無線汙泥（ní）回流（liú）流量（liàng）計在寒區供暖係統的應用

摘要：當下中國能源短缺，尤其是以煤炭，石油為代表的傳（chuán）統能源更加稀缺。近年來我國國民經濟高速增長，各行各業的高速發展導（dǎo）致（zhì）了**煤（méi）炭需求的激增。中國寒旱區（qū）麵積約占國土總麵（miàn）積的 2/3，冬季需要供暖的地區數量龐（páng）大。現有能源條件下，提高供暖效率，改善供暖效果變得意義重大。基於 LoRa 技術的無線流量計可以實（shí）現供暖管道數據的遠程實（shí）時傳輸，改（gǎi）變了以往供暖管道（dào）數據（jù）采集不及時，不充分的難題，減少了供暖（nuǎn）管道管理人（rén）員的工作量。供暖係統出現問題時，流量計可以即時反映（yìng）給管理（lǐ）人員並且給管理人員提供維修數據，方（fāng）便了寒區供暖係統的管理，大大減少能源使（shǐ）用中的浪費，提高了供暖（nuǎn）過程中能源的利用效率。
基於 LoRa 技術的無線（xiàn）流量計在汙泥回流流量計內部安裝 LoRa無（wú）線數傳模塊數據發送端（duān），在用（yòng）戶計算機設備上接入 LoRa 無線數（shù）傳模塊數（shù）據接收端（duān），並配套軟件。這種（zhǒng）流量計*大地區別於傳統液晶顯示器流（liú）量（liàng）計，具有其獨特（tè）的（de）優勢：投入成本低，擴展靈（líng）活性（xìng）大，跨越空間（jiān）阻礙。它可以將流量計所（suǒ）測數據**傳遞到管理人員的計算機終端。一名管理人員足不出戶就可以在其（qí）辦（bàn）公室（shì）內實現（xiàn）對整片供暖區域的監測管理。基於 LoRa 技術的無線流（liú）量計是物流網技術在供暖係統的創（chuàng）新性應用。由於其具有（yǒu）數據傳輸的即時性和快捷性，這種（zhǒng）流量計在寒區供（gòng）暖（nuǎn）係（xì）統中具有廣泛的應用前景。
1 無線（xiàn）流量計的工作原理（lǐ）
1.1 基本結構
1.1.1 將磁場設置到汙（wū）泥回流流量計的管道兩端，依據法拉*電（diàn）磁感應定律，當（dāng）有液體在管道中流動時，相當於導體在做（zuò）切割磁感線運動，會在（zài）兩個檢測電*上產生感應（yīng）電勢，感應電勢的大小與流速成正比。汙泥回流流量計的密封性（xìng）能好，而且（qiě）測量過程（chéng）中不與流體接觸，不影響流體的自由流動。汙泥回流流量計由流量傳（chuán）感模塊和信號轉換模塊兩部分組成，傳感（gǎn）器可以將流量（liàng）數（shù）據轉換為感應電勢，信號轉換器把電（diàn）磁傳感（gǎn）器輸出（chū）的毫伏級電壓信號放大並（bìng）轉換（huàn）為可被工業儀表接收的標準直流電源，電壓或脈衝信號（hào）輸出，以便與儀器及調節器配合，實現（xiàn）流量的指示，記錄和運算。1.1.2 LoRa （Long Range），為低功耗（hào）廣域網（LowPowerWide Area Network） 通信技術（shù）的一種，LoRa 無線技術（shù）的（de）出（chū）現，改變了關於傳輸距離與功耗（hào）的（de）折中考慮方（fāng）式，不僅可（kě）以實現遠距離傳輸，並且同時具備低功耗，低（dī）成本的優（yōu）點，與 WiFi藍牙、ZigBee 等技術相比（bǐ），真正實現了大區域物聯（lián）網（wǎng）低成本全覆蓋。LoRa 設備的傳（chuán）輸（shū）距離在城鎮可達 2-5 千米，在郊區可達 15千米。LoRa 無線技術相比於 NB- U/ r 技術，特點更加突出，是更加適合企業部（bù）署的一種物聯網技術。LoRa 的覆蓋距離要比（bǐ） NB- loT 更遠，抗（kàng）幹（gàn）擾（rǎo）能力（lì）更（gèng）強，由於低功耗采用空中喚（huàn）醒技術，這比縮減數據幀更加具（jù）有實際意義，針對供暖管道的部署環境複雜，綜合考（kǎo）慮，LoRa 更適（shì）合在寒區供暖係統中使用。
1.2 工作原理。
基於 LoRa 技（jì）術的（de）無線流量計由控製，計量，通信，電源，存儲五個模塊組成。以汙（wū）泥回流流量計為（wéi）主（zhǔ）體的計量模塊將采集到的供暖管道數據發送到通信模塊，基於 LoRa 技（jì）術的通（tōng）信模塊將流量數據存儲並且發送到由管理人員監控的（de）控製模塊，管理人員（yuán）通過控製模塊和通信模塊向流量計發送指示。電源模塊是無線流（liú）量（liàng）計的能源中心（xīn），可以為流量計（jì）的其他模塊提供動力支（zhī）持。流量計安裝完畢後可在小區內形（xíng）成控製（zhì）網絡，網絡示意圖如圖 1 所示。

2 無線流量計的優勢
2.1 流量計內沒（méi）有可動部件，測量流體流量時無能量損失，無機械慣性（xìng），所（suǒ）測得流量數據（jù）受流量計本身影響較小（xiǎo），反應十分靈敏。
2.2 測量範圍廣，量程比大部分（fèn）為幾十到一百比一，流速可測範圍為 0.3 到 10 米每秒。
2.3 流量計外接 LoRa 無線射頻模塊，可將流量數據通（tōng）過無線信號傳送給幾公裏範圍內的供暖管道管理人員。
2.4 LoRa 技術在同樣的（de）功（gōng）耗條件下比其他無線傳輸方式傳播的（de）距離（lí）更廣（guǎng），它在同樣的功耗下比傳統的無線射頻技術（shù）距（jù）離擴大（dà）三（sān）到五倍（bèi），真（zhēn）正實（shí）現低功耗（hào）和遠距離（lí）的統一。
2.5 安裝方便，施工簡單，克服（fú）了傳統電纜傳播信號的操作（zuò）困難，安裝易受環境影響的缺點，更加適用於寒（hán）區複雜的小區供暖係統。
3 無線通信流量計的安裝
3.1 流（liú）量計安裝地點說明
3.1.1 傳感器不可安（ān）裝在供暖管道頂點水平（píng）管段上，管段（duàn）*高處易集聚氣體（tǐ），易形成負（fù）氣壓從而影響流量計（jì）所測（cè）數據的準（zhǔn）確性；
3.1.2 避免將汙泥回流流量計安裝在（zài）電（diàn）動（dòng）機、變壓（yā）器和其他強電源（yuán）附近，安裝位置應遠離強磁（cí）場，安裝位置附近應無動力設備或磁力啟動等；
3.1.3 安裝（zhuāng）位置應使汙泥回流流量計盡量避免陽光直曬（shài）；
3.1.4 安裝時注意 LoRa 無線射頻模塊發送端與接收端的距離，距離（lí）不宜超過或（huò）接近安裝允許距離。
3.1.5 留（liú）足必要（yào）的安裝及（jí）檢修空間。
3.2 流量計安裝過程中注意（yì）事項
3.2.1 無線通信汙泥回流流量計結構為一個整體，安裝（zhuāng）過程整（zhěng）體並不複（fù）雜，隻是電氣和 LoRa 無線射頻（pín）模塊與計算機連接方麵的要求較嚴格，過程較為繁瑣；
3.2.2 傳感器、轉換器、LoRa 無線射頻模塊、電腦軟件是成套包裝，配（pèi）套使用，不可隨意更換；
3.2.3為了保證測量精度，在閥門、彎頭、變徑、三（sān）通（tōng）等影響介質狀態穩定的管段上，流量計應安裝在前 10D 後 3D 的（de）直管段，條件實在不能滿足時，上遊直管段*少不能低於 5D。3.2.4 管（guǎn）路上的設置的手動閥或自動閥（fá）應安裝在流量計水流下（xià）遊，避免（miǎn）由於（yú）水通過閥門時狀態發（fā）生變化，從而影響（xiǎng）測量精度。
3.2.5 安裝時應保（bǎo）證流量計（jì）測管管道內充滿水，避免在管道內聚集氣（qì）泡，否則流量數據的精度會受（shòu）到（dào）影響。
3.2.6 安裝（zhuāng）完畢後，注意進行數據通信的調試，和（hé） LoRa 軟件的（de）兼容性測試。
4 無線流量計（jì）的故障分析
無線流量計在生產運行中常（cháng）常會出現以下三（sān）類故障，*一類一是由於儀表本身故障造成的儀表指示錯誤（wù），包括儀表的結構件或元器件損壞等；*二類是由於安裝過程沒有嚴格按照要求，儀表安（ān）裝環境或（huò）安（ān）裝不規範造成的故障，例如傳感器上下遊（yóu）安裝直管段不滿足要求（qiú），被測介質沒有充滿管（guǎn）道，測量環境存在電磁幹擾等。三是 LoRa 無線模塊在工作時信號收到幹擾（rǎo），數（shù）據傳輸的穩定性收到影響。
針對*一類故障，*先要做到運輸和安（ān）裝（zhuāng）過程中輕拿輕放，尤其注意保護流量計（jì）傳感器和 LoRa 無線射頻模塊（kuài）這些精密的（de）部分，在安裝完畢後注（zhù）意做現場測試，在使（shǐ）用過程中注意及時（shí）檢修。*二類故障主要（yào）由安裝過程的不規範導致，針對這類故障，要確保安（ān）裝過程的每一步（bù）都嚴格按照安（ān）裝規範，注意（yì）上文中提到的常見問題。*三類故障往往是由於流量計信號發射端與接收端距離（lí）過長所致，因此（cǐ）為了確保數據傳輸的穩定，把使用距離限製在穩定距離內就顯得尤為（wéi）重（chóng）要。
結束語
基於 LoRa 技術的（de）無線流量計將（jiāng）新型的物聯（lián）網技術與傳統的汙泥回流流量計相結合，這種智能流量計在寒區供（gòng）暖係統中的使用大大提高了供暖管道管理人員的工作效率，把以（yǐ）前繁瑣的暖氣檢修（xiū）工作（zuò）變成工作（zuò）人員在電腦前的操作，大大減少了資源浪費，提高了供暖效率，這種新型流量計必將在我（wǒ）國構建資源節約型社會（huì）進程中（zhōng）發（fā）揮重要作用。

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