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1、国内建筑给水排水新技术研究 分类号 密级彳屈火擎工程硕士学位论文论文题目:国内建筑给水排水新技术研究论文作者:陈宗杰指导教师姓名、职称:王 圃 副教授兼职导师姓名、职称、工作单位:何维华 高工成都市自来水总公司申请学位级别:工程硕士 工程领域:.环境工程学位授予单位: 重庆大学论文提交日期:年月日答辩日期:年 月 日答辩委员会主席丑勒勇互奶骋论文评阅人:智巧彳又年月 日中文摘要重庆大学硕士学位论文摘 要随着房屋建筑产业的发展和人民生活水平的提高,传统建筑所提供的功能已不能满足人们的需要,为了适应新的要求,一些新的建筑设计方法应运而生。在建筑给水排水方面,主要表现为水表抄表系统和厨卫排水方式的变
2、革、消火栓系统和自动喷淋灭火系统的不断完善以及直饮水系统等的出现。本文将主要对这几个方面进行总结和探讨。水表抄表系统对水表安装的发展史和户外抄表系统进行总结,重点探讨了智能抄表系统中的智麓卡水表系统、分线制集中抄表系统、总线制智能抄表系统和无线抄表系统以及各自的组成、优缺点和适用范围,并分析了智能抄表系统的使用现状和发展趋势,针对性提出了管理建议。住宅卫生问、厨房排水方式提出合理解决卫生间、厨房排水的方式,对垫高卫生间地面敷设排水管的排水方式、后排水方式和下沉卫生间楼面敷设排水管的排水方式进行探讨和总结。在工程实例中,提出了一种新的下沉式排水方式,彻底解决了目前下沉式作法的下沉空间积水排除问题
3、。高层住宅消防给水系统对高层普通住宅和商住楼在消防给水系统上的要求进行比较,从消火栓给水系统设施设置、自动喷淋灭火系统供水方式、车库和发电机房灭火系统和贮水池等方面对高层住宅消防给水系统进行分析和总结,探讨安全可靠、经济实用的系统做法,以供今后类似系统设计参考。住宅喷淋灭火系统从住宅喷淋灭火系统的发展历史、系统类型、给水方式、组成和设计计算的基本要求等方面进行总结和探讨,分析了住宅喷淋灭火系统的应用前景并根据我国目前的经济条件和住宅产业的发展趋势提出了相应的建议。高层建筑直饮水系统对直饮水的处理技术和处理工艺流程进行总结,从直饮水系统的管网布置、供水方式、系统计算和供水管材选择等方面对高层建筑
4、直饮水系统进行总结和探讨,根据目前国内直饮水现状提出了相应的管理建议。关键词:自动抄表系统,排水方式,住宅喷淋灭火系统,直饮水系统英文摘要重庆大学硕士学位论文., , .,., . ., . , , . . . , , ,. , . 英文摘要重庆大学硕士学位论文.? . , ,. ., :,引言重庆大学硕士学位论文引 言住宅是人民生活最重要的生活必需品之一。居住水平反映出个国家的经济和社会发展水平。新中国成立后,党和国家一直十分关心老百姓的居住问题,并一直把住宅产业作为国民经济的重要产业来抓,并在住宅投资体制、建设体制、分配体制等方面,进行了一系列的改革。尤其是近年来,国家将住宅作为拉动国民经
5、济发展新的经济增长点和消费热点,通过加大经济适用住房建设力度,加快住房制度改革步伐、发展住房金融、开展住房二级市场以及出台鼓励住房消费的税费政策等措施,促进住宅产业的发展,取得了举世瞩目的成就。年全国城市人均居住面积仅为.平方米,年到年全国城镇住宅竣工面积不足亿平方米,而年到年全国城镇住宅竣工面积即达亿平方米,年到年全国城镇住宅竣工面积分别达亿、亿、亿、.亿平方米。到年底,我国城镇人均住宅建筑面积已经达到.平方米,户均住宅建筑面积平方米,初步满足了基本居住需求。据国家统计局统计快报显示,年一月,全国房地产开发完成投资亿元,比上年同期增长%东部、中部、西部地区的增幅分别为%、.%、%,高于同期固
6、定资产投资增幅.个百分点,占固定资产投资的%。中国建设部副部长刘志峰年月日在会议讲话中说,新世纪前五年,中国住房建设的发展目标是:全国城镇新建住宅亿平方米:农村新建亿平方米。城镇人均住宅建筑面积达到平方米,农村人均住宅建筑面积达到平方米。因此,住宅建设总量的持续增长仍然是今后一段时期住宅建设的重要特征。面对如此巨大的建设规模,住宅建设将对人民生活水平产生重要的影响。随着生活水平的提高,人们决不会满足于住宅所提供的传统功能,对住宅质量的要求也将越来越严格。年,我国城镇居民消费的恩格尔系数已经下降到%以下,人民生活总体上达康水平,居民消费需求重点已经转向住、行和教育等方面。因此住宅建设必须面向百姓
7、、面向未来,把“两个面向”作为住宅建设的出发点和立足点。面向百姓,就是面向现实的有效需求,为用户提供基本的住宅功能:面向未来,就是面向人们生活方式和生活需求的提高和变化,为用户提供更高水平的住房环境。因而,如何根据我国国情合理地使用有限的资金和资源,以满足广大人民对住房的要求,保障人民晟低限度的居住条件,提高城市住宅功能质量,使住宅设计符合适用、安全、卫生、经济等基本要求,就成为目前广大建筑业人士的重要课题。对于给水排水号业人员来说,在住宅给排水建设中应充分贯彻“以人为本”引言重庆大学硕士学位论文的方针,根据我国国情,因地制宜,满足居民对住房设备的要求。当前出现的许多给排水设计新技术正是“以人
8、为本”的写照。在传统的水表设置方式基础上,将普通水表改换成远传式水表,或在原来水表的表具上进行改装,使之能够远传。远传水表又称一次表,其发出的传感信号通过电缆线被采集到数据采集箱又称二次表、流量集中积算仪。采集箱上的数码管可以显示一系列相关的信息用户门牌号码、用水量及其他原始信息,并实时记录水表运行状态。当远传信号线遭到破坏,系统自动存储报警记录与时钟记录,保证系统的运行安全。运用该种方式,工作人员不出办公室就可以通过电脑实时得到所需要数据及用户用水状念,各种数据准确可靠,并可实施联机打印。特别适合物业管理完善的住宅小区、一户多表的住宅可以将若干一次表的信号传至一次表累积显示。同样是在传统的水
9、表设置方式基础上,将普通水表改换成卡式水表,用户将可以充值的卡插入水表的存贮器,通过电磁阀控制水的通断。用水时卡上的金额会被自动扣除。厨卫排水方式。随着社会经济的发展与人们住房观念的不断更新,卫生问排水管道传统的下层敷设方式已经愈来愈明显与时代要求不符。因此,根据管道必须在住户本层敷设的基本原则,探讨各种排水管道敷设方式是目前厨房、卫生间设计的一个重要任务。排水方式在维护室内环境卫生方面具有重要的作用,对排水方式进行设计优化,大胆采用新技术、新设备,将会大大提高室内环境卫生,减少因管道噪音、臭气溢出等对住户的影响。目前,国内卫生问排水方式主要有三种,下沉卫生间楼面敷设排水管的排水方式、后排水方
10、式和垫高卫生问地面敷设排水管的排水方式,前两者主要应用于新建住宅,后者主要应用于改建。随着住宅建设的增加,住宅消防也将目益受到重视,由于现行规范的落后,关于住宅消防设计还存在许多不足之处和值得探讨的地方,在这方面,我们应向发达国家多多学习,借鉴其他国家的经验,因地制宜,使住宅消防向健康的方向发展。例如,住宅喷淋灭火系统早在年代就在美国等发达国家得以应用,现在已发展的相当成熟,该系统在降低人员伤亡、财产损失和节约火灾用水等方面发挥了巨大的作用。随着我国住宅数量的剧增以及住宅内火灾隐患的增加,住宅火灾数量也将相应大幅度上升,因此,早日将住宅喷淋灭火系统引入国内并且制定相应的规范对减少人员伤亡和财产
11、损失就显得至关重要了。建筑直饮水系统。我国管道直饮水的现状可以概括为:“有需求、有效益、有问题”。随着国民经济的发展、社会的进步以及广大人民群众健康意识的提高,在一些经济较发达地区的城市居民收入有了明显增长之后,对生活饮用水的质量要求逐步提高。然而由于城市自来水水源受到污染和自来水在输送过程中的二次污染,重庆大学硕士学位论文使得一些城市的自来水水质有所降低,如自来水的感官性状指标中要求无嗅、无味,但上海、广州的自来水有时有明显的异味。这就形成了管道直饮水的供求关系,进而使管道直饮水市场从无到有,并在一些城市逐渐发展起来。本文将从上述几个方面出发对住宅给排水设计进行探讨论述,本文作者采用了以下研
12、究方法:参观、参与实际住宅设计工作,了解掌握具体的工作过程和工作内容,发现其中需要改进的地方并加以研究;大量收集查阅国内外相关文献资料及图纸,借鉴汲取其中先进的技术和方法;查阅设计院已完工的住宅给排水图纸,并通过分析比较其所采用的依据和方法的优势及不足之处来对给排水设计工作进行优化研究。水表抄表系统重庆大学硕士学位论文水表抄表系统。水表安装的发展史我国水表安装的发展按照系统类型和抄表方式可以分为四个阶段,可分为只设单元总表阶段、水表进户阶段、户外抄表阶段和智能抄表阶段。只设单元总表我国最初的水表只有单元总表,这是计划经济年代水价十分低廉情况的产物:在那种情况下,各户轮值计收水费的根据是各户的户
13、籍人口。然而这种方法造成了很大矛盾,因为每户实际人口情况很复杂,如人口中有老有小;有常年在家和不在家;有暂住人口多少,更有生活习惯的不同等。这些不同使每户的用水量差异很大,而计费却采用了按人口均摊的办法,因此邻里之间纠纷很多;最重要的是,由于用多用少都是大家平摊,从而造成了水资源的巨大浪费。水表进户方式为了改变只设单元总表造成的上述情况,自来水公司逐步采用水表进户方式在用户家中安装水表,抄表计费依然沿用自来水公司抄单元总表,各用户水表则由各户轮值或抄表员按每户分表读数分摊计收。但是,这种安装及抄表方式引出了以下几个问题,首先,抄表收费应该全部出作为卖方的自来水公司来承担,因为从商品买卖关系来看
14、,居民是买方,自来水公司是卖方:其次,抄表计费不但费时费事有时抄一户表要跑几次,而且计算繁琐,工作量大,自来水公司承担了大量的人力费用;其三,抄表员抄表必须入户,这就为不法分子入室犯罪以可乘之机,成为不安全因素之一,而且现今的人们已开始注重隐私权,不希望外来人员进入室内;最后,单元总表和各户分表之间的水量差额分摊问题仍然没有彻底解决,留下了造成邻里纠纷的隐患。户外抄表系统 由于以上几个问题的存在,户外抄表系统便应运而生,设置方式主要有三种,水表设于管道井中、设置嵌墙式水表和设置埋地式水表,但依然存在工作量大的缺点,而且管线长度增加,造成了管材的浪费:这种户外抄表方式虽然存在缺点,但针对我国目前
15、的现状,此种方式会长期存在,因此本文将会对户外抄表方式做详细论述。智能抄表系统随之而来的就是智能抄表系统的引进了,智能抄表系统的英文缩写为 ,它主要有智能卡水表、远传水表系统总线制抄表系统和分线制抄表系统和无线抄表系统三种。可将大量的耗能信息集中统一管理,而自来水公司只需投入少量人员即可实现集中抄表,并完成数据的收集、累计和费用计算,智能抄表读数准确可靠,大大提高了工作效率,为自柬水公司节省了大量人力,很好的解决了以上几种水表安装所水表抄表系统重庆大学硕士学位论文引起的问题,是今后我国水表安装的发展方向。成都市自来水总公司正在全市范围内逐步推广这种抄表方式;.户外抄表系统由于我国各地生活水平的
16、差异,智能抄表系统又价格较高,普及还有待时,因此,户外抄表的设计方式在我国将继续存在。户外抄表设计主要有以下三种方案:水表设于管道井中 新建住宅设专用管道井或与其他工种设备共用管道井,这种管道布置便于保护水表,无须特殊防冻措施,外观漂亮,详见图.。?一?:一一 /, ,图.管道井中安装水表示意图.设置嵌墙式水表适用于新建住宅,也可用于已建住宅的改造,管线布蚤合理,成本较低,但管道为明装,需防冻,见图.。设置埋地式水表数只水表在地面下适当地点排列,一户一根立管沿管廊管道井或走廊进户,需考虑防冻。也需有相应空间可供布置,见图.。图.嵌墙式水表安装示意图 . 重庆大学硕士学位论文永表抄表系统幽.埋地
17、式水袭安装示意图 醇. .智能抄表系统.智能抄表系统及系统分类智能抄表系统的简介智能抄表系统是一种不需要人员到达现场就能完成抄读水表工作的用水管理系统。它由自来水公司或居住小区物业管理部门将安装在用户处的水表所记录的水量等数据,通过遥测、传输和计算机系统,汇总到总部,代替人工抄表及一连串后续工作,该系统的英文表达为:,故其缩写为。智能抄表单元是一块水表上的水量采集发送装置和信道的集合,英文简写为。智能抄表系统的分类当前智能抄表系统有四大类型:智能卡水表系统分线制集中抄表系统总线制智能抄表系统无线抄表系统,.智能卡水表系统智能卡水表智能卡水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能卡技术对用
18、水量进行计量并进行用水数据传递及贸易结算的新型水表。这与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比,是一个很大的进步。智能卡水表在结构上可分为整体式、组合式与分体式。较小口径者多采用整体式如径以下,中等口径者采用组合式,口径在以上者均采用分体式。它重庆大学硕士学位论文 水表抄表系统由冷水水表、电控阀及智能控制器个基本部分组成。智能卡水表配置作为购水信息载体的卡。用户购水时由售水部门在卡内写入购水信息,用户将此卡插入水表智能控制器的卡插口内,控制器读入此信息并判明无误后,即予以开阀供水。所用卡分为接触式与射频式种。后者不设开放式插卡口,用户只需将射频卡靠近水表,便可用近距的无线通讯
19、方式读入购水信息。智能卡水表必须配置的主要功能如下:购水信息读入功能,自动辨识信息,并据以开阀供水;用水量采样与累计功能,计量准确度级符合国家技术标准:自动控制功能,可按存入水量的有无自动开闭电控阀;数字显示功能,能按需显示当前存水量信息;存水量下限提示购水及电池低电压音响报警功能:数据保护功能,在非机械性侵害或断电时,信息不会丢失:自动维护功能,可定期自动开闭阀门,以防止水垢淤结;信息辨识功能,对已输入过购水量的卡,其他表卡、伪卡与卡状物能辨识并闭阀断水;防盗水功能,对剪断电线、开启表壳、蓄意电磁干扰等盗水行为能有效防范:对环境的防护能力符合国家标准。上述仅为智能卡水表应具有的基本功能,目前
20、推向市场的各类卡水表因其种类、用途、规格及设计意图之不同而有各自特点,例如有的水表强化了节水功能,对水管破坏,水龙头滴流,或龙头打开之后无人关阀大量跑水等情况设置自动判别与自动闭阀等智能化管理功能:有的配置了远传通讯功能,在实现预付费用水的目的时,还为城镇供水的实时监测与宏观管理提供了条件。智能卡水表及其基本结构原理见图.和图.:幽.智能水表. 水表抄袭系统重庆大学硕士学位论文幽.智能卡结构原理. 智能卡水表的外观与一般水表的外观基本相似,其安装尺寸和安装过程也基本相同。卡水表的使用很简单,从用户的角度看,用时把卡卡片向水表里插一下。智能卡水表的工作过程一般如下:将含有金额的卡片插入水表中的卡
21、读写器,经微机模块识别和下载金额后,阀门开启,用户可以正常用水。当用户用水时,水量采集装置开始对用水量进行采集,并转换成所需的电子信号供给微机模块进行计量,并在显示模块上显示出来。当用户的用水金额下降到一定数值时,微机模块进行声音报警,提示用户应该去持卡交费购水。如超过用水金额,则微机模块会自动将电控阀门关闭,切断供水。直至用户插入已经交费的卡片重新开始开启阀门进行供水。采用智能卡水表的优越性显然,采用智能卡水表技术方案可以为供水管理部门和用户带来许多方便,可以对传统的供用水管理模式进行现代化改造提供基础性的技术支持。与传统的用水计量仪表相比,采用智能卡水表技术可以带来许多新变化。对供水部门来
22、说,可以实现先交费再供水的用水模式。这对解决过去难以解决的水费拖欠问题会有帮助。煤气部门推行卡煤气表的经验表明,人们普遍接受这一模式,供气部门不仅解决了拖欠交费的老大难问题,还可以提前收到资金。对用户来说,由于水费的支出在总支出中占的比重很小,这种改变,对用户来浼,只是把水费的交付时间提前了一段时间,所以,用户并不敏感。但对供水部门柬说,这种变化则是不能小看的。随着水资源的紧张和水的商品属性逐步被社会认可,水的交易将会逐渐采用一般商品的交易模式,显然,先交费后用水,是更合理的一种交易模式。改变了入户抄表收费的模式。由于城市舰模不断扩大和居民户数快速增加,水表抄表系统重庆大学硕士学位论文供水部门
23、抄表和收费的工作量将不断加大。沿用传统的上门抄表模式,将很难适应这种变化。而现在由于各种原因的影响,人工入户抄表的效率已经在逐渐下降并且使这种模式的成本不断增加。采用智能卡水表及其管理系统,将可以从根本上改变由供水部门派人去千家万户抄表收费的模式。只要供水部门合理设置交费机构,基本上不会给用户带来麻烦。如果得到金融系统的配合,还可以减少布点的成本。因此大规模采用智能卡水表技术对降低供水部门的管理成本是会有显著帮助的。而使用卡进行交易结算,用户可以自主决定交费时间和数量,增大了用户的自主性。特别是随着人们家庭安全意识和隐私意识的增强,入户抄表和上门收费等随意进入私人住户的做法将逐渐不受欢迎甚至受
24、到抵制,这是一个必须给予重视的社会发展趋势。而使用智能卡进行交易结算,将可以有效解决这个会带来很多社会隐患的问题。可以有效解决一些技术难题。比如,随着水资源的紧张,将会逐步实行超计划水价甚至阶梯式水价等较为复杂的用水管理模式。这些,将对供用水交易提出较高的技术要求。采用普通水表和人工抄表的模式,是难以解决这些技术问题的,而采用智能卡水表,将很容易解决这些问题。同时也为制造高精度计量仪表提供技术支持。与远传抄表系统相比,智能卡水表具有使用和维护成本很低,没有布线造成的混乱和高故障率等问题。卡水表的现状及发展趋势为了推动智能卡水表的发展,全国有许多研究机构投入力量对智能卡类产品进行了开发研究,很多
25、自来水公司也积极参与了此项开发工作并成功的开发出了自己的产品。从理论角度看,智能卡水表已经进入了成熟期。但是,现在智能卡水表的推动工作还很困难。因为从实际情况看,现在的智能卡水表确实还存在着许多影响其大规模推广使用的问题。这些问题集中起来主要是价格太高、质量不可靠和存在安全隐患。价格问题。根据调查,一些大型自来水公司推出的智能卡水表的价格都在元以上,有的还更高,比如元。这个价格相对于现在还很便宜的水价来说当然是较高了。据调查社会对智能卡水表合理接受的价格瓶径是元。高于这个价格,可能会成为影响智能卡水表推广的因素。但由于确实有许多公司是以高于这个价格在进行推广,当然就有困难。大公司推不动,又将影
26、响到中小城市的推广使用。从现阶段人民生活水平来看,智能卡水表的合理价格目前应当在元以内。一年以内,智能卡水表的价格应当下降到元,两年左右,这个价格应当下降到元左右。如果按照这个价格进行推广,推广的社会难度应当减小。水表抄表系统重庆大学硕士学位论文当然,合理价格的最终确定还是应当靠市场的竞争来完成。但在推广的早期,有必要建立价格引导机制,比如由行业协会提出指导价格。而在具体的采购中合理引入招标机制等。当然,如何打破利用行业垄断特点进行的不合理操作也是使价格尽快下降的有效方法。质量与可靠性。从理论上说,智能卡水表应该可以做的很可靠。但由于有些公司没有技术上的突破,加上没有采用严格的质量标准,导致某
27、些智能卡水表出现严重问题。一旦质量不好的智能卡水表大量流入社会,将会对这个刚刚起步的行业产生严重的打击。早几年部分地区使用的智能卡电表由于质量不好导致智能卡电表的推广难就是一个例证,并且供水行业也受到了这种影响。虽然现在智能卡电表已经可以做的很好了,但是早期的影响显然还在继续阻碍电力行业对这种电表的推广和使用。那么从技术角度讲智能卡水表到底能不能做到具有较高的可靠性呢结论是肯定的。因为微电子技术的发展,已经为智能卡水表的发展奠定了良好的技术基础。没有理由说微电子技术在其它领域能成功的应用,而在供水计量仪表领域不能得到成功应用。现在的问题不是技术上可靠与不可靠的问题,而是具体的生产企业是否具备能
28、生产出高质量智能卡水表的能力和条件,并且,是否找到了合格的技术方案。对于这个可能会产生很大社会影响的问题,国家有必要采取严格的技术准入制度。对于不合格产品必须挡在市场外。否则,不合格产品的大量使用将会造成严重的社会问题,并会大大延缓智能卡水表的推广使用并破坏一个新行业的发展。有必要加快技术标准的制定速度。安全性问题。智能卡水表在使用中要借助卡卡片进行用水交易,因此,对于这种卡片的安全性应当提出要求。从技术角度讲,采用卡作为交易工具是可以保证安全性的。因为卡早已被金融部门作为金融交易工具了。金融部门、通信部门以及社保部门大规模推广使用这种卡片,证明对其可靠性是有足够的认定的。既然这些部门能大规模
29、的进行使用,其它部门为什么不能呢。显然,使用智能卡的安全性是能够得到保证的,特别是把这种卡片用于不是大金额结算的领域,其安全性是足够的了。现在由于写入程序后的加密技术问题已经基本解决,所以,要用一般的方法破解微处理器内部的程序将变得很困难。智能卡水表由于一般都采用一表一卡的方案,所以,破解一张单独的卡,其意义不大。密码由于可以采用多密码机制,所以,保密问题应当也不是一个大问题。特别是卡和相应的加密算法的引入,对解决卡片的防伪造和防解密提供了进一步的技术保证。管理程序由于只有少数人能够接触,只要加强管理,安全保密应当是没有问题的。所以,采用智能卡水表,只要设计合理,其安全问题是能够得到保汪的。水
30、表抄表系统重庆大学硕士学位论文安全性要从两个方面进行考虑,一个是制造商从技术上要切实解决安全问题,一个是使用管理部门要建立起必要的安全管理制度。所以,不能只从技术角度讲安全。安全问题主要是个管理问题,就是说,管理超过技术,管理上的要求应高于技术上的要求。管理的好,一般的技术方案也能达到理想的安全要求,管理不好,再好的技术方案也没有用处。因此,作为采用卡进行结算交易的部门,应当在加强安全管理方面采取足够的措施,比如制定安全管理规程和严格的保密措旌。当然,随着智能计量仪表的大规模采用,相关的法律建设问题也要跟上。要在管理、技术、法律等多方面来保证使用该产品的安全性。.分线制集中抄表系统分线制集中抄
31、表系统的组成及工作方式分线制集中抄表方式是我国现今自动抄表系统的主要模式。它由加装在水表内的传感器、采集器、集中器、管理中心计算机、自来水公司计算机、银行计算机和便携式终端组成。其系统图如图.幽.分线制集中抄表系统图 . 传感器传感器是加装在水表内的脉冲电路单元,信号采样是采用无接触的光电技术。图.为一个旋翼干式发汛水表。、采集器采集器通过传感器对管辖下的水表进行实时记录,并将汜录到各水表的数掘水表抄表系统重庆大学硕士学位论文予以存储、调用,同时接受来自集中器的各种操作命令和回送各用户表的数据。采集器的精度与水表的精度一致。其内设断电保护器,数据在断电后长期保存。幽.旋翼干式发讯水表集中器集中
32、器的主要任务有两个:一是完成与采集器的数据通信工作,向采集器下达水量数据冻结命令,定时循环接收采集器的水量数据,或根据系统要求接收某个水表或每组水表的数据;二是根据系统要求完成与管理中心的通信,将用户用水数据等管理中心需要的信息传送到管理中心数据库中。上行通道是集中器与管理中心之间的通信线路,可以采用电话、无线、专线等通信介质;下行通道是集中器与采集器之间的通信线路,主要有总线、电力线载波两种通信方式。管理中,定时或随时抄收水表的水量数据,对集中器设置通信参数及操作参数,与自来水公司用水营业网联网后,可以进行水费计算、票据打印、统计报表、水费实收等功能。采集器与水表内传感器之间采用普通导线直接
33、连接,水表通过安装在其内传感器的脉冲信号方式传输给采集器,采集器接收到脉冲信号转换成相应的计量单位后进行计数和处理,并将结果存储。采集器和集中器之间的通信采用总线或低压电力线载波传输方式。采集器平时处于接收状态,当接收到集中器的操作指令时,则按照指令内容进行操作,并将采集器内有有关数据以相应信号形式通过总线和低压电力线传送给集中器。分线制集中抄表系统的分类不论采取何种分线制自动抄表系统,系统的总体构成以及从集中器到管理中水表抄表系统重庆大学硕士学位论文心之问的通信方式是很相似的,系统的主要差别在于采集器与集中器之间的通信方式,目前国内外主要采用总线和低压电力线载波通信两种方式。下面主要介绍和分
34、析这两种通信方式。总线方式自动抄表系统总线方式的抄表系统主要有远传水表、采集器、集中器、数据信道机和计算机组成。其中采集器负责将若干个水表的用水数据集中进行处理、计算及打包向上发送。采集器通过双绞线与集中器相连,组成一个网络。集中器负责与管理中心计算机和采集器通信,它与管理中心计算机之间的通信方式可以是电话线、无线电、专线电缆等多种方式。总线方式抄表系统在实际应用中又分为单总线系统和双总线系统。.单总线抄表系统单总线抄表系统由管理中心计算机、信道、集中器、采集器和远传水表构成。主信道上行一般采用公用电话网,集中器与采集器之间下行采用屏蔽双绞线,通信方式为总线,采集器和水表之间用一般导线连接,用
35、于脉冲采集。每个单元安装一台采集器,可采集所有水表脉冲。对于小区内部的小商业用户和单位,可以敷设脉冲线到就近楼层单元的采集器,若距离超过,应单独安装一台采集器,大约个采集器需配置一个集中器,但网线长度应不超过。优点:技术简单、成熟,易于实现;对全电子式水表无需改造;总线传输速率高,可靠性高。通过采用相应的信道编码技术,网线的合理配置,可是抄收率和数据可用率达到%。缺点:施工布线工作量大,网线易受人为破坏。线路损坏后,故障点不易查找,易受雷击和过电压的影响。.双总线抄表系统双总线抄表系统由管理中心计算机、信道、集中器、采集器、模块和水表构成。主信道上行一般采用公用电话网,集中器与采集器之间下行采
36、用屏蔽双绞线总线,采集器和水表之间也采用屏蔽双绞线总线,以采集水表数据。该系统适用于城市较分散的商业用户和居民用户,每个水表需安装内置式重庆人学硕士学位论文 水表抄表系统模块,该模块将水表的脉冲转换为数据,然后通过接传送到采集器。水表之间的总线长度不能超过。由于采用了双总线结构,数据传输速率快,可靠性高,又因为水表采用内置式转换模块,脉冲传输更为可靠。缺点仍然是施工布线工作量大,网线易受人为破坏。、低压电力线载波自动抄表系统.低压电力线载波自动抄表技术的现状总线通信技术虽然通信稳定性好,但由于需敷设专用通信线路,存在施工量大、综合成本高、维护费用高等问题,使其难以大规模应用。低压电力线载波通信
37、技术采用电力线作为通讯介质,具有充分利用现有资源、易施工、综合成本低、不受环境条件限制等优点。但是,低压电力线通信信道存在间歇性噪声达、阻抗随负荷变化大、信号衰减大等缺点,严重制约了此种技术的有效利用。由于低压电力线载波通信中存在的这些问题,采用常规载波技术包括振幅调制、频率调制等常规调制技术不能满足实际的需求,必须采用高抗干扰能力的载波调制技术如扩频载波调制技术。国外在扩频载波技术方面起步较早,具有成熟的产品,如美国的公司和公司、以色列的公司、加拿大的公司、法国和意大利的公司。其产品的共同特点是:通用的电力线载波扩频通信芯片:按照纯扩展频谱原理,硬件电路实现信号的调扩域解扩:应用方式面向家庭
38、内部自动化控制;针对北美和欧洲地区的电网特性和结构而设计。由于我国许多地区低压电网配电线路在规范性、清洁度、阻抗特性、周波、电压等方面难以达到标准,使得国外产品的应用在通信能力、稳定性、可靠性、抗干扰能力等方面大打折扣。用上述产品加常规的外围电路组成抄表终端,在电网环境条件较好的情况下可以正常运行,但在电网环境条件较差时难以完成表计数据的正常抄收,需加复杂的外围电路和算法软件。这也是国外产品难以直接在国内应用的主要原因。年代初,国内有不少单位开始研究低压载波通信技术,至年,第一家低压载波远程自动抄表系统通过了国家电力公司检测中心的型式试验;随后许多单位的低压载波自动抄表系统也通过了上述实验,并
39、得到了较广泛的应用。.低压电力线载波自动抄表系统低压电力线载波抄表系统由管理中心计算机、信道、电力载波集中器、电力载波采集器和远传水表构成。主信道上行一般采用公用电话网,集中器与采集器之行采用低压电力线载波,采集器和水表之间用一般导线连接,用于脉冲采集。在集中器和采集器之间采用载波通讯技术时,有单向和双向两种通讯方式。单向通讯是出每个抄表终端按固定的时日削隔向集中器发送水量数据,这水表抄表系统重庆人学硕士学位论文种方式存在通道竞争问题,在一个台区采集器达到一定数量时这个问题比较突出,优势会造成数据抄收不及时、丢数等现象:双向通讯是由集中器按顺序向各个采集器查询数据,采集器只有在被查询时才向集中
40、器发送数据,该方式可以克服单向通讯的通道竞争问题,但实现技术要比单向通讯复杂得多。优点:充分利用电力线资源,无需重新布线,施工方便简单。缺点:载波信号只能在一个台区内传输,无法跨台区传送信号。由于低压电力线本身的介质、结构和负荷的影响,载波信号易受干扰,无法保证全天候对水表的可靠抄收。.总线制智能抄表系统总线制智能抄表系统与分线制集中抄表系统的区别在于总线制智能抄表系统将采集器和水表集于一体。此系统开发由来已久,只是由于单表内设单片机和后备电源,成本较高,推广普及较慢。然而国外几家大水表公司如英国公司、德国公司及以色列公司凭借雄厚的资金和在市场中己有的一定优势,大规模使用总线制智能水表。由于规
41、模效应,这些公司定做了一体化芯片将采集、存储传输电路集成于一体、掩模为一块专用芯片、制作固件并装配到表体上。总线制智能水表由于采集计数工作单元均装配在智能水表内并密封,水表的数据采集、处理、存储、等基础工作全由智能卡水表本身完成,手抄器或电脑不参与底层数据采集,仅进行通讯联系,消除了外界因素对计量的影响。另外因智能水表引出的总线通、断不影响单表数据采集和保存仅影响本人数据的读出,也不影响其它水表数据的读出,即使本次读数时该表总线出现故障,只需重新挂接好总线,无需重新置数,水表的真实读数仍可继续读出,其安全性、稳定性是比较可靠的。由于各表输出的总线只需挂接,可以减少分线制抄表方式大量烦琐的布线、
42、系统调试任务以及后期使用过程中线路、系统维护等繁重劳动强度,也方便高层次设计如网络结构的设计、与其他系统如安防、照明、空调、消防共享开放式网络的设计,进而为用户提供完善、综合的配套服务。.无线抄表系统无线抄表系统由管理中心计算机、手提抄读器或抄读车和水表内置无线数据发送器构成,不设采集器和集中器,也不需要通信线路,抄表时由工作人员或抄读车到现场,用手提抄读器或抄读车抄收水表数据,然后返回管理中心,将已抄收的水表数据传送到管理中心计算机。英国公司开发的无线发射式水表,除安装常规数据采集、处理、存储模块外,另设置无线发射装置,通过远程接收装置接收信号。该系统不需敷设线路和线路维护、安装方便,但单表
43、设置无线发射装置,表体费用高,占用频点需长期交付一定的租用会和管理费,而且需人到现重庆大学硕士学位论文水表抄表系统场,自动化程度有所降低。该系统适合于用户集中的居住区。无线抄表系统图如图.:图.无线抄袭系统.智能卡水表,分线制集中抄表模式、总线制智能抄表模式、无线发射式水表性能与价格情况可见表.。鉴于我国幅员辽阔,各地、乃至同一城市不同区域的情况不同,因此一种模式的抄表系统是不能满足自动抄表的实际需要的,这种提法和做法也是不科学的,应根据不同地区的实际情况,本着降低成本、提高可靠性的原则,因地制宜地选择适当的抄表系统。水表抄表系统重庆大学硕士学位论文表.性能价格比较表四. 】类型 智能卡水表
44、分线制集中抄表 总线制智能抄表 无线发射式水表.元 .元 不详价格包工程 元安装水表 安装水表分项安装程 安装水表 水表一抄表器分线敷设 水表总线挂接 安装水表抄表器.抄表器总线敷设 水表初始化水表 水表维护项日 水表 水表复杂线路维护抄表器 线路维护简单维护成奉 低 高 低 低白柬水公?可及 一般较好.但物业对水用量 卡发放与 好 好 好髓挖 管理币能失控先付费后用水.世用水损用水后收费,用水损 用水后收费,用水耗及小同地区 用水后收费用水损耗及水臼求水公一搜耗及小旧地区不同 损耗及旧地区小小同用点的不 同地区不刊用量的爿同赞率物业的水收费 用量的不同赞率问 用量的小刚赞率费牢如何实 问题扫
45、解决题町解决 问题解决现的问题要解决好.智能抄表系统的使用现状和发展趋势分析智能抄表技术在国外迅速发展的原因分析智能抄表技术近几年在国外得以如此迅猛地发展,原因是多方面的.归纳起来可以从内因和外因两个方面进行分析。首先,竞争是发展的主动力。各自来水公司为了扩充自己的供水范围,就必须提高服务质量,降低供水成本,否则,就难以在激烈的竞争中获胜。智能抄表技术可以改进对用户的服务,减少和控制费用,并提供新的收入,这是推动自动抄表技术迅速发展的主要动力。其次,微电子技术的发展是智能抄表技术迅速发展的外因。近年来微电子技术的高速发展为智能抄表技术提供了重要的物质保证,首先是电路集成度的不断提高,使得在水表
46、内部附加的电子部件体积越来越小,但功能却越来越强,其次是专用集成电路的广泛使用,使得 的小型化,实用化和大规模生产成为可能;同样,无线电自动抄表技术的准确率目前已经几乎接近%,这样,就使得智能抄表技术得到了迅速发展。智能抄表系统在我国的使用现状在短短四、年时间内,智能抄表系统发展迅猛,从单一的智能化抄表概念逐步转变为“建筑智能化”,并将其列为现代楼宇建设必要导入项目之一,水、电、重庆大学硕士学位论文 水表抄表系统气智能抄表系统几乎也成为了楼盘销售商“炒作”的卖点。由于计量收费水表属国家强制检定的计量器具,在此基础上发展起来的智能抄表系统类产品的计量准确性、传输可靠性以及在智能概念引导下,究竟能否真正取代现场人工抄表方式,给
