NB-IoT联网传感器与智慧公共事业--推动水电气热智慧化

时间:17-03-10 09:58

NB-IoT联网传感器与智慧公共事业--推动水电气热智慧化
 
本文论述了“旁路对射超声波水气测量”创新技术的原理,对流量计量相关标准的提升和检定规程的改革进行了阐述,并结合NB-IoT通信技术的发展,对实现“点对点”物联网水气量的传感,做了深入的分析。
 
引言
传统的供电、供水、供气、供热贸易结算计量技术明显落后于现代通讯技术和电子技术的发展,已经制约了智慧城市的建设。为适应新形势的需要,应对计量技术进行创新,提升现行国家标准,改进检定手段,与NB-IoT技术完美结合,设计完善的物联网水气量传感器,实现“去仪表化”,以“NB-IoT水气热物联网传感器”全面替代水表、气表、热表,实现与云平台“点对点”通信,从而取消本地各种中继设备,简化通讯协议,降低运维成本,减少安装空间,提升供应企业现代化管理水平和企业效益。
 
正文
在国家电网公司为中心推动“四表集抄”、以住建部修订远传抄表行业标准、电力联合会推出电、水、气、热能源管理团体标准的时候,人们的关注点是“通信技术”和“通信协议”及“通信通道”,对电、水、气、热的计量技术的提升,没有起到任何促进作用,大家彼此在传统的计量产品上,嫁接各类通讯方式,但随着NB-IoT技术的进入人们的视线,一切通讯技术都显得十分渺小,行业之前所做的努力和付出,一夜之间突然显得非常无足轻重,竞争,将从通信技术回到计量技术创新,这个时候,大家才感觉到:为时已晚。
 
中国物联网合作组织集团根据形势发展需要,在大家在为采用什么标准、使用什么通道争论不休的时候,联合行业内部分单位,组织专家,投入大量的资金,潜心研究计量技术的提升,为在新的一轮竞争中胜出,奠定了坚实的基础,下面就传统的计量产品和相关标准及检定规程存在的问题以及我们的解决方案,向大家详细介绍。
 
传统水表、气表及标准存在的问题和不足
传统水表、气表,均采用机械原理,因此,测量范围有限,以水表为例,一般机械水表的测量范围在50L/h--4000L/h,50L/h-64L/h误差在±5%,其它流量范围±2%,那么存在的问题是:从1L/h-50L/h流量范围,误差是不确定的,如果用户经常在这个范围用水,水表不可能真实反应实际水量,如果用户在50L/h-64L/h流量范围内用水,误差可在5%到-5%之间,累积的误差很大。即使是在±2%误差范围内用水,由于供应公司要求水表制造单位按照+1.5%的误差提供产品,这样就破坏了公平交易的准则。
 
传统水表、气表多使用铸铁、铸铜、铸铝制造外壳结构,在这些金属的冶炼和铸造过程中,消耗大量的电能,并对环境造成污染,与国家节能减排政策相悖,不是发展方向。
 
传统水表体积大、重量重,占用安装空间大,且由于结构性因素导致抗冷冻能力差,在长江沿线地区使用,冬季经常会大面积冻爆裂;皮模式燃气表,在低温状态下,皮膜的灵活性降低,影响正常计量。
 
现行的国家标准,只是指定几个检测点进行检定,存在不合理性,因为用户并不会在指定的这几个点用水、用气,而这几个点都可以通过特殊方式确保合格,而用户实际用水、用气中,感觉计量不准,到技术监督局测试,又都是合格的,这种矛盾,主要是现行的国家标准相关规定不合理,检定规程不科学造成的,亟需通过技术创新进行改革。供应公司“既当运动员又当裁判员”的现象,已经造成电、水、气、热贸易出现不公平现象,需要通过体制改革加以完善。
 
传统水表、气表测量范围窄、误差大,已经不适合实际需要。随着电子计量技术的发展,机械水表、气表必将退出历史舞台。
 
管道供水、管道燃气计量电子化势在必行
现代电子技术发展,完全可以在电能计量、水量计量、气量计量、热量计量中,采用电子技术实现。
实践证明,以超声波技术为核心的水量、气量测量技术,不但可以大大提升测量范围,还可降低测量误差,是管道供水、管道燃气计量的发展趋势。
但目前以折射声波技术为代表的超声波水表和气表,为了减少压损,都使用折射声路(上下-左右-下上),带来的问题是:信号衰减大、结构尺寸要求高、容易结垢、结垢后造成信号衰减,冗余设计不足。
 
由于折射式结构造成水气的计量指标并未能有效提升,为此,我们通过创新,发明了“旁路对射超声波计量技术”,并通过实践验证,这种技术将大大提升超声波水量、气量的测量范围和计量精度:对射信号强度大,冗余量大,在产品使用多年后,仍然有足够强的分辨率和抗干扰能力,不结垢、无气泡、安装简单、压损小、量程宽、精度高。技术特征:两个换能器相对放置、换能器轴线偏离管道轴线。
 
在实现结构创新的同时,我们在业界率先完成了集“计量、控制、通讯”功能于一体的芯片的集成。
 
    根据上述专利技术,我们研制了“水量物联传感器”和“气量物联网传感器”,可全面替代户用水表和户用气表。
 
水量传感器、气量传感器性能指标及检定方式
目前的水表、气表的国家标准和检定规程,已经不能满足电子式水表、电子式气表的制造和检定,为此,我们提出新的标准要求和检定方法。
 
1、现行标准及检定方法
水表用Q3和Q3/Q1两个指标标志产品的性能,且Q2/Q1=1.6  Q4/Q3=1.25。Q1-Q2误差±5%(不包括Q2)。Q2-Q3误差±2%,即2级误差。
气表指标类似,只是用Qmax、Qmin、Qt等表示,1或1.5级误差。
现行检定规程,除列出的几个点外,还有几个辅助点,大约7个检测点。
 
2、我们创新产品指标
测量下限Qmin :“始动流量”等于测量下限,水量测量为4L/h,燃气为3L/h。
测量上限Qmiax:“最大通流量”等于测量上限,水量测量上限不小于5000L/h,气量测量上限不小于4000L/h。
测量精度:水量全程1级精度、气量全程1级精度。
防护等级:IP68。
安装结构:有直管式水气量物联网传感器和DN15、DN20、DN25标准水表结构,以及130mm标准的燃气表接口结构。
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