迄今为止，智能水表计量技能专心于通讯网络——将水表计数传输至供水公司;一起，大多数水表的精度现已引起高度质疑。现在用水计量精度不高、价值贵重，远未满意涌现出的IoT技能，不能为水办理带来任何利益;远远不能协助人类真实了解清水流向了哪里。
幸亏的是，咱们现已做好革新预备：有一种固态水表新技能，比传统机械水表精度更高、更为牢靠。这便是超声固态规划，现已预备好迎候IoT年代的到来。
水计量的长时刻状况
现在实施的水表规范现已数十年未经修订，答应体系中有许多的糟蹋;不要求水表丈量每天360加仑以下的损耗率。这是当今机械水表的实在约束。一起也难以确保这些水表在恣意时刻周期的精度。幻想一下每天360加仑实践上有多少水!依照这种“滴漏”速度，不到两个月就能灌满一个20,000加仑的游泳池，满意400至700个成年男性每天的饮水量，够每天冲60次马桶，或许每天洗澡4次、每次10分钟。
这是在散播惊惧吗?咱们仅仅是盯紧政府机构的规范以及制作惊惧、置疑和不信任心情吗?非也。漏泄形成清水糟蹋是不争实际。在美国，每年因为漏泄形成的水资源糟蹋到达1万亿加仑;有10%的家庭每天滴漏的水至少为90加仑。根据谨慎研讨的预算数据标明，“在发展中国家，供水体系中挨近一半的水量经过漏泄、偷盗以及办理不善或污染等途径被损耗”。全球规模内，有很大份额的清水在到达目的地之前被损耗。
真是悲惨剧!假如咱们不知道如此多的清水都流向了哪里，怎么能够想到更高效的供水办法?假如咱们不能精确判别建筑物是否正在漏泄到达一个游泳池的水量，怎么做出正确的决议计划?咱们为什么会身陷如此景象?
运用机械表丈量水量
不存在什么诡计，流量丈量的确很困难。水量丈量的最简略办法正是运用了数十年的办法——运用机械水表。水表内有一个涡轮，其旋转与水表中经过的水量成份额，然后确认水流量。虽然这种办法使供水公司能够针对每户的大致用水量进行收费，但存在缺点。因而，机械水表的不精确约束了咱们精确判别糟蹋掉的水去了哪里，也约束了用水办理进入现代化阶段的才干，包括IoT。
现在运用广泛的传统机械水表存在两项严峻缺点。第一项是纯物理方面：水表中的旋翼需求一个最小流量才干旋转。旋翼具有必定的根本阻力，有必要战胜该阻力才干确保在呈现水流时进行旋转。这是当今水表丈量规范背面的驱动力，现行规范实践大将精度底限约束到?加仑每分钟(即360加仑每天)。
机械水表的第二项严峻缺点是污染。幻想一下厨房或浴缸水龙头上的滤网。自从装置以来，您从前看到滤网真实洁净过吗?滤网上很或许满是令人恶心的杂质沉积。现在幻想一下选用机械旋翼的水表问题。水表一般的测验要求为在预期量程规模内的精度到达1%。但是，水中的杂质沉积及其它腐蚀元件将很快约束任何机械水表的精度。实践上，最近对机械水表的研讨标明，各种水表中有高达89%的份额是不精确的。机械水表在短短两年内即超出校准规模。机械水表发生毛病时，一般表现为“变慢”，意味着供水公司不能精确丈量得知水流向了何方。跟着时刻推移，供水公司就要承当必定未能收费的水损耗;为确保盈余(咱们以上所述的底限)，供水公司就有必要分摊糟蹋的费用，即一切用户分摊丢失的水。
运用固态水表进步丈量精度
那么，已然机械水表存在这样的缺点，有什么代替计划呢?清楚明了，固态水表有助于处理污染问题。现在的流量计量范畴有两种典型的固态计划。
第一种固态计划是电磁式。从本质上讲，在传导性液体中发生磁场并检测;磁场与液体流量成份额。实践运用中，电磁式水表的精度能够十分高，但要求用高精度ADC以完成丈量精度，而且功耗较大、本钱一般较高。虽然这种精度(以及功耗和BOM本钱)关于分布式水表或参阅水表或许有用，但关于住所水表或一般水表并不实践。
第二种固态计划选用超声脉冲丈量水流量。其根本原理便是水管中的两个压电元件经过水发送和接纳超声脉冲。经过水表的水流将进步或下降超声脉冲的速度。另一侧的传感器接纳和剖析脉冲，确认压电变送器上接纳到的模仿信号的相位改变，据此核算水流量。因为运用当今的高精度、高速ADC和DSP处理器接纳超声脉冲信号、转化并确认水流量，所以办理此类脉冲丈量的传统技能本钱较高、功耗较大。本钱和功耗再次成为运用这种办法丈量水流量的绊脚石。
鉴于这种状况，还有人古怪为什么住所水表简直满是机械式吗?所以，咱们没有看到水流量普适丈量也就毫不古怪。此外，咱们也没有看到根据例如热水体系、喷洒体系、淋雨、天然气、煤气罐以及其它消费设备的流量计量，除非流量丈量的功耗和本钱下降。
为群众带来高精度、经济实惠的水丈量计划
已然固态水表功耗大、本钱高，水流量丈量停留在20世纪，无法支撑IoT就毫不古怪。毫无疑问，咱们需求高性价比、高动力功率的固态技能来精确丈量液体流量。
现在，咱们讨论一下时刻至数字转化器(TDC)。TDC是接纳开端和中止信号并精确丈量时刻差的电路。听起来很简略，但假如我告诉您要求高精度丈量皮秒级的时刻差而且不要求THz (1,000GHz)时钟，又会怎么?而且耗流只要微安级呢?
图1.流量计内的阀芯体是液体流经的管道。关于超声流量计，阀芯体包括压电元件和反射镜，发生、吸收和反射超声波。
根据TDC的超声流量计(图1)依然运用压电元件在上行和下行方向发送信号，并丈量时刻差(TDC电路的效果)。但是，需求对“开端”和“中止”信号进行许多调度，以取得高精度丈量，例如压电元件驱动器、扩大接纳信号，以及温度补偿。此外，经过添加定制操控逻辑来履行多种功用：发送和丈量多个脉冲、在第一个压电元件信号时牢靠触发、记载历史数据、处理校准数据以及在唤醒体系微操控器之前贮存多条记载，可显着进步体系精度(图2)。
图2.高度集成MAX35101流量计SoC的方框图。留意模仿前端(AFE)中的集成TDC丈量电路和模仿信号调度。
MAX35101流量计片上体系(SoC)战胜了固态流量计的功耗和本钱问题，有助于遍及高精度流量计量。器材集成TDC丈量电路、模仿信号调度，以及完成极高精度计量所需的微型DSP和逻辑;处理了迄今为止阻碍盯梢水糟蹋或参加21世纪IoT的一切问题。
该技能的实际利益有哪些?许多，许多…
– 进步精度。现行的计量规范要求精度到达?加仑每分钟的低流量。MAX35101在1/16加仑每分钟的流量下可到达1%精度，这也是现在提议的丈量水平，可检测低得多的流量(无需1%的精度即可检测到漏泄)。
– 延伸运用寿命。超声固态流量计没有运动部件，不容易受腐蚀或杂质沉积的影响，而这些原因会形成机械式水表很快超出校准规模。这些水表在现场的作业寿命长得多，一起确保精度。
– 改进具有本钱。运用机械式水表时，精度会逐步变差，或许您需求每几年就替换水表。固态水表的作业寿命长得多。供水公司将会发现其运营本钱直线下降，节约了保护和替换水表的费用。
– 改进BOM本钱。超声流量计SoC只需很少的器材即可履行高精度动力丈量;与其它需求DSP处理器和高精度ADC的固态计量技能比较，这是十分显着的优势。
– 低功耗。流量计SoC仅给流量丈量体系添加几个毫安的功耗，所以不会形成电池本钱添加。供水公司还能减小电池尺度——又能节约本钱。
脱节传统水计量办法
我很想知道我的淋浴器或洗碗机或洗衣机究竟运用了多少水量。我期望能够检测到喷洒体系中的漏泄或过多的流量。就在前几天我刚刚替换了一个形成管道损坏的喷头。在我发现并替换喷头之前，每天早上有多少水从该管道流出(糟蹋水而且杀死植物)。
MAX35101流量计SoC完全能够应对这些应战，器材功耗低、运用寿命长，所以布置起来很廉价。器材尺度细巧、高度集成，精度足以满意日益凸显的低流量漏泄检测要求。现在，水能够参加IoT了。
咱们能够预见在不久将来完成普适计量吗?我对此坚信不疑。欢迎来到21世纪。
