惠云濤

（上海水表廠，上海 200000）

預(yù)付費(fèi)超聲波水表在用水管理中的應(yīng)用越來越廣泛，有效解決了傳統(tǒng)機(jī)械水表檢測可靠性差、使用壽命短等問題，受到了廣大用戶的一致好評和歡迎，在市場銷售中所占份額不斷擴(kuò)大，有著良好的發(fā)展前景。為進(jìn)一步推廣預(yù)付費(fèi)超聲波水表，提高其市場銷售量，便需要從水表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面考慮，采取有效對策對其進(jìn)行優(yōu)化處理，方便儀表的安裝和使用，充分發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢。這是推動預(yù)付費(fèi)超聲波水表發(fā)展過程中必須重視并思考的問題。

1 預(yù)付費(fèi)超聲波水表簡要介紹

預(yù)付費(fèi)超聲波水表是以超聲波檢測方法為核心思想，結(jié)合現(xiàn)代微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、智能IC卡技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)所研發(fā)出的一種新型水表，通過它可以時(shí)刻了解到用戶的實(shí)際用水情況，同時(shí)還能進(jìn)行交易結(jié)算，自動化程度較高。利用預(yù)付費(fèi)超聲波水表可對供水管道中的水流量進(jìn)行計(jì)量，產(chǎn)品符合GB/T 778—2007和CJ/T 133—2012產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，常見形式包括接觸式和非接觸式兩種，邏輯加密卡和CPU卡均屬于接觸式預(yù)付費(fèi)超聲波水表，而射頻卡則屬于非接觸式預(yù)付費(fèi)超聲波水表。

相較于傳統(tǒng)機(jī)械水表，預(yù)付費(fèi)超聲波水表做到了先付費(fèi)再供水，既能夠加強(qiáng)用水控制，又不需入戶抄表，對于用戶用水及供水管理都是極為方便的，是用水計(jì)量管理的重要發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。

2 預(yù)付費(fèi)超聲波水表功能分析

利用超聲波檢測方法，采用預(yù)付費(fèi)形式所設(shè)計(jì)出的新型水表主要具備以下功能特點(diǎn)：①預(yù)付費(fèi)功能。用戶及供水公司可通過智能IC卡進(jìn)行繳費(fèi)和充值，用水時(shí)金額自動核減，達(dá)到用戶繳費(fèi)金額時(shí)自動關(guān)閥。②查詢功能。用水量、剩余金額等數(shù)據(jù)都可以在液晶顯示屏上顯示出來，方便用戶查詢。③一表一卡功能。每個(gè)智能IC卡都對應(yīng)唯一的水表，水表只能識別一個(gè)IC卡。④防止水量囤積功能。水表可設(shè)定限購水量和最高用水量，超過限額時(shí)將無法成功充值，可根據(jù)水價(jià)變化調(diào)整水表。⑤補(bǔ)卡功能。當(dāng)智能IC卡遺失后，用戶可到供水公司補(bǔ)卡。⑥閥門異常計(jì)量功能。如果發(fā)生故障而不能關(guān)斷，產(chǎn)生“透支”水量，控制器將自動記錄“透支”水量，并在下次充值時(shí)，將透支水量返寫到用戶購水卡上自動扣除。⑦定期開、關(guān)閥功能。水表到規(guī)定設(shè)定時(shí)間會自動開關(guān)閥一次，這樣既可以達(dá)到球閥除垢功能，也可以達(dá)到電池放電功能。

3 預(yù)付費(fèi)超聲波水表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在了解預(yù)付費(fèi)超聲波水表各項(xiàng)功能后，應(yīng)以確保其功能有效發(fā)揮為前提，對水表結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體需從以下幾方面考慮分析。

3.1 儀表組成

設(shè)計(jì)儀表結(jié)構(gòu)之前，需了解其基本組成情況。預(yù)付費(fèi)超聲波水表屬于一種智能型預(yù)付費(fèi)計(jì)量儀器，控制閥和智能IC卡是其主要組成裝置，整個(gè)儀表由控制閥、流量傳感器、讀卡裝置、計(jì)算器等幾部分構(gòu)成，不僅能夠準(zhǔn)確計(jì)量用水情況，還能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)付費(fèi)，用戶可先繳納一定的水費(fèi)，提前購買對應(yīng)數(shù)量的用水，供水公司根據(jù)用戶繳費(fèi)，在智能IC卡中輸入所購買的具體水量。用戶以此作為依據(jù)，在儀表中輸入智能IC卡上顯示的數(shù)據(jù)后，當(dāng)有用水需求時(shí)，儀表控制閥便會自動打開供水。當(dāng)用戶繳費(fèi)所對應(yīng)的水量用完后，儀表控制閥會自動關(guān)閉停止供水，改變了傳統(tǒng)用水繳費(fèi)模式，既能夠省去入戶抄表作業(yè)環(huán)節(jié)，又能夠避免收費(fèi)糾紛問題的發(fā)生。

3.2 外形設(shè)計(jì)

普通水表一般都選用旋翼式基表，整個(gè)外形結(jié)構(gòu)尺寸較大且不規(guī)則，不僅會占據(jù)較大空間，而且還不易安裝。在設(shè)計(jì)預(yù)付費(fèi)超聲波水表時(shí)，為改善這種問題，可以采用超聲波基表外形，不僅結(jié)構(gòu)更加簡單、輕巧，整體形狀為直管，安裝更加方便，能夠滿足水平、豎直、傾斜等不同安裝需求，還可以在進(jìn)水管或者回水管中進(jìn)行安裝。另外，由于超聲波基表的直管內(nèi)沒有葉輪部件，運(yùn)行過程中不會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，可長期投入使用。在設(shè)計(jì)儀表電子單元時(shí)，沒有沿用傳統(tǒng)的方塊結(jié)構(gòu)外形，而是將兩端設(shè)計(jì)為圓弧形狀，圓滑的曲線讓儀表結(jié)構(gòu)更加小巧、輕便，不容易發(fā)生碰撞磨損問題，并且采用一體化設(shè)計(jì)方式，將電池盒與IC卡扣進(jìn)行有效結(jié)合，保證了預(yù)付費(fèi)超聲波水表整體外形的美觀性，方便了儀表操作。同時(shí)，在電池盒下方設(shè)置有顯示屏，既能夠顯示具體用水量，又能夠提高其安全性。

3.3 外電池供電

預(yù)付費(fèi)超聲波水表運(yùn)行時(shí)，需要電池提供電能，控制閥開關(guān)才會起作用，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，一般在內(nèi)部設(shè)置電池。普通預(yù)付費(fèi)水表通常用鋰電池供電，這種電池安裝在儀表內(nèi)部，如果電池電量較低，則無法滿足控制閥用電需求，會出現(xiàn)自動關(guān)閉動作，對用戶正常用水造成影響。此時(shí)，供水公司應(yīng)及時(shí)更換新的鋰電池，確保電能正常供應(yīng)，保證控制閥處于良好的工作狀態(tài)。但是鋰電池是安裝在儀表內(nèi)部的，更換時(shí)極不方便，還需要等待供水公司專業(yè)人員進(jìn)行拆卸處理，容易出現(xiàn)更換不及時(shí)問題，難以保證供水的可靠性。此次設(shè)計(jì)時(shí)，采用外電池供電方式，用普通電池取代內(nèi)置鋰電池，放置到電池盒中，向控制閥提供電能。當(dāng)電池電量較低時(shí)，用戶可自行打開電池盒，更換舊電池后便可保證控制閥正常動作，不需要等待供水公司的專業(yè)人員，為用戶和供水公司帶來了極大便利，簡單易操作，更換電池時(shí)可以不用再拆卸儀表，能夠在最短時(shí)間內(nèi)解決儀表電池電量過低問題，保證用戶用水的可靠性。

3.4 獨(dú)立電池盒組件

儀表供電電池是安裝在電池盒中的，設(shè)計(jì)時(shí)采用獨(dú)立結(jié)構(gòu)，并且能夠自由旋轉(zhuǎn)，最大旋轉(zhuǎn)角度為90°。電池盒組件主要由3部分組成，包括電池盒、電池盒蓋、電池蓋，使用螺釘將電池盒與電池盒蓋連接固定在一起，使用卡扣將電池蓋卡在電池盒蓋上，使三者形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。電池盒組件旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞著旋轉(zhuǎn)軸呈90°轉(zhuǎn)動，可方便電池的更換，在電池盒組件的上方表殼表面設(shè)置有軸孔，用于安裝旋轉(zhuǎn)軸，進(jìn)而賦予其旋轉(zhuǎn)功能。當(dāng)儀表有更換電池的需要時(shí)，只需旋轉(zhuǎn)電池盒組件，使其呈最大角度打開，然后將電池盒打開，去除舊電池并更換同種型號的新電池，再通過旋轉(zhuǎn)使電池盒復(fù)位，即可完成電池的更換。整個(gè)過程操作簡單，不需要任何專業(yè)技巧，對于用戶的使用來講是極為方便的，只需了解電池盒組件所在位置及旋轉(zhuǎn)功能即可，并且電池盒蓋安裝在下方，電池盒組件不會出現(xiàn)內(nèi)部進(jìn)水現(xiàn)象，對電池起到了有效的保護(hù)作用。

3.5 內(nèi)置液晶顯示

對于預(yù)付費(fèi)超聲波水表來講，用水量數(shù)據(jù)是在顯示屏上顯示出來的，這就需要安裝液晶顯示屏。在儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，為保證整體結(jié)構(gòu)的完整性和美觀性，采用內(nèi)置方式，在電池盒組件下方安裝顯示屏。這種設(shè)計(jì)方式，在觀察數(shù)據(jù)時(shí)是比較方便的，既能夠充分發(fā)揮儀表的顯示功能，又能夠方便用戶及供水公司獲取相關(guān)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，同時(shí)還能夠有效保護(hù)液晶顯示屏，確保其良好的工作性能，延長儀表的使用壽命。

4 結(jié)束語

預(yù)付費(fèi)超聲波水表與傳統(tǒng)機(jī)械水表相比，不僅提高了用水計(jì)量的精準(zhǔn)度，還可以先買水后用水，并且不需要入戶抄表，方便了用戶使用及供水公司管理，體現(xiàn)出了多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，在儀表市場上廣受歡迎。而通過對預(yù)付費(fèi)超聲波水表結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其外形更加簡潔、電池更換更加方便、可旋轉(zhuǎn)獨(dú)立電池盒組件、液晶顯示屏更加靈活，可以在保證儀表各項(xiàng)功能正常發(fā)揮的前提下，提高其整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)良性及產(chǎn)品外觀的美觀性，對預(yù)付費(fèi)超聲波水表的推廣應(yīng)用起到了促進(jìn)作用。