ABB新型改進(jìn)流量計用于遠(yuǎn)程水計量
- 關(guān)鍵詞：編碼器,電機(jī),流量計,工控
在過去幾年中，世人都紛紛關(guān)注全球變暖、溫室效應(yīng)和如何保護(hù)寶貴的自然資源。其中最后一項(xiàng)中包含清潔的水，而大部分水網(wǎng)中發(fā)生的重大損失已引起廣泛重視。為了直面這一挑戰(zhàn)，以及客戶對節(jié)省飲用水的要求，ABB開發(fā)并推出了一種用于水行業(yè)的創(chuàng)新產(chǎn)品。新型改進(jìn)流量計Aqua- MasterTM SMS可通過互聯(lián)網(wǎng)從遠(yuǎn)程位置向客戶發(fā)送測量數(shù)據(jù)，代表了水泄漏管理技術(shù)的新時代。
AquaMasterTM是一種采用最新技術(shù)的產(chǎn)品，具有節(jié)水與配水市場中獨(dú)一無二的功能與應(yīng)用。
本文追溯了具體應(yīng)用的歷史、講述它們的特點(diǎn)以及其成功經(jīng)驗(yàn)如何推動了最新一代計量裝置的發(fā)展。還說明了它們在當(dāng)今的現(xiàn)代化配水及收費(fèi)飲用水系統(tǒng)中的地位。
ABB于1999年推出了AquaMasterTM流量計。自那時以來，其基本概念（在由機(jī)械式流量計主導(dǎo)的市場中推行電磁技術(shù)）已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展。在它推出之前，水務(wù)公司只在較大管道直徑應(yīng)用（如區(qū)域干線中使用電磁裝置。在費(fèi)用收集應(yīng)用中采用同一方法是一條新思路。
AquaMasterTM的銷量從1998年的零臺上升到了2005年的數(shù)千臺?，F(xiàn)在，2006年，客戶要求流量計不僅僅完成流速測量。ABB認(rèn)識到，客戶對儀器本身并不感興趣，而是關(guān)注作為其管理信息系統(tǒng)的一部分提交給他們的流速數(shù)據(jù)。新型AquaMasterTM SMS是AquaMasterTM流量計系列中的一員，能夠滿足這些需求。
AquaMasterTM –不斷成長的家族
AquaMasterTM與機(jī)械式流量計相比，由電池供電的電磁流量計AquaMasterTM確立了新的性能水平。水務(wù)公司一直不得不滿足于±2％的精度。但是，使用ABB AquaMasterTM電磁流量計后，精度可達(dá)到±0.5％（管道口徑在DN100以上）。通過提高水測量與收費(fèi)的精度，流量計的成本可在一個月內(nèi)收回。例如，用AquaMasterTM代替機(jī)械式DN150流量計（精度達(dá)±2％）后，運(yùn)營商可節(jié)省大約4730美元。因此，許多客戶正在逐步采用AquaMasterTM作為流量計，甚至在DN40這樣的小口徑中。
與機(jī)械式流量計相比，電磁式流量計的最大及最小流速（即運(yùn)行范圍）更有利于節(jié)省成本和增加收入。其獨(dú)特的低流速功能使之前無法記錄的極低夜間流速可以得到正確計量，從而使每年節(jié)省的費(fèi)用翻倍（達(dá)9000美元）。
除了精度方面的重大提高，由于電測量技術(shù)的固有特性，AquaMasterTM還有許多其他優(yōu)點(diǎn)，包括：
·無可動部件，無需日常維護(hù)。
·在進(jìn)行維護(hù)和更換作業(yè)時，用戶不需要用閥門隔離流量計，從而降低安裝成本?？梢越]在水中或埋在繁忙的道路下，而無需儀表安裝井，從而進(jìn)一步降低終身成本。
·由于沒有可動部件，電磁式流量計的讀數(shù)精度不會因?yàn)槟p而變差，而機(jī)械式流量計的精度會隨著老化而發(fā)生讀數(shù)過低的情況。需要極高的衰減比，來確保高流量與低流量時的讀數(shù)精度。目前的AquaMasterTM流量計具有經(jīng)過ISO認(rèn)證、符合測量儀表指令的衰減比（1000：1）！
·流量計具有新穎的水力曲線，使其對上游或下游的水力擾動極不敏感（即使位于彎頭或閥門附近）。
1 泄漏探測：逐步測試 –15 分鐘a 與1分鐘b 數(shù)據(jù)
2 AquaMasterTM SMS 變送器
AquaMasterTMS
AquaMasterTM系列的變型之一，根據(jù)最終用戶的具體需求，具有多種誘人的選項(xiàng)。流量測量常常伴有其他設(shè)備（例如壓力傳感器），而顯然下一步則是把集成壓力傳感器作為一個選項(xiàng)。
數(shù)據(jù)日志是另一項(xiàng)常見要求，因此AquaMasterTM系列提供了流速及壓力記錄選項(xiàng)（每15分鐘）借助流量測量裝置與數(shù)據(jù)記錄儀之間的數(shù)字化連接，可以用傳統(tǒng)解決方案無法企及的速度來記錄高分辨率數(shù)據(jù)。其作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于表面意義。在傳統(tǒng)的外部數(shù)據(jù)日志儀解決方案中，脈沖在記錄間隔中被捕捉到，但由于流量計對最高頻率的限制，在記錄間隔期間只能對數(shù)目有限的脈沖進(jìn)行計數(shù)。因此，對于衰減比較大的流量計，測量或“量子化”誤差常常會達(dá)到約10％或更高，數(shù)據(jù)高度階梯化或被“量子化”。AquaMasterTM與數(shù)據(jù)日志儀之間有直接的數(shù)字化連接，可以把由量子化引起的誤差降低到可以忽略的水平。此外，AquaMasterTM還有第二個頻道，可以按照長達(dá)15秒的間隔實(shí)現(xiàn)高速、高分辨率記錄。這對捕捉網(wǎng)絡(luò)逐步測試中的瞬變十分有利。在水網(wǎng)中，逐步測試是一種成熟技術(shù)，用于在分區(qū)配水系統(tǒng)中局限水的損失。它需要建立分區(qū)，以便在所有邊界和流通閥門均被關(guān)閉后，可以通過單一流量計供水。關(guān)閉一個閥門可以隔離分區(qū)的某一部分。流量的顯著下降表示該部分有泄漏。在這類逐步測試中，AquaMasterTMS的優(yōu)點(diǎn)可通過1a（采用傳統(tǒng)的15分鐘記錄間隔）與 1b（用第二頻道捕捉的詳細(xì)數(shù)據(jù)，記錄間隔1分鐘）的對比得到最佳體現(xiàn)。
在這一逐步測試中，在02：20時關(guān)閉一個分區(qū)閥門，并于02：40左右關(guān)閉其他分區(qū)閥門。在一分鐘記錄中，可以根據(jù)流量的突然下降清楚地發(fā)現(xiàn)具有顯著泄漏的區(qū)域，而第二區(qū)內(nèi)有第二處較小的泄漏。兩個區(qū)內(nèi)的泄漏幅度很大，在2m3/hr左右。
與現(xiàn)有做法相比，采用AquaMasterTM進(jìn)行的逐步測試非常簡單、廉價而快速。它不再需要熟練的技師以及外部逐步測試數(shù)據(jù)日志儀。只需簡單的程序，以及一名人員在預(yù)定時間關(guān)閉閥門。此外，通過把閥門關(guān)閉時間限制在幾分鐘以內(nèi)，對水用戶的干擾被充分減少。在下一周內(nèi)，可以對高分辨率日志儀進(jìn)行下載與分析，來找出水泄漏源。借助無線電通信技術(shù)來獲取流量計數(shù)據(jù)，這種逐步測試過程得到顯著改進(jìn)，從而發(fā)展出ABB的最新改進(jìn)型號AquaMasterTM SMS。
AquaMasterTM SMS
傳統(tǒng)上，從流量測量裝置進(jìn)行外部數(shù)據(jù)記錄，并通過人工方式（向現(xiàn)場派出人員進(jìn)行數(shù)據(jù)下載，或有時取回整臺數(shù)據(jù)日志儀并用另一臺更換）取回。最近，客戶逐漸轉(zhuǎn)向使用無線電技術(shù)進(jìn)行流量計讀數(shù)。
ABB的新發(fā)明是為AquaMasterTM S流量計配備GSMSMS無線電技術(shù)選項(xiàng) 2 。這種產(chǎn)品最初于2003年底發(fā)布，采用了基于GSM撥號的技術(shù)。2005年，這種功能得到升級，可以使用SMS文字信息來傳遞流量與壓力數(shù)據(jù)。
SMS文字信息被自動發(fā)送（通常每天一次），在用電池供電的AquaMasterTM中節(jié)省電力。如發(fā)生故障（例如流量計遭到破壞時），則發(fā)送一條SMS信息作為警報。
AquaMasterTM還能對收到的SMS文字信息（例如配置修改或?qū)唧w數(shù)據(jù)的要求）做出響應(yīng)?？梢员４骈L達(dá)三個月的數(shù)據(jù)。
向客戶傳送測量數(shù)據(jù)
流量與壓力（選購）的測量及記錄只是工作的一部分。其他工作還包括把所收集的數(shù)據(jù)傳遞到客戶的計算機(jī)、管理信息或泄漏管理系統(tǒng)上。與重要全球客戶的探討表明，他們可以被分為具有不同要求的兩組：
1） 已有基礎(chǔ)設(shè)施及成熟的水管理系統(tǒng)的客戶。
2） 具有測量要求、但沒有上位系統(tǒng)來處理所測數(shù)據(jù)的綠地客戶。
一項(xiàng)主要的設(shè)計目標(biāo)是使系統(tǒng)盡可能地易于配置。
為了滿足這兩類客戶的需求，ABB 設(shè)計了一種解決方案，其基礎(chǔ)是采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編程機(jī)制、通過 SMS 文字信息向幾乎所有數(shù)據(jù)庫發(fā)送遠(yuǎn)程流量計數(shù)據(jù)。SMS日志儀服務(wù)器通過無縫方式把數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫（如 Oracle，SQL Server，MS Access），解決第 1 組客戶的數(shù)據(jù)傳輸問題。對于第2 組客戶，有兩種選項(xiàng)：按照所支持的任何數(shù)據(jù)庫，并用 ABB 提供的 SMS 日志儀服務(wù)器軟件以及第三方軟件來管理和顯示流量數(shù)據(jù)。使用與上述內(nèi)容相同的設(shè)
置，但采用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、通過互聯(lián)網(wǎng)來傳輸數(shù)據(jù)。這類服務(wù)器應(yīng)用的示例之一便是由英國 I+P Services 提供的 AutoChartTM。
3 通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸 AquaMasterTM 數(shù)據(jù)
4 AquaMasterTM SMS 數(shù)據(jù)處理
關(guān)于如何處理來自AquaMasterTM、通過互聯(lián)網(wǎng)獲取的SMS數(shù)據(jù)，最好參照3 。在與PC連接的SMS引擎上通過ABB提供的SMS網(wǎng)關(guān)接收SMS數(shù)據(jù)，或者對于流量計數(shù)量較多的情況，使用直接來自SMS服務(wù)供應(yīng)商的X25鏈接。
加密
在某些應(yīng)用中，信息的安全性十分重要。為了保護(hù)數(shù)據(jù)不被竊取，AquaMasterTM SMS用一種雙密鑰加密系統(tǒng)對流量數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。加密算法以一種常用的公共域技術(shù)為基礎(chǔ)，目前被認(rèn)為無法破解。世界上的每一臺AquaMasterTM都擁有一個獨(dú)一無二的、經(jīng)過雜亂編碼的服務(wù)密碼，每次使用時它都會改變，從而保護(hù)第一個安全密鑰。所收到的SMS日志儀數(shù)據(jù)信息由ABB提供的Windows DLL進(jìn)行譯碼。用于對編碼信息進(jìn)行譯碼的第二個密鑰由安全的ABB SMS 日志儀服務(wù)器應(yīng)用程序產(chǎn)生。借助這種雙密鑰加密程序，客戶可以完全放心其AquaMasterTM SMS流量計的數(shù)據(jù)傳輸安全性。
數(shù)據(jù)庫種群
關(guān)于 ABB 服務(wù)器 r 應(yīng)用程序?qū)MS 數(shù)據(jù)的處理，可參照 4 。ABB 應(yīng)用程序處理所有收到、發(fā)出的 AquaMasterTM SMS 信息，與數(shù)據(jù)庫的連接采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開放數(shù)據(jù)庫連接（ODBC）?？蛻舳藢α髁坑嫷牟樵儾捎肏TTP請求。這便于對幾乎所有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)置并傳輸AquaMasterTM數(shù)據(jù)。所有ABB應(yīng)用均基于.NET技術(shù)，并可在Microsoft Windows 2000以上系統(tǒng)運(yùn)行。
自動配置
一項(xiàng)主要的設(shè)計目標(biāo)是使系統(tǒng)盡可能地易于配置。為了充分做到這一點(diǎn)，設(shè)計師建立了一種自配置實(shí)施方式，可以不需對ABBSMS 日志儀服務(wù)器應(yīng)用進(jìn)行任意數(shù)目的AquaMasterTM
SMS流量計連接起來?？蛻糁恍璋逊?wù)器的電話號碼輸入位于現(xiàn)場的AquaMasterTM SMS流量計。然后，每天會從它自動發(fā)送一個數(shù)據(jù)集。在規(guī)模較大的系統(tǒng)（有數(shù)以千計的AquaMastersTM）中，這能立即節(jié)省時間和成本。
通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸測量數(shù)據(jù)
本節(jié)說明了一項(xiàng)案例研究，通過互聯(lián)網(wǎng)把真實(shí)數(shù)據(jù)傳輸給客戶A。這一解決方案采用了具有SQL服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的AutoChartTM，以及ABB SMS