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TI超声波MCU为智能水表提供更高精度计量

文章来源:    时间:2017-10-18

水表作为测量水流量的仪表,有近二百多年的历史,目前全球约15亿个水表分布在千家万户,随着物联网、智慧城市的发展,水表智能化已成为发展趋势,预测全球智能水网络市场的营收将从2016年的26亿美元增长到2025年的72亿美元。据第三方调查报告,在美国已有超过80%的供应商投资或计划投资智能水基础设施,以提高运营效率并减少水损失,中国也正在加强对智能水表的利用。推动智能水表快速的发展根本原因是:长期以来,供水行业一直倍受产销差率太高所困扰,其中一项重要因素是由于水表测量或计量系统的不完整或精度不高所造成,有统计显示,基于此原因造成的供水损失高达30%。由此可见,水表更高精度的设计已成为当下迫切需待解决的问题。

  近日德州仪器(TI)推出全新系列的MSP430?微控制器(MCU),该系列控制器带有集成超声波感应模拟前端,能够提高智能水表的精度并降低其能耗。此外,TI还推出两款新型参考设计,可以更轻松地设计模块,为现有机械水表新增自动抄表功能(AMR)。德州仪器(TI )中国区MSP微控制器业务拓展经理刁勇先生在媒体会上和大家作了分享。

  图1:德州仪器(TI )中国区MSP微控制器业务拓展经理刁勇先生

  为什么传统水表会带来水资源计量损失

  刁先生介绍说,传统机械式水表,采用旋翼式或螺翼式设计,是利用水表基表内的叶轮的旋转速度来连续测定流过水的体积计算流量仪表。这类水有着压损大、精度差、始动流量高、用户容易倒拨表针恶意用水等缺点。甚至有些用户利用水表在小流量时不计量的漏洞,有意将水管开到滴水状态。因此,提高水表计量的准确性,选择高精度的水表,是供水公司降低漏损率、降低产销差率的有效措施之一。

  超声波检测水表有什么优势

  刁先生表示,超声波水表具有高精度的优势,可以达到<±1%,值得一提的是超声波计量在滴水状态都依然可以测量。由于超声波计量为全电子器件无活动机械部件不会带来磨损,从而延长了使用寿命。在成本方面刁先生也表示,尽管超声波水表单体成本贵,但硬件维护的成本大大降低,同时还为水质、成份的检测提供有效的手段,可抗振动、红外辐射、EMI等干扰。由于其为全电子化计量可轻松添加通信设置。

  众所周知,水务公司规模远小于电力公司,在资金投入方面有一定的限制,如果将其水表做全面的更换需要投入大量资金,如何做到将现有机械水表更智能。TI给出了答案,第一,在现有水表上增加通讯功能,减少人工成本支出。第二,增加通讯功能后,可以做到实时监测,了解运营情况。

  MSP430FR6047微控制器,超声波传感解决方案的下一级性能水平

  TI此次发布的这款MSP430FR6047使开发人员能够利用完整的波形捕获功能和基于模数转换器(ADC)的信号处理,为流量计增加更多智能特性。这种技术可以更准确地进行测量,零漂平均值为25皮秒或更低,标准差为32皮秒或更低,因此可以检测到低于1升/小时的流速。此外,集成的MSP430FR6047器件具有丰富的MCU资源,相较于竞争对手的器件,仅需一颗芯片便可以实现。同时将水表系统组件数量减少50%,功耗降低25%,在不为电池充电的情况下,水表能够运行10年或更长时间。新型MCU还集成了一个用于高级信号处理的低能量加速器模块、256 KB的铁电随机存取存储器(FRAM)、液晶显示器(LCD)驱动器和计量测试接口。

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