智能电磁水表设计

智能电磁水表基于法拉第电磁感应定律，在与测量管轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装一对检测电极。当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体作切割磁力线运动产生感应电势。此感应电势由测量管上的两个电极检出，测量流量时，流体流过垂直于流动方向的磁场，导电性流体的流动感应出一个与平均流速成正比的电势。其感应电压信号通过两个电极检出，并通过电缆传送至转换器，经过一系列数字处理后，将累计流量和瞬时流量等现场测量数据显示在转换器上。

智能电磁水表与传统稳态励磁方案采用规避干扰稳态下测量方法的不同，采用了一种瞬态励磁技术，通过动态增益技术、信号补偿技术对各信号分量分别进行分析、提取、抵消、补偿，及滤波处理；消除非稳态下引入的干扰对管道内流场信号的影响。由于励磁时间大幅度缩短，并通过采集环境温度对电池电量进行补偿运算。

如图2智能电磁水表硬件设计框图所示，搭载通信终端，通信终端通过RS485总线连接电磁水表转换器，通过MODBUS协议采集电磁水表流量、压力等测量数据，通过移动运营商提供的NB-IoT/4G/GPRS等物联网实现与供水管网管理系统的数据交互，通信终端将电磁水表的测量数据通过无线通信方式传输至供水管网管理系统，也将供水管网管理系统的控制指令下发至电磁水表。对于水务行业来说，水表使用的环境比较复杂，高温、低温、井下安装、泡水等环境因素影响了水表的功耗及使用寿命，因此在通信终端中物联网技术的低功耗广域网技术优势显著，其中窄带物联网（NB-IoT）更适用于供水管网监测环境的小包数据传输，对时延不敏感，网络可靠性要求高，非长连接的应用场景。

供水管网管理系统中使用的智能电磁水表为计量型产品，具有高可靠性、高防护等级、低功耗、宽量程、多参数测量、多报警输出、无线远传等特点。采用超低功耗电池供电设计，使用寿命最高可达10年；整机IP68设计可长期潜水使用；宽量程设计量程比可达R250；可多参数测量流量、压力等；具有多项报警输出功能；集成无线通信终端模块，实现电磁水表与供水管网管理系统的无缝对接。

审核编辑：汤梓红