智能水表的應用現狀及發展趨勢

王秀文*

（武漢漢水計量科技有限公司，湖北武漢，430071）

智能水表的應用現狀及發展趨勢

王秀文*

（武漢漢水計量科技有限公司，湖北武漢，430071）

智能水表在產品的計量性能提升和使用功能拓展等方面有著傳統水表無法比擬的優越性，是現代化城市發展的必然趨勢，本文簡述智能水表的定義及種類，分析了智能水表的應用現狀，并展望了智能水表的發展趨勢。

智能水表；應用現狀；發展趨勢

引言

隨著我國城鎮化建設的速度加快，自動化與智能化逐漸成為了各行業研發的主流選擇。智能水表是一種以微電子技術、計算機信息技術、傳感技術等為基礎的新型水表產品，是近十年來發展異常迅速的水表新品種。

按照智慧城市中智慧水務的建設要求——由原來的粗放型管理向精細化管理邁進，水司需要運用現代的科技改變供水管理模式，提高服務水平。智能水表可以大大提高供水管理部門的工作效率，有助于節約人工成本，同時還能為自來水管網漏損提供相關數據，降低水司的產銷差，實現更科學合理地管理。

智能水表在產品的計量性能提升和使用功能拓展等方面有著傳統水表無法比擬的優越性，是現代化城市發展的必然趨勢，受到很多自來水公司和水表行業企業的廣泛關注。本文總結了智能水表的應用現狀，并根據水表使用情況對智能水表的發展趨勢進行評估和預測，為自來水公司選用合適的智能水表產品提供幫助，為水表企業把握智能水表的發展方向提供參考。

1 智能水表概述

所謂“智能水表”，可以將其定義為：以準確可靠的傳感與信號處理單元（當前還包括使用非常廣泛的高性能葉輪式或活塞式流量傳感機構及機電轉換裝置）、內置嵌入式計算機系統和算法、各類輸入－輸出接口及（或）電控執行器等為平臺，具有或部分具有流量參數檢測、數據處理（如：濾波、運算、統計、存儲、自校等）、數據通信、數據顯示、電控閥受控啟閉以及網絡接入等功能的全新電子水表產品[1]。

根據國標GB /T 778—2007 “水表”產品標準的分類，智能水表可以分為“帶電子裝置的機械水表”和“電子水表”兩大類。帶電子裝置的機械水表按照水費收取方式分為預付費水表和電子遠傳水表兩大類，其共同特點是測量水流的傳感器仍采用普通水表，通過在水表的讀數盤指針或齒輪組的某個位置安裝傳感元件，將原水表的機械讀數轉換成電信號數據，然后進行采集、傳輸和儲存，按結算交易方式的要求自動或人工進行控制。因為它們的基表都是采用的速度式水表，所以按照水表的原理分類他們還都屬于速度式水表一類，只是在讀數方式、指示機構等方面進行了改進，增加了預付費、遠傳讀數等自動化抄表系統功能，而計量機構、傳動方式還是機械式的，水表的準確度（精度）等級和普通機械水表一樣，都是2.0級。

與上面兩類智能水表不同的產品是電子水表，“智能水表2.0”時代的主打產品。所謂電子水表，就是流量傳感部分不含機械運動部件的水表，國外也有稱其為“固態水表”( Solid StateWater Meter)[2]。水表流量傳感器主要采用無機械運動部件的電磁、超聲、射流等流量傳感器。這些傳感器具備流量測量范圍寬、測量準確度和可靠性高、使用壽命長、壓力損失小、長期工作穩定、微功耗電池供電等特性[1]。

2 智能水表的發展現狀

2.1 帶電子裝置的機械水表

現階段，為了響應一戶一表、階梯式水價的節水政策，也為實現更科學更合理地供水管理，帶電子裝置的機械水表發展很快，已大量投入使用，隨著水務需求的提升，帶電子裝置的機械水表所占比重也將逐步提高。

針對長期困擾我國供水部門“抄表難，收費難”的問題，國內自來水公司開始引進使用預付費水表。預付費水表采用“先付費后用水”的管理模式，按照儲值卡技術分為IC卡水表、TM卡水表、代碼水表三種形式，俗稱卡式水表。下文以IC卡智能水表為例，說明預付費水表工作原理以及優缺點。

按照標準CJT 133-2012 ，IC卡水表的定義是：以帶有發訊裝置的冷水水表為流量計量基表，以IC卡為信息載體，加裝控制器和電控閥所組成的一種具有結算功能的水量計量儀表。其工作原理是首先通過管理機將用戶及水表的有關資料錄在一張IC卡上，由水表的數據存儲單元讀取IC卡上的資料，如正確無誤后，電動閥門就打開供水，而水費的計收，則通過信號采集單元將用水量收集過來，通過微電腦自動計算水費和剩余水量，在顯示單元上顯示出來，當用戶的卡中的剩余水量少于微電腦設置的最小值時，則通過電動閥門自動停水，待用戶再次購水后，將IC卡資料重新輸入數據存儲單元，電動閥門又再次打開供水[3]。

目前在線的使用電池的IC卡預付費水表，數據交換從“接觸式”發展到“非接觸式”，供電從“內藏鋰電池”發展到“用戶自行可更換普通電池”方式。IC卡水表最大的優勢是用戶預先繳費，很大程度減輕了供水管理部門的負擔，節約人力成本，提高水費的回收率。此外，IC卡水表安裝簡單，與普通水表方式基本相同，不需要架設線路和無線電資源，也不需要傳輸設備，因此，相對于遠傳水表，不但解決了收費問題，還一并解決了設備接線問題。但是，IC卡水表還存在以下問題：

（1）采用電機球閥，功耗大，電池壽命短；

（2）水表都是在出廠前設置好的，無法升級，難以適應價格調整；

（3）IC卡可被解密，開放式的讀寫窗口易受攻擊，造成控制系統失效，難以取證認定，極易發生糾紛；

（4）水里的泥沙、水銹會導致關閥不到位，開閥困難，質量不穩定，從而導致質檢、維修等售后服務負擔加重，后期維護服務隊伍龐大；

（5）無法掌握其運行狀態，并對其進行動態管理。

電子遠傳水表相對于預付費水表，具有方便擴展、運行穩定、動態管理等優勢，其定義是具有水流量信號采集和數據處理、存儲、遠程傳輸等功能，輸出信號為數字信號的水表。電子遠傳水表分脈沖式遠傳水表和直讀式遠傳水表兩大類，脈沖式遠傳水表因為需要連續供電、讀數依賴初值等問題，目前已經基本處于被淘汰的狀態。

直讀式遠傳水表的最大特點是只需在抄表瞬間供電，擺脫了脈沖式遠傳水表離開電源便無法工作的難題，并且直接讀取表計的窗口示值，不是累計脈沖數，沒有累計誤差，可以保證水表機械讀數與電子讀數完全一致。其工作原理是由水表自帶電子模塊完成信號采集、數據處理、存儲，并將數據通過通信線路上傳給中繼器或手持式抄表器，表體采用一體設計，它可以實時的將用戶用水量記錄并保存，每塊水表都有唯一的代碼，當水表接收到抄表指令后可即時將水表數據上傳給管理系統。遠傳水表按照數據傳輸的介質不同，分為有線遠傳和無限遠傳兩種。

有線遠傳水表是利用電纜將水表的計量數據傳輸到電子數據采集器，需要架設專門的線路和中繼設備，布線和線路維護成本高，不適合分散安裝的水表。對于水表出戶集中安裝的水表，雖然減少了水表到集中器的線路布線，但集中器之間、上傳設備等，仍然存在布線、供電、成本、維護的諸多難題。

無線遠傳水表是利用無線收發模塊將水表計量數據傳輸到電子數據采集器，解決了架線問題，但又帶來了無線電資源和電池等新的問題。而且，雖然無線遠傳水表是獨立的，安裝也相對于有線遠傳水表簡單得多，但是，無線信號的傳輸復雜性，遠遠超過有線遠傳，在中國復雜的樓群中，要實現可靠數據傳輸，將存在諸多不確定的因素，可靠性存在問題。

2.2 電子水表

帶電子裝置的機械水表由于仍然使用機械水表作為基表，流量傳感器沒變，水表計量性能沒有顯著提升。而電子水表是一種無機械運動的水表，其流量傳感技術更優異、更先進。相比較有運動的流量傳感技術，無運動部件的固體式新型傳感技術在當前的智能水表中發展較為迅速，它改變了傳統運動型流量傳感技術出現的誤差曲線難以校正，計量數據輸出轉換困難的問題，尤其是克服了在水質條件較差的環境中提高產品壽命降低，測量有失精準的問題[4]。

這些感應式水表在智能化方面相對于傳統機械水表有著無可比擬的優勢，且幾乎無壓力損失。但也有其局限性，如量程較小，易受管振、供電條件、電磁環境干擾，其次還有難題，即大口徑流量計的周期檢定和現場測試問題，目前尚未得到有效的解決[5]。

3 智能水表的發展趨勢

隨著社會的發展，科技創新不斷涌現，智能水表進入高速發展時期，發展方向也逐漸清晰，歸納起來有以下幾個方向：

（1）水表計量更加精準，計量范圍寬，改善小流量測量特性。水表作為一種計量工具，首要發展方向便是計量性能。目前使用較多的智能水表，帶電子裝置的機械水表有著同普通機械水表一樣的計量缺陷，即壓力損失大，儀表非線性特性校正困難，產品在寬量程低流量區的測量精度不高，因此必須發展更先進的流量傳感技術，如超聲、電磁、射流等。

（2）水表產品更加可靠，使用壽命更長。目前IC卡表以及無線遠傳水表的主要問題都包含電池問題，電池壽命直接使水表的信號以及可靠性受到影響，必須突破水表供電電池容量與體積難關，發展新電源、快速充電和各類低功耗設計新技術、新方法。

（3）水表接入互聯網，實現更智能更科學的管理。目前NB-IOT窄帶物聯網由于低功耗低成本的優勢，發展勁頭強勢，水表接入物聯網，不僅可以完成傳統的自動抄表、網絡閥控功能，還可以聯合其他管網傳感器，參與到供水自動調度、管網滲漏水檢測與定位、水質在線監控、終端設施工況監測、管網地理信息系統、供水系統自動化、信息化和智能化管理等工作。

4 結束語

可以預見，智能水表將隨著社會發展而快速發展，其開發方向將朝著更準確化、電子化、物聯網方向發展，智能水表將在今后的供水調度、管網滲漏檢測與定位等方面發揮重要的作用。自來水公司應本著經濟、合理、適用的原則，在實踐中應根據實際情況，有針對性的使用各種不同的智能水表產品，滿足科學合理的管理要求。水表企業應與時俱進，緊緊抓住新機遇，重視水表產品與技術的轉型升級，重視物聯網，以期開發更簡單更易用的智能水表，滿足社會需求。

[1]姚靈.我國智能水表技術標準體系的研究與構建[J].中國標準化,2013,(7):66-70.

[2]王宗輝,張世豪,姚靈.智能水表技術及發展趨勢[J].儀表技術,2014,(6):45-48.

[3]王丁磊,吳杰.智能水表的發展現狀[J].工業計量,2010,20(1):21-23.

[4]郭惠均.智能水表核心技術分析[J].工業技術,2012,(20):49-51.

[5]周雪峰.我國水表現狀與發展趨勢分析[J].中國高新技術企業,2010,(25):99-100.

Application Status and Development Trend of Smart Water Meter

WANG Xiuwen*
(Wuhan Hanjiang Metrology Technology Co.,Ltd.,Hubei Wuhan,430071,China)

Smart water meter has many moreadvantages than traditional water meterin the measurement performance improvement of product and functional expansion.Smart water meter is the inevitable developmentaltrend of modern city.It has described the definition and types,analyzed the application status and prospected the development trend of smart water meter.

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TH814

A

1672-9129(2017)04-0099-03

王秀文.智能水表的應用現狀及發展趨勢[J].數碼設計,2017,6(4):99-101.

Cite：WANG Xiuwen.Application Status and Development Trend of Smart Water Meter [J].Peak Data Science,2017,6(4):99-101.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.025