In den letzten Jahren hat der Bau intelligenter Wohnanlagen in meinem Land rasant zugenommen. Von wirtschaftlich entwickelten Küstenregionen wie Shenzhen, Guangzhou und Shanghai über das politische und kulturelle Zentrum Peking bis hin zu westlichen Städten wie Chengdu, Chongqing, Guizhou und Kunming wurden intelligente Demonstrationswohnanlagen in unterschiedlichem Umfang errichtet. Diese intelligenten Wohnanlagen haben die Lebensqualität der Bewohner verbessert, ihren Wohnraum erweitert und als Vorbilder für die lokale intelligente Entwicklung gedient. Allerdings gibt es auch unbefriedigende Aspekte beim Aufbau intelligenter Systeme. Am häufigsten kommt es vor, dass intelligente Systeme zu reinen Dekorationselementen verkommen, zu einem Verkaufsargument für Immobilienentwickler, anstatt ihren eigentlichen Zweck zu erfüllen. Beispielsweise kann ein umfassendes Verkabelungssystem errichtet werden, ohne dass die Netzwerkinfrastruktur implementiert wird, sodass das Verkabelungssystem ungenutzt bleibt. Ein weiteres Problem ist, dass das intelligente System selbst noch nicht ausgereift ist und daher Fehlfunktionen aufweist. So kann beispielsweise ein Fernmesssystem für drei Zähler (Wasser, Strom und Gas) installiert sein, das jedoch nicht ordnungsgemäß funktioniert und eine manuelle Ablesung erfordert. Da ich an der Entwicklung intelligenter Systeme in über zehn großen Wohnanlagen beteiligt war, bin ich der festen Überzeugung, dass die aktuelle Situation die Entwicklung intelligenter Wohnanlagen in meinem Land beeinträchtigen, die Begeisterung der Bauträger dämpfen und sich auf den Alltag der Bewohner auswirken wird. Dieser Artikel befasst sich mit dem Fernablesesystem für drei Zähler. Das Fernablesesystem für drei (oder vier und fünf) Zähler ist ein intelligentes System, das eng mit den Bewohnern verbunden ist. Derzeit werden in meinem Land Kaltwasser-, Warmwasser-, Gas- und Stromzähler entweder in den Innenräumen oder in Fluren installiert. Die monatliche Zählerablesung und Abrechnung per Hausbesuch ist für die Nutzer umständlich, für die Ableser lästig, führt zu unnötigen Streitigkeiten und birgt Sicherheitsrisiken. Um die zahlreichen Nachteile der Hausbesuche bei der Zählerablesung und Abrechnung effektiv zu beheben, die Effizienz zu steigern, Sicherheitsrisiken (wie Diebstahl durch Betrüger) zu vermeiden, die Nutzer (z. B. während ihrer Ruhezeit) nicht zu stören und Zahlungsverzug zu verhindern, wurde das Fernablesesystem entwickelt. Aktuell besteht ein Fernmesssystem mit drei Metern Abstand im Allgemeinen aus vier Komponenten: einem Datenerfassungsgerät, einem Datenerfassungs- und -verarbeitungsgerät, einer Übertragungsleitung und einer zentralen Steuerplattform. Die Übertragungsmethoden lassen sich in Bus- und Trägerfrequenzübertragung unterteilen. Aufgrund häufiger Störungen durch Funk-, elektromagnetische und Impulssignale während der Datenübertragung im Stromnetz meines Landes, die zu Datenfehlern und -verlusten führen, ist die Trägerfrequenzübertragung für die Entwicklung in meinem Land jedoch noch nicht optimal geeignet. Der Bereich Datenerfassung und -verarbeitung ist relativ weit entwickelt. Einige Systeme verwenden Mikrocontroller, andere LonWorks-Technologie. Die wichtigste Komponente ist jedoch meines Erachtens das Datenerfassungsgerät. Im Folgenden werden wir das Datenerfassungsgerät detailliert beschreiben. Das Datenerfassungsgerät umfasst Messgeräte wie Wasser-, Strom- und Gaszähler mit Impuls- oder elektrischen Signalausgängen. Sensortechnisch lassen sie sich in Reed-Kontakt- und Hall-Sensoren unterteilen. Das Grundprinzip des Hall-Element-Sensors ist folgendes: Durch Hinzufügen eines Hall-Elements und eines Magneten zu einem herkömmlichen Drehzähler (Wasser- oder Gaszähler) lässt sich ein Sensor auf Basis magnetoelektrischer Wandlungstechnik realisieren. Das Hall-Element ist fest in der Nähe der Zählscheibe angebracht, der Permanentmagnet befindet sich an der Position der Zählscheibe (z. B. 0,01 m³). Bei jeder Umdrehung der Scheibe passiert der Permanentmagnet das Hall-Element und erzeugt so einen Messimpuls am Signalanschluss, der 0,01 m³ entspricht. Das Grundprinzip des Reed-Kontakt-Sensors ist wie folgt: Ein Reed-Kontakt und ein Magnet werden ebenfalls in einen herkömmlichen Drehzähler (Wasser- oder Gaszähler) integriert. Der Reed-Kontakt ist fest in der Nähe der Zählscheibe angebracht, der Permanentmagnet befindet sich an der Position der Zählscheibe (z. B. 0,01 m³). Bei jeder Umdrehung der Scheibe passiert der Permanentmagnet den Reed-Kontakt und erzeugt so einen Messimpuls am Signalanschluss, der 0,01 m³ entspricht. Aus der obigen Analyse geht hervor, dass unabhängig davon, ob es sich um einen Hall- oder einen Reed-Kontakt handelt, beim Vorbeiziehen eines Permanentmagneten am Sensor ein Magnetfeld entsteht, das den Reed-Kontakt schließt und einen Impuls erzeugt. Alternativ kann auch eine magnetoelektrische Wandlung zur Impulserzeugung führen. Die Anzahl der Impulse bestimmt die Genauigkeit des Fernmesssystems. Basierend auf dem aktuellen Stand der Installationen ist die Impulsgenauigkeit von Gas- und Stromzählern relativ hoch. Bei Wasserzählern ist die Situation hingegen unbefriedigend, ja sogar sehr schlecht. Die Hauptgründe hierfür sind: (1) Die Qualität der Reed-Kontakte ist mangelhaft; A. Material und Festigkeit der Reed-Kontakte sind uneinheitlich; B. Der Abstand zwischen den Reed-Kontakten variiert; C. Die Parameter der Magnetkraft und deren Veränderung mit der Nutzungsdauer sind uneinheitlich; D. Der Anziehungswinkel (Ein-/Aus-Winkel) zwischen Magnetkraft und Reed-Kontakt ändert sich leicht; E. Bei starker Beanspruchung reagiert die Halbleitertechnik der mechanischen Kontakte träge. F. Die Störungen durch externe Magnet- und elektromagnetische Kräfte sind erheblich. (2) In Wasserleitungen tritt ein Druckstoß auf, der sich durch eine große Anzahl von Impulsen (zunehmende Impulse) äußert. Druckstoß: Bei einem transienten Strömungsvorgang in einem Rohrleitungssystem ändern sich Parameter wie Strömungsgeschwindigkeit und Druck mit der Zeit. Das Ausmaß dieser Änderung hängt von Faktoren wie dem anfänglichen Strömungszustand, den Eigenschaften des Rohrleitungssystems und den Bedingungen für die Entstehung des transienten Vorgangs ab. Durch die plötzliche Änderung der Strömungsgeschwindigkeit kommt es zu einer Reihe schneller Druckwechsel und einer Zunahme der hydraulischen Stoßkräfte. Die Leitung vibriert heftig und erzeugt laute Geräusche. Dieses Phänomen wird als Druckstoß bezeichnet. Im Alltag begegnen wir häufig Situationen, in denen Wasserleitungen heftig vibrieren und Geräusche verursachen – dies ist ein typisches Beispiel für einen Druckstoß. Diese heftigen Vibrationen führen dazu, dass der Reed-Kontakt innerhalb kürzester Zeit häufig ein- und ausschaltet und so eine große Anzahl von Impulsen erzeugt. In Fernmesssystemen wird die Ungenauigkeit der Wasserzählerimpulse hauptsächlich durch die drei oben genannten Gründe verursacht. Diese Umstände haben die Entwicklung von Fernmesssystemen erheblich behindert. Stellen Sie sich vor, die Qualität und Aufzeichnung der Sensoren am Messpunkt sind unzuverlässig – welchen Nutzen hat dann ein fortschrittliches System? Die Ursachen von Druckstößen sind äußerst komplex und hängen unter anderem mit der Reibung der Rohrwand, dem Druck und der Durchflussrate zusammen. Eine grundlegende Lösung ist nicht möglich. Überflüssige Druckstöße lassen sich jedoch herausfiltern. Nehmen wir einen Wasserzähler mit einem Durchmesser von 25 mm und einem üblichen Durchfluss von 0,35 m³/h. Bei maximalem Durchfluss (0,35 m³/h) benötigt der Reed-Kontakt 0,17 Minuten, um 0,01 m³ Wasser zu verbrauchen. Angenommen, der Winkel zwischen Permanentmagnet und Reed-Kontakt beträgt 40 Grad, dann benötigt der Reed-Kontakt bei maximalem Durchfluss 0,19 Minuten, um einen Druckstoß zu erzeugen (Öffnen, Schließen, erneutes Öffnen). Daher muss die Impulsbreite größer als 0,19 Minuten sein; andernfalls wird der Druckstoß als Fehlimpuls gewertet. In der Praxis reicht eine Impulsbreite von 5 Sekunden jedoch aus, um Rauschen herauszufiltern. Sowohl in der Hardware als auch in der Software lassen sich bestimmte Prüffunktionen konfigurieren, um Fehlimpulse zu eliminieren. Dies gewährleistet eine höhere Genauigkeit der vom Eingangsbereich erfassten Daten. Die Qualität der derzeit im Inland hergestellten Fernwasserzähler ist besorgniserregend und behindert die Entwicklung von Drei-Meter-Fernübertragungssystemen sowie den Fortschritt intelligenter Wohnanlagen erheblich. Wir hoffen, dass Hersteller von Fernwasserzählern aktiv Forschung betreiben, um Installateuren und Endverbrauchern qualitativ hochwertige Fernwasserzähler anzubieten und so die Entwicklung von Drei-Meter-Fernübertragungssystemen zu fördern.