仅可以满足对管网中用水量的实时监测要求，而且还有效地避免了传统计量方式所存在的诸多弊端，从而大大提高了供水企业的运营效率和供水质量。同时，该电子水表也为推动水务行业信息化进程起到了积极的推动作用。相信在不远的将来，随着新型无磁计量技术电子水表在我国多家供水企业中的推广应用，我国的水务行业也必将迎来新一轮的跨越式发展。

参考文献

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[2]邓海江，张忠波，陈广胜，肖文飞。《基于 RFID的无磁电子水表设计研究》。北京：机械工业出版社，2010.7.