智能水表與管理應(yīng)用

彭建雄 劉陽 趙巖 蔡曉清 劉松

摘要：隨著時代的不斷發(fā)展信息化行業(yè)越來越普及，以互聯(lián)網(wǎng)通信為特征、實現(xiàn)遠程傳輸控制的智能遠傳水表產(chǎn)品及技術(shù)逐漸成熟，標志著供水行業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代已經(jīng)到來。

針對目前互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)的時代特點，供水行業(yè)中逐漸興起智能遠傳水表。從目前遠傳智能水表具有代表性功能包括遠程數(shù)據(jù)傳輸、遠程控制閥門、設(shè)置階梯水價等。其中關(guān)鍵技術(shù)在傳輸控制過程。根據(jù)智能遠傳水表的基本特性，提出了面向供水行業(yè)，可以滿足使用范圍較大數(shù)量的遠傳智能水表提供穩(wěn)定供水、遠程實時閥控和預(yù)付費方式等功能，可以滿足業(yè)務(wù)基本需求。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng);智能水表;管理應(yīng)用

從20世紀末至今，智能遠傳的概念在被提出后不斷發(fā)展與進步。根據(jù)《封閉滿管道中水流量的測量飲用冷水水表和熱水水表》2007年版“水表準則”國家標準的發(fā)布，為推動我國智能水表產(chǎn)業(yè)的規(guī)范發(fā)展起到了極為重要的作用。傳統(tǒng)水表基本采用人工現(xiàn)場抄表的方式，其工作效率低、勞動強度大、誤抄、漏抄現(xiàn)象客觀存在，同時因入戶抄表而影響用戶隱私也是抄表工作的老大難問題。

智能遠傳水表通過水表通訊單元輸出采集數(shù)據(jù)通過智能表綜合集管理系統(tǒng)，無需人工干預(yù)就可以完成準確、可靠且持續(xù)的計量工作，這是智能水表的基本功能特點。而“互聯(lián)網(wǎng)+”將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新與實踐深度融入于供水行業(yè)及各行各業(yè)中，極大地提升了供水行業(yè)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力。

通過結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+智能水表，智能水表可以實現(xiàn)自動化計量、遠程閥門控制、網(wǎng)上支付、居民用水統(tǒng)計與查詢、數(shù)據(jù)分析、消息通知、節(jié)水管理等功能，為供水行業(yè)帶來便利也是服務(wù)的變革和進步。

一、遠程智能抄表的關(guān)鍵技術(shù)分析

智能遠傳水表引用了物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、軟件工程和信息化管理等多個關(guān)鍵技術(shù)概念。

（一）物聯(lián)網(wǎng)

“物聯(lián)網(wǎng)概念”建立在“互聯(lián)網(wǎng)概念”是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，是將其用戶端延伸和擴展到物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。智能水表的遠程管理系統(tǒng)平臺正是實現(xiàn)了智能水表、集中器、服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸通信，在城區(qū)實際供水應(yīng)用中形成了城市級別的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

（二）網(wǎng)絡(luò)傳輸

集中器發(fā)送抄表或閥控指令到指定水表后，智能水表執(zhí)行指令將執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)通過有線或無線的數(shù)據(jù)傳輸方式，經(jīng)過采集器中繼回傳給集中器，然后再通過集中器傳輸?shù)狡脚_服務(wù)器進行指令報文的解析和處理，完成一次自動抄表操作。在整個通信過程中數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸是非常重要的一個技術(shù)點。

（三）軟件工程和信息化管理

智能表綜合管理系統(tǒng)平臺是一個比較典型的管理系統(tǒng)軟件，智能表綜合管理系統(tǒng)從水表環(huán)境的搭建、調(diào)試開始到整個平臺業(yè)務(wù)的形成，系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息管理，包括實際運行過程中的統(tǒng)計分析等，都與信息化管理息息相關(guān)。

（四）智能水表物理結(jié)構(gòu)及通信過程

智能水表通過有線或者無線的組網(wǎng)方式，每天固定時刻會保存水表讀數(shù)、水表電量、閥門狀態(tài)等數(shù)據(jù)，待集中器到指定時間發(fā)送釆集指令后，水表數(shù)據(jù)經(jīng)過采集器到集中器，然后通過集中器對主站的有線連接、WIFI、GPRS等互聯(lián)網(wǎng)連接方式，每天將數(shù)據(jù)批量發(fā)送至采集服務(wù)器主機，完成每天的定時上報任務(wù)。服務(wù)器接收所有集中器上報過來的水表數(shù)據(jù)并解析后存入數(shù)據(jù)庫，完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的釆集和解析過程。

二、智能表綜合管理平臺總體設(shè)計

智能表綜合管理系統(tǒng)主要內(nèi)容包含了智能采集終端（智能表）、集中處理傳輸設(shè)備（集中器、采集器）、數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)（無線、有線）和智能表綜合管理系統(tǒng)（服務(wù)器、軟件系統(tǒng)）。智能表綜合管理系統(tǒng)的主要包含以下幾大功能模塊：

（一）抄表查詢，智能遠傳水表平臺能夠記錄系統(tǒng)中水表每天的上報情況和歷史上報記錄，時間具體準確到年月日時刻，可以根據(jù)每日上報歷史進行水表的用量分析。

（二）維護管理。智能遠傳水表平臺具有對系統(tǒng)中異常狀態(tài)設(shè)備和異常水表的統(tǒng)計和明細查詢功能，且要具備通信過程中與系統(tǒng)對接時通信調(diào)試的功能，以便能夠直觀地看到系統(tǒng)的底層報文數(shù)據(jù)傳輸情況，查找錯誤的發(fā)生原因，確保在系統(tǒng)癱瘓無法操作時根據(jù)數(shù)據(jù)的解析情況做出最快、最準確的判斷，從而保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運行。

（三）閥控管理。基于供水服務(wù)需要，對日常運營過程中費用不足的用戶或者特殊情況需要時，可對水表進行遠程閥控操作。

（四）水費預(yù)結(jié)算。由于實現(xiàn)了水表的每日讀數(shù)上報，系統(tǒng)可以根據(jù)每天上報至系統(tǒng)的水量記錄對應(yīng)用戶預(yù)存余額來進行每日水費預(yù)結(jié)算，形成用戶的實時水費。

（五）水量統(tǒng)計及分析。通過統(tǒng)計小區(qū)內(nèi)全部水表的水量，可以結(jié)合大口徑總表，進行用戶和小區(qū)水量使用情況的查詢和產(chǎn)銷差分析，從中發(fā)現(xiàn)有水量異常情況的水表，及時排查處理。

（六）檔案管理。針對系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，比如集中器、小區(qū)、住戶等信息的管理和維護。

三、智能表綜合管理平臺的技術(shù)方案

（一）水表的遠程實時抄讀方案

在北京市水科院試驗區(qū)安裝水表，水表具有分布較集中、數(shù)量小、水量變化較小的特點，所以智能遠傳水表需做到每天至少一次定時抄讀，集中器每天至少一次向服務(wù)器的水表數(shù)據(jù)定時上報;且可以通過實時抄讀得到當前水表狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將每天上報的讀數(shù)存入數(shù)據(jù)庫用于分析統(tǒng)計。

（二）水表的遠程實時閥控方案

為了實現(xiàn)對水表的實時開關(guān)閥控制，需要保證集中器至水表的通信路徑上所有設(shè)備處于實時在線狀態(tài)，隨時可以接收和響應(yīng)服務(wù)器發(fā)送的閥控指令。實時閥控方案與預(yù)結(jié)算相結(jié)合可以實現(xiàn)用戶用水余額不足時的自動關(guān)閥和繳費后的自動開閥功能。

（三）用戶的水費預(yù)結(jié)算方案

預(yù)結(jié)算方案使供水行業(yè)的收費模式，從先用水后付費向先預(yù)存后用水方式的轉(zhuǎn)變提供了系統(tǒng)方面的技術(shù)支持。根據(jù)用戶水表每天的用水量進行水費賬戶余額的預(yù)存提醒，配合必要時采取的關(guān)閥操作，以及已關(guān)閥用戶繳費后的自動開閥，可以為供水企業(yè)的有效管理帶來極大的便利。

（四）結(jié)合短信通知、電子支付渠道的方案

基于智能水表每日上報和預(yù)結(jié)算的特點，可以發(fā)送短信通知用戶即將欠費或者已經(jīng)欠費，提醒用戶及時繳費。同時通過結(jié)合支付寶、微信、銀聯(lián)等電子支付平臺的繳費功能，使用戶可以足不出戶就能了解用水情況，完成繳費，實現(xiàn)供水企業(yè)與用戶之間的“零距離溝通”。

智能遠傳水表相比傳統(tǒng)機械水表，由于其具有信息化、自動化、人性化等特點，是今后供水計量行業(yè)的一個主要發(fā)展方向。通過對智能水表平臺的技術(shù)需求分析和功能設(shè)計，實現(xiàn)了城區(qū)供水行業(yè)的智能表綜合管理系統(tǒng)的主要功能分解，并從系統(tǒng)數(shù)據(jù)對接角度出發(fā)，提出了一套與實際供水業(yè)務(wù)相結(jié)合的技術(shù)解決方案。在系統(tǒng)平臺開發(fā)完成并投入前期實驗性運營后，抄表平臺系統(tǒng)實際運營運行情況良好，且取得了較好的預(yù)期結(jié)果，表明了較大水表數(shù)量的智能表綜合管理系統(tǒng)是符合城區(qū)實際客觀需求的，同時也是適應(yīng)未來市場發(fā)展需要的。

作者簡介：

彭建雄（1992-04-），男，漢族，河北保定，專科，研究方向： 水利信息化。