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结合物联网技术实现超声波水表的无线远距离抄表

时间:2023-12-17 17:00:19 点击:108次

随着水资源日益匮乏,以完善计量体系、加强市场监督为核心,大步迈向智能化、集成化、数字化、高精尖仪器行列,研制高精度的计量仪器,建立成熟智能化的计量系统的需求迫在眉睫。

机械式水表存在工作效率低,用水数据无法存储分析、无法自动抄表缴费的行业痛点,计量精度随时间会下降等问题,已然跟不上时代发展和人民需求,水表的发展经历了传统机械式水表、预付费 IC 水表到超声波电子式水表的升级过程,再结合物联网技术已来到了“智慧水表 3.0”时代。

超声波水表具有压力损失小、始动流量低、量程比宽等优点,能够广泛应用于民用和工业测量领域。卜庆峰等针对小口径民用超声波精度提升问题,提出采用卡尔曼滤波估算零流量差分时间提高计量精度稳定性,提升小口径超声波水表达到国家二级表标准。

针对超声波水表计量精度易受温度影响、存在温度适应性差的问题,于群等提出基于二维双线性插值的温度补偿算法,采用流体力学数值仿真和一定数量测试样本,验证了该二维非线性在全流量和全温度下的计量误差在±2% 以内。K.Amri 等使用双路超声波换能器提高了抗干扰能力,有效抑制了流速突变对计量的影响。YounSik Hong等设计低功耗嵌入式系统模型应用于超声波水表,电池功耗时间满足年限可达 10 年。现在智能超声波水表已然成为水表行业研究和发展的重要趋势。

其中无线组网通信方便是最重要的优势之一,在选择 LPWAN(低功耗广域网)的 LoRa、Sigfox、NBIoT 等众多技术中,LoRa和 NBIoT 目前广泛应用的非授权频谱和授权频谱下的主流技术代表。LoRa属于免授权频段,无需申请就可进行网络建设布局,网络通信架构也简单,因此在低功耗、远距离、大量连接的物联网应用中使用 LoRa 技术就有了优势,对无线抄表领域意义重大。

本文结合 LoRa技术和无线组网技术实现超声波水表的无线远距离抄表功能,不仅可以免去需要专人抄表打扰客户的麻烦,而且节省电力、自来水、燃气、热力等公司的运营成本,同时有利于我国“双碳”目标的实现,从而提高人们幸福指数和生活质量。

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