吉林快三爱彩乐歡迎您的到來!

網站地圖    收藏本站    設為首頁

上海市柳營路650弄36号302室
銷售熱線:021-56906880 56982876
圖文傳值:021-56982876
企業郵箱:dzyb@vip.sina.com

新聞資訊

當前位置:網站首頁 -> 物聯網時代:以固态水表淘汰落後的機械水表

物聯網時代:以固态水表淘汰落後的機械水表 [2015/3/27]

   迄今為止,智能水表計量技術專注于通信網絡――将水表計數傳輸至供水公司;同時,大多數水表的精度已經引起高度質疑。目前用水計量精度不高、代價昂貴,遠未滿足湧現出的IoT技術,不能為水管理帶來任何利益;遠遠不能幫助人類真正了解淨水流向了哪裡。
    慶幸的是,我們已經做好變革準備:有一種固态水表新技術,比傳統機械水表精度更高、更為可靠。這就是超聲固态設計,現已準備好迎接IoT時代的到來。
    水計量液位計物位計物位變送器液位變送器電容式物位計電容式液位計電容式物位變送器電容式液位變送器物位開關液位開關電容液位計電容物位計液位儀表物位儀表電容液位變送器電容物位變送器射頻電容式液位開關射頻電容式物位開關電容式液位開關電容式物位開關音叉式液位開關的長期狀态目前施行的水表标準已經數十年未經修訂,允許系統中有大量的浪費;不要求水表測量每天360加侖以下的損耗率。這是當今機械水表的切實局限。同時也難以保證這些水表在任意時間周期的精度。想象一下每天360加侖實際上有多少水!按照這種“滴漏”速度,不到兩個月就能灌滿一個20,000加侖的遊泳池,足夠400至700個成年男性每天的飲水量,夠每天沖60次馬桶,或者每天洗澡4次、每次10分鐘。
    這是在散播恐慌嗎?我們僅僅是盯緊政府機構的規範以及制造恐慌、懷疑和不信任情緒嗎?非也。漏洩造成淨水浪費是不争事實。在美國,每年因為漏洩造成的水資源浪費達到1萬億加侖;有10%的家庭每天滴漏的水至少為90加侖。基于嚴謹研究的估算數據表明,“在發展中國家,供水系統中接近一半的水量通過漏洩、偷竊以及管理不善或污染等途徑被損耗”.全球範圍内,有很大比例的淨水在達到目的地之前被損耗。
    真是悲劇!如果我們不知道如此多的淨水都流向了哪裡,如何能夠想到更高效的供水方式?如果我們不能準确判斷建築物是否正在漏洩達到一個遊泳池的水量,如何做出明智的決策?我們為什麼會身陷如此情形?
    利用機械表測量水量不存在什麼陰謀,流量測量确實很困難。水量測量的最簡單方式正是使用了數十年的方式――使用機械水表。水表内有一個渦輪,其旋轉與水表中通過的水量成比例,從而确定水流量。盡管這種方法使供水公司能夠針對每戶的大緻用水量進行收費,但存在缺陷。因此,機械水表的不準确限制了我們準确判斷浪費掉的水去了哪裡,也限制了用水管理進入現代化階段的能力,包括IoT.
    現在使用廣泛的傳統機械水表存在兩項嚴重缺陷。第一項是純物理方面:水表中的旋翼需要一個最小流量才能旋轉。旋翼具有一定的基本阻力,必須克服該阻力才能保證在出現水流時進行旋轉。這是當今水表測量标準背後的驅動力,現行标準實際上将精度底限限制到?加侖每分鐘(即360加侖每天)。
    機械水表的第二項嚴重缺陷是污染。想象一下廚房或浴缸水龍頭上的濾網。自從安裝以來,您曾經看到濾網真正幹淨過嗎?濾網上很可能滿是令人惡心的雜質沉澱。現在想象一下采用機械旋翼的水表問題。水表通常的測試要求為在預期量程範圍内的精度達到1%.然而,水中的雜質沉澱及其它腐蝕元件将很快限制任何機械水表的精度。實際上,最近對機械水表的研究表明,各種水表中有高達89%的比例是不準确的。機械水表在短短兩年内即超出校準範圍。機械水表發生故障時,通常表現為“變慢”,意味着供水公司不能準确測量得知水流向了何方。随着時間推移,供水公司就要承擔一定未能收費的水損耗;為保證盈利(我們以上所述的底限),供水公司就必須分攤浪費的費用,即所有用戶分攤損失的水。
    利用固态水表提高測量精度那麼,既然機械水表存在這樣的缺陷,有什麼替代方案呢?顯而易見,固态水表有助于解決污染問題。現在的流量計量領域有兩種典型的固态方案。
    第一種固态方案是電磁式。從本質上講,在傳導性液體中産生磁場并檢測;磁場與液體流量成比例。實際應用中,電磁式水表的精度可以非常高,但要求用高精度ADC以實現測量精度,而且功耗較大、成本通常較高。盡管這種精度(以及功耗和BOM成本)對于分布式水表或參考水表可能實用,但對于住宅水表或普通水表并不實際。
    第二種固态方案采用超聲脈沖測量水流量。其基本原理就是水管中的兩個壓電元件通過水發送和接收超聲脈沖。通過水表的水流将提高或降低超聲脈沖的速度。另一側的傳感器接收和分析脈沖,确定壓電變送器上接收到的模拟信号的相位變化,據此計算水流量。由于使用當今的高精度、高速ADC和DSP處理器接收超聲脈沖信号、轉換并确定水流量,所以管理此類脈沖測量的傳統技術成本較高、功耗較大。成本和功耗再次成為使用這種方法測量水流量的攔路虎。
    鑒于這種情況,還有人奇怪為什麼住宅水表幾乎全是機械式嗎?所以,我們沒有看到水流量普适測量也就毫不奇怪。此外,我們也沒有看到基于例如熱水系統、噴灑系統、淋雨、天然氣、煤氣罐以及其它消費設備的流量計量,除非流量測量的功耗和成本降低。
    為大衆帶來高精度、經濟實惠的水測量方案既然固态水表功耗大、成本高,水流量測量停留在20世紀,無法支持IoT就毫不奇怪。毫無疑問,我們需要高性價比、高能源效率的固态技術來準确測量液體流量。
    現在,我們探讨一下時間至數字轉換器(TDC)。TDC是接收開始和停止信号并準确測量時間差的電路。聽起來很簡單,但如果我告訴您要求高精度測量皮秒級的時間差并且不要求THz (1,000GHz)時鐘,又會如何?并且耗流隻有微安級呢?
    基于TDC的超聲流量計仍然使用壓電元件在上行和下行方向發送信号,并測量時間差(TDC電路的作用)。然而,需要對“開始”和“停止”信号進行大量調理,以獲得高精度測量,例如壓電元件驅動器、放大接收信号,以及溫度補償。此外,通過增加定制控制邏輯來執行多種功能:發送和測量多個脈沖、在第一個壓電元件信号時可靠觸發、記錄曆史數據、處理校準數據以及在喚醒系統微控制器之前儲存多條記錄,可顯着提高系統精度。
    高度集成MAX35101流量計SoC的方框圖。注意模拟前端(AFE)中的集成TDC測量電路和模拟信号調理MAX35101流量計片上系統(SoC)克服了固态流量計的功耗和成本問題,有助于普及高精度流量計量。器件集成TDC測量電路、模拟信号調理,以及實現極高精度計量所需的微型DSP和邏輯;解決了迄今為止妨礙跟蹤水浪費或加入21世紀IoT的所有問題。
    該技術的現實利益有哪些?很多,很多…- 提高精度。現行的計量标準要求精度達到?加侖每分鐘的低流量。MAX35101在1/16加侖每分鐘的流量下可達到1%精度,這也是現在提議的測量水平,可檢測低得多的流量(無需1%的精度即可檢測到漏洩)。
    - 延長使用壽命。超聲固态流量計沒有運動部件,不容易受腐蝕或雜質沉澱的影響,而這些原因會造成機械式水表很快超出校準範圍。這些水表在現場的工作壽命長得多,同時保證精度。
    - 改善擁有成本。使用機械式水表時,精度會逐漸變差,或者您需要每幾年就更換水表。固态水表的工作壽命長得多。供水公司将會發現其運營成本直線下降,節省了維護和更換水表的費用。
    - 改善BOM成本。超聲流量計SoC隻需很少的器件即可執行高精度能源測量;與其它需要DSP處理器和高精度ADC的固态計量技術相比,這是非常明顯的優勢。
    - 低功耗。流量計SoC僅給流量測量系統增加幾個毫安的功耗,所以不會造成電池成本增加。供水公司還能減小電池尺寸――又能節省成本。
    擺脫傳統水計量方式我很想知道我的淋浴器或洗碗機或洗衣機到底使用了多少水量。我希望能夠檢測到噴灑系統中的漏洩或過多的流量。就在前幾天我剛剛更換了一個造成管道損壞的噴頭。在我發現并更換噴頭之前,每天早上有多少水從該管道流出(浪費水并且殺死植物)。
    MAX35101流量計SoC完全可以應對這些挑戰,器件功耗低、使用壽命長,所以部署起來很便宜。器件尺寸小巧、高度集成,精度足以滿足日益凸顯的低流量漏洩檢測要求。現在,水可以加入IoT了。
    我們可以預見在不久将來實現普适計量嗎?我對此确信不疑。歡迎來到21世紀。
    以上内容知識由吉林快三爱彩乐<www.troyagame.com <http://www.troyagame.com/》根據互聯網信息采集整理而成,供參考,如有問題請及時溝通、指正、謝謝遊覽。