ABB新型改進流量計用于遠程水計量
- 關鍵詞：編碼器,電機,流量計,工控
在過去幾年中，世人都紛紛關注全球變暖、溫室效應和如何保護寶貴的自然資源。其中最后一項中包含清潔的水，而大部分水網中發生的重大損失已引起廣泛重視。為了直面這一挑戰，以及客戶對節省飲用水的要求，ABB開發并推出了一種用于水行業的創新產品。新型改進流量計Aqua- MasterTM SMS可通過互聯網從遠程位置向客戶發送測量數據，代表了水泄漏管理技術的新時代。
AquaMasterTM是一種采用最新技術的產品，具有節水與配水市場中獨一無二的功能與應用。
本文追溯了具體應用的歷史、講述它們的特點以及其成功經驗如何推動了最新一代計量裝置的發展。還說明了它們在當今的現代化配水及收費飲用水系統中的地位。
ABB于1999年推出了AquaMasterTM流量計。自那時以來，其基本概念（在由機械式流量計主導的市場中推行電磁技術）已經獲得了長足的發展。在它推出之前，水務公司只在較大管道直徑應用（如區域干線中使用電磁裝置。在費用收集應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年的數千臺。現在，2006年，客戶要求流量計不僅僅完成流速測量。ABB認識到，客戶對儀器本身并不感興趣，而是關注作為其管理信息系統的一部分提交給他們的流速數據。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，精度可達到±0.5％（管道口徑在DN100以上）。通過提高水測量與收費的精度，流量計的成本可在一個月內收回。例如，用AquaMasterTM代替機械式DN150流量計（精度達±2％）后，運營商可節省大約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。
與機械式流量計相比，電磁式流量計的最大及最小流速（即運行范圍）更有利于節省成本和增加收入。其獨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，從而使每年節省的費用翻倍（達9000美元）。
除了精度方面的重大提高，由于電測量技術的固有特性，AquaMasterTM還有許多其他優點，包括：
·無可動部件，無需日常維護。
·在進行維護和更換作業時，用戶不需要用閥門隔離流量計，從而降低安裝成本。可以浸沒在水中或埋在繁忙的道路下，而無需儀表安裝井，從而進一步降低終身成本。
·由于沒有可動部件，電磁式流量計的讀數精度不會因為磨損而變差，而機械式流量計的精度會隨著老化而發生讀數過低的情況。需要極高的衰減比，來確保高流量與低流量時的讀數精度。目前的AquaMasterTM流量計具有經過ISO認證、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 數據
2 AquaMasterTM SMS 變送器
AquaMasterTMS
AquaMasterTM系列的變型之一，根據最終用戶的具體需求，具有多種誘人的選項。流量測量常常伴有其他設備（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。
數據日志是另一項常見要求，因此AquaMasterTM系列提供了流速及壓力記錄選項（每15分鐘）借助流量測量裝置與數據記錄儀之間的數字化連接，可以用傳統解決方案無法企及的速度來記錄高分辨率數據。其作用遠遠大于表面意義。在傳統的外部數據日志儀解決方案中，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目有限的脈沖進行計數。因此，對于衰減比較大的流量計，測量或“量子化”誤差常常會達到約10％或更高，數據高度階梯化或被“量子化”。AquaMasterTM與數據日志儀之間有直接的數字化連接，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15秒的間隔實現高速、高分辨率記錄。這對捕捉網絡逐步測試中的瞬變十分有利。在水網中，逐步測試是一種成熟技術，用于在分區配水系統中局限水的損失。它需要建立分區，以便在所有邊界和流通閥門均被關閉后，可以通過單一流量計供水。關閉一個閥門可以隔離分區的某一部分。流量的顯著下降表示該部分有泄漏。在這類逐步測試中，AquaMasterTMS的優點可通過1a（采用傳統的15分鐘記錄間隔）與 1b（用第二頻道捕捉的詳細數據，記錄間隔1分鐘）的對比得到最佳體現。
在這一逐步測試中，在02：20時關閉一個分區閥門，并于02：40左右關閉其他分區閥門。在一分鐘記錄中，可以根據流量的突然下降清楚地發現具有顯著泄漏的區域，而第二區內有第二處較小的泄漏。兩個區內的泄漏幅度很大，在2m3/hr左右。
與現有做法相比，采用AquaMasterTM進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據日志儀。只需簡單的程序，以及一名人員在預定時間關閉閥門。此外，通過把閥門關閉時間限制在幾分鐘以內，對水用戶的干擾被充分減少。在下一周內，可以對高分辨率日志儀進行下載與分析，來找出水泄漏源。借助無線電通信技術來獲取流量計數據，這種逐步測試過程得到顯著改進，從而發展出ABB的最新改進型號AquaMasterTM SMS。
AquaMasterTM SMS
傳統上，從流量測量裝置進行外部數據記錄，并通過人工方式（向現場派出人員進行數據下載，或有時取回整臺數據日志儀并用另一臺更換）取回。最近，客戶逐漸轉向使用無線電技術進行流量計讀數。
ABB的新發明是為AquaMasterTM S流量計配備GSMSMS無線電技術選項 2 。這種產品最初于2003年底發布，采用了基于GSM撥號的技術。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據。
SMS文字信息被自動發送（通常每天一次），在用電池供電的AquaMasterTM中節省電力。如發生故障（例如流量計遭到破壞時），則發送一條SMS信息作為警報。
AquaMasterTM還能對收到的SMS文字信息（例如配置修改或對具體數據的要求）做出響應。可以保存長達三個月的數據。
向客戶傳送測量數據
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據傳遞到客戶的計算機、管理信息或泄漏管理系統上。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） 已有基礎設施及成熟的水管理系統的客戶。
2） 具有測量要求、但沒有上位系統來處理所測數據的綠地客戶。
一項主要的設計目標是使系統盡可能地易于配置。
為了滿足這兩類客戶的需求，ABB 設計了一種解決方案，其基礎是采用工業標準編程機制、通過 SMS 文字信息向幾乎所有數據庫發送遠程流量計數據。SMS日志儀服務器通過無縫方式把數據傳輸給數據庫（如 Oracle，SQL Server，MS Access），解決第 1 組客戶的數據傳輸問題。對于第2 組客戶，有兩種選項：按照所支持的任何數據庫，并用 ABB 提供的 SMS 日志儀服務器軟件以及第三方軟件來管理和顯示流量數據。使用與上述內容相同的設
置，但采用網絡服務器、通過互聯網來傳輸數據。這類服務器應用的示例之一便是由英國 I+P Services 提供的 AutoChartTM。
3 通過互聯網傳輸 AquaMasterTM 數據
4 AquaMasterTM SMS 數據處理
關于如何處理來自AquaMasterTM、通過互聯網獲取的SMS數據，最好參照3 。在與PC連接的SMS引擎上通過ABB提供的SMS網關接收SMS數據，或者對于流量計數量較多的情況，使用直接來自SMS服務供應商的X25鏈接。
加密
在某些應用中，信息的安全性十分重要。為了保護數據不被竊取，AquaMasterTM SMS用一種雙密鑰加密系統對流量數據進行編碼。加密算法以一種常用的公共域技術為基礎，目前被認為無法破解。世界上的每一臺AquaMasterTM都擁有一個獨一無二的、經過雜亂編碼的服務密碼，每次使用時它都會改變，從而保護第一個安全密鑰。所收到的SMS日志儀數據信息由ABB提供的Windows DLL進行譯碼。用于對編碼信息進行譯碼的第二個密鑰由安全的ABB SMS 日志儀服務器應用程序產生。借助這種雙密鑰加密程序，客戶可以完全放心其AquaMasterTM SMS流量計的數據傳輸安全性。
數據庫種群
關于 ABB 服務器 r 應用程序對SMS 數據的處理，可參照 4 。ABB 應用程序處理所有收到、發出的 AquaMasterTM SMS 信息，與數據庫的連接采用工業標準開放數據庫連接（ODBC）。客戶端對流量計的查詢采用HTTP請求。這便于對幾乎所有數據庫進行設置并傳輸AquaMasterTM數據。所有ABB應用均基于.NET技術，并可在Microsoft Windows 2000以上系統運行。
自動配置
一項主要的設計目標是使系統盡可能地易于配置。為了充分做到這一點，設計師建立了一種自配置實施方式，可以不需對ABBSMS 日志儀服務器應用進行任意數目的AquaMasterTM
SMS流量計連接起來。客戶只需把服務器的電話號碼輸入位于現場的AquaMasterTM SMS流量計。然后，每天會從它自動發送一個數據集。在規模較大的系統（有數以千計的AquaMastersTM）中，這能立即節省時間和成本。
通過互聯網傳輸測量數據
本節說明了一項案例研究，通過互聯網把真實數據傳輸給客戶A。這一解決方案采用了具有SQL服務器數據庫的AutoChartTM，以及ABB SMS