远传智能水表应用选型分析

牛亚民

摘要：随着智能水表技术日益成熟，普及应用速度越来越快，品牌和型号多种多样，怎样选择合适的品牌和型号，成为水务企业面临的突出问题。本文以徐州首创水务公司使用的智能水表，以远传、集抄应用为主要方向，进行分析。对目前远传表市场上技术成熟，性能稳定，服务、承诺好，有较长应用时间和应用量较大的远传水表，选择远传系统、计数和读数方式等技术、性能进行分析比较。品牌有A、B、C、D等。

关键词：智能水表；应用；发展趋势

一、远传水表技术发展和应用状况

（一）远传水表发展历程。中国远传水表大体分为脉冲式、直读式两大类，由于没有现成的技术可以借鉴，前两种方式的远传水表在各自的发展历程中，经历了很多曲折与艰辛。 2003年后，直读式远传水表以其自身理论上的优越性在市场上热炒，并直逼脉冲式，使本来还不太稳定的脉冲式远传水表“雪上加霜”。 2008年，代表当今远传水表数据采集最先进技术的色码直读式水表问世，使原本脉冲式、直读式竞争激烈的市场逐渐趋于平静，有力证明新的、实用的和性能稳定的远传水表数据采集技术已经发展成熟。

（二）脉冲式远传水表的技术现状及应用情况

1、脉冲式远传水表的技术现状。中国远传水表的诞生在大约二十年前，其中“水表远传流量计”（专利号：89205961.3）是一九八七年开始研制的。之后，光电的、霍尔的、单干簧管的陆续产生并得到一定应用。因为当初住宅自动抄表还没有市场，这些技术的应用也仅仅是少量的和局部的。

脉冲式远传水表在1998年研发成功的自保持开关技术（专利号：99219172.6 ）。由于采用了双感应头、自保持开关技术，使开关信号准确率达到了百分之百。又由于该技术采用了水表玻璃之上的结构方式，成功的解决了防磁干扰的问题。之后，这种产品被设计成了传感贴片的形式，使全国乃至全世界的普通水表都可以方便地安装组合，成了一种“一分钟即可使您的普通水表变成远传水表”的通用产品。这种自保持开关传感器产品已推广应用达100万只以上，其中仅北京市就达19.4万只。持续六年的规模化应用，已充分证明了自保持开关远传技术在准确性、可靠性、稳定性方面，已完全达到了自动抄表系统的远传技术要求。

在一些水压不稳定的特殊场合，有时存在水表倒转的现象，这也是造成误差的原因之一。2005年，一种可测倒流的具有自保持开关功能的远传技术试验成功（专利号：200520122407），这一技术彻底解决了因水表倒转造成的读数误差，已得到了广泛地应用。

2、脉冲式远传水表的工作原理。脉冲式水表通过脉冲传感器收集计算水表运转和数据信息，脉冲传感器可分为：干簧管型、霍尔元件型和光电转换型。

（1）霍尔元件型基本原理是在普通转盘计数的水表（或天燃气表）中加装霍尔元件和磁铁，即可构成基于磁电转换技术的传感器。霍尔元件固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘位上，当转盘每转一圈，永磁铁经过霍尔元件一次即在信号端产生一个计量脉冲。

（2）干簧管型基本原理是：在普通转盘计数的水表（或电、天燃气表）中加装干簧管和磁铁，干簧管固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘位上，当转盘每转一圈，永磁铁经过干簧管一次即在信号端产生一个计量脉冲。

（3）光电转换型基本原理是：在表的转盘处装一个光电转换器，转盘上有一条槽，转盘转一圈时，沟槽经过光电转换器，完成一次光电转换，输出一个脉冲。

脉冲数量的准确度将决定远程计量系统的准确度。从目前实际施工完工的情况来看，远传气表、電表的脉冲准确度较高，水表的情况不尽如人意。

至此，在中国，脉冲式远传水表的研发历经二十年，以准确、可靠、稳定、通用而告一段落，脉冲式传感技术不过关的时代宣告结束。 但是，目前还要解决电源长期使用的问题。

（三）直读式远传水表的技术现状及应用情况。直读式远传水表的概念大约产生于2001年前后，最初是以电阻触点式和光电式为最多，但由于工艺要求高，制作难度大，到2003年为止，基本上没有成功的产品进入规模化应用。之后又产生了两种新的直读式远传水表，即摄像直读式和计数直读式。

1、光电直读式远传水表分类和工作原理。光电直读式远传水表分为光电对射式和光电反射式两种。

光电对射式直读表原理：利用光电转换原理，字轮上开长度不同的槽可以透光，字轮一侧安装光信号发射和接收管，每个字轮安装五组这样的光信号器件，随着字轮转动，槽的位置也相应变化，则会有数目和位置不同的光信号器件接收到发射管发射的信号，遇到槽的位置，发射管的信号透过槽孔，不会被同侧接收管收到，五组这样的器件一起工作，可产生五位二进制码，每个编码代表一个字轮位置，由此可以“译码”出字轮读数。

2、触点直读式远传水表工作原理。触点直读式远传水表前期的此类产品多为电阻或电位器式，其原理是：在字轮上安装微型电刷，在与之相对应的位置安装电阻或电位器片，通过测量不同的阻值来判断字轮的数字位置，这类产品研发者的出发点往往是想在湿式水表的应用上得到突破，但都没有成功。最近有一种触点直读式远传水表正在进入试验阶段，它的核心部分借用了飞机油表的传感原理，不仅传感部件精密度高，而且整个触点部分密封在油体之中，如果各项要求严格达到飞机油表的条件，相信这一技术定会获得成功，必将在直读式湿式远传水表的产品上取得突破性进展。

3、摄像直读式远传水表工作原理。直读式远传水表其原理是在水表机械字轮显示窗前安装一只摄像头，将拍到的数字图像传出，然后将图像字形译成数码，供微机存储处理。这种产品最早是由北京北保电器公司2003年研发的，由于图像传输和数字译码方面不太成熟，导致产品没有普及推广。第二代产品由南京三源公司2007年研制，由于成功解决了图像处理、图像传输和译码传输等技术难题，使该项技术取得了突破性进展，目前，该产品已投入小批量生产，并在北京投入现场试用，能否成功还有待于应用时间和应用数量的考验。

4、计数直读式远传水表工作原理。计数直读式远传水表 计数直读式远传水表是将采集开关（脉冲）信号的芯片装在每只水表上，通过电池保持其工作。将从自保持开关感应器采集的计数信号记录和储存在芯片中，从该芯片读出的数据就是表盘同步数据。这一产品采用了目前已经非常成熟的自保持开关传感技术、智能存储芯片技术和标准通讯技术，它的整个生产过程无需要求“严格和精密”，任何干式、湿式、冷、热、大小水表都可以任意组合而成，是目前直读式远传水表中规格最全、应用最多、工艺最为简单的一种方式。目前，这种水表已有4年多的应用经历。缺点是它仍然采用电池维持其工作，六到八年之后，电池需周期性更换。

5、色码直读式远传水表工作原理。色码直读是根据三基色原理，在水表的字轮上采用特殊工艺按一定规律印上0到9的彩色数字，然后通过类似光电摄像的技术，对水表字轮进行非接触的拍照读取，经水表内置的微电脑芯片处理后，获得水表字轮转动的精确位置。

二、徐州首创水务远传水表应用情况分析

徐州首创水务公司自2005年开始试用远传水表，当时是和江阴A合作，水表为脉冲式，安装在一单位宿舍，通过GPRS传输水表信息，在公司接收水表运转信息（主要是水表指数），共100余户，从试用情况看，A水表的电子部分和数字读取技术不是目前技术最好的，但水表的机械部分运行比较稳定。由于当时没有重视数据收集和经验积累等工作，没有留下有价值的资料。2005年前，公司下属计量公司曾经组装过远传水表，由于当时计量技术（脉冲式）和安装工艺等问题，项目中途停止。

2009年批量使用杭州B远传集中采集式水表，由于试用和使用的远传水表不是一家，产品技术、安装方式、管理方法、配套软件和维护工作都不一样，所以，杭州B远传水表的应用是没经过试用，直接进入规模应用的产品。目前安装在君悦园、枫林绿洲等小区，共 块。从应用看，远传水表解决了小高层、高层楼房管道井或分层嵌入式安装水表的抄表问题，提高了抄表工作效率，避免了人工抄读的差错等问题，但也存在一些不完善的、有问题的方面。

（一）徐州首创水务远传水表应用取得的经验

徐州首创水务目前使用杭州水表厂生产的B牌远传水表，经过半年的应用，取得一些经验，从水表安装、信息输入、调试到正式运行，对每个工作环节进行全面分析和总结，主要有以下几个方面：

1、安装

●由于B远传水表的防水级别较低，不能用于地面集中式安装；

●在管道井安装时应避免贴底安装，防止水表受潮、进水；

●信号连接线应有专用管道保护，避免误碰或人為损坏；

●水表和主线连接时接头要密实、牢固，以免影响信号传输；

●信号连接主线和远传水表应远离供热管道；

2、信息输入

●水表身份信息一般在安装后输入，如果有条件可以在安装的同时输入，安装时直接连接信号主线；

●可以根据每块水表的编号在安装完成后集中输入水表身份信息。

3、调试

●由水表生产厂家委派专人协助提供技术支持；

●逐步培养本单位的调试、维修维护人员，以利于问题分析和处理；

●由水表生产厂家提供水表调试和运转使用资料，培训本单位相关员工。

4、运行

●每次数据采集时应选在用户用水低谷时，能保证数据准确；

●远传抄表系统服务器应设在水务公司，保证数据采集及时、运行安全；

●专人负责，专机操作严防计算机病毒入侵。

（二）徐州首创水务远传水表应用存在的问题。虽然远传水表在徐州首创水务应用，促进抄表技术发展，提高了抄表工作效率，取得了成绩，但也存在一些问题。

1、远传水表的软件方面

●远传水表采集数据时速度过慢，采集器型号版本较旧；

●采集器界面显示信息不全面，水表识别码（户号）目前还不能作为用户身份识别码；

●个别厂家的远传抄表数据不能导入营收系统，还要转换为人工录入信息，远传抄表系统软件还需要完善统计分析功能等；

2、远传水表的制造方面

●个别远传水表制造工艺一般，防水防潮级别较低；

●水表信号连接线和信号主线为普通连接，未用专用插头连接，影响信号传输；

●数据采集时所需电源最好能和汽车电源匹配或联接，目前所用的电瓶太重，使用不方便等。

3、徐州首创水务远传水表应用的建议。远传水表应用要考虑目前管理状况、和抄收系统联接接口、地区冰冻等情况综合考虑，确定水表型号和品牌；同时，还要考虑供货商的信誉、生产周期、产品技术更新等内容。所以，在应用时应选择3家以上的供货单位，同时使用，互为补充和替代，而且有利于供货单位做到质量最好，价格最低。积极开发适合本单位的远传水表软件，安装在远传水表上，不受供货单位的制约（生产厂家都可以远程控制远传水表），使抄收系统和远传水表系统统一。

应用时应注意的问题：

（1）远传水表数据采集和数据录入问题。

（2）地区使用环境

（3）远传水表的防水性能

（4）引入竞争机制

（5）委托远传水表生产厂家培训本单位的维修人员

三、使用远传水表和人工抄表成本分析

经测算，徐州首创水务公司使用远传水表可以降低抄表等运行管理费用的35%左右，主要减少在人工录入数据、6年内水表的管理维护费用。同时可以减少因人工差错和杜绝人情表现象的发生。

当然，还要根据各地工资水平的不同而有测算异。

四、远传水表应用需注意的问题

（一）目前远传水表应用存在的问题：

根据了解，目前远传水表大规模应用的很少，由于近几年远传水水表计数、读数技术发展较快，试用和应用阶段管理工作不完善，使远传水表在规模应用的时候出现并存在如下问题：

1、产品模式多，设计没有统一：由于使用了几代产品，有脉冲的也有直读的，有带和不带电磁阀的，长度有195和165，密封防水级别不同的，供电方式和布线各有不同；早期产品技术和质量有问题。

2、施工安装缺少规范：表箱浸水，电缆杂乱，老鼠对电缆破坏等；

3、验收不严格：水表串户和线路串户有发生；

4、抄收不及时：数据卡故障，布线受牵制，时间得不到保证；

五、远传水表应用产品性能对比和选型程序

（一）远传水表及抄表系统的分类及比较。远传水表的分类：脉冲式远传水表， 总线制远传水表。总线制远传水表的分类：有源总线制水表、光电直读水表、摄像直读水表

光电直读水表的分类：对射式、反射式

1、远传水表分类比较

（1）脉冲式远传水表原理：采用干簧管或霍尔元件作为传感器。

在某一进位齿轮下安装一块磁体，在磁体转动形成的圆周位置下方或上方某处摆放传感器，进位齿轮转动时，磁体靠近传感器时，使传感器动作，远离传感器时，传感器停止动作，以此形成开关脉冲信号，芯片靠计量脉冲信号确定用水量。

（2）光电直读表由于表内集成了SOC（System On Chip 片上系统），能自行判别表读数，因此无论在读表准确性还是实际运行，以及维修服务方面都具有明显优势，光电直读表中，透射式表对制造工艺要求较高，相应的成品率较低，直接影响产品成本。

（二）远传水表应用产品性能方面分析。远传水表因其具有水表数据即时采集，可获取完整的水量波动图进行分析及降低人工抄表所带来的人工成本的优势，已经被众多自来水公司认可。经过近二十年的远传水表的发展历史，远传水表种类百花齐放、品种繁多，其配套抄表系统也是多种多样。在这种情况，如何选择适合的抄表产品是能否充分发挥抄表系统优势的重要条件之一，同时抄表系统的使用也对其管理水平提出了高标准的要求，两者结合才能使抄表系统更好的服务于自来水公司收费及水表的管理工作。

1、系统计量准确可靠：远传水表是用于贸易结算的计量器具，计量准确是基本条件也是重要条件，抄表系统是在机械水表的基础发展起来的，远传水表的机械部分与普通水表一样，只是增加了机电转换装置。通过系统读出的水表数据能否与机械部分读数一致（或误差在许可范围内）是选择远传水表和系统的重要原则。

2、系统配置灵活，易扩充：城市的人口数量是逐年增加，各个小区或住宅楼也是千差万别，安装水表和系统的时间也根据情况有所不同。所以抄表系统要能充分适应这种情况，灵活的根据现场情况进行配置，户数增加时也可轻松实现低成本扩容。

（三）远传水表抄表系统的使用要点

1、系统的选择。远传水表是个新生事物，建设部颁布了城镇建设行业产品标准《电子远传水表》（编号CJ/T 224-2006），自2006年8月1日起实施。应慎重选择信誉好、成规模的企业产品。注意产品的模块化、兼容性、扩展性等。

2、重视施工质量。除了远传水表本身质量外，系统布线不但影响整个系统运行，也涉及到管理成本和维护周期。如果自己不具备专业的施工队伍，也要选择有资质的施工队伍，或水表生产厂家逐步培训本单位施工人员等。

3、實施措施全面。抄表系统是个系统工程，一旦开始就要长期使用，除了市场和经济因素外，它还涉及供应商、自来水公司、安装公司、开发商、物业及电信等部门，因此要以书面协议、合同方式加以明确，约束协调工程前后和使用期的责任与义务。

经济能力、技术水平、应用规模和管理措施等因素自动抄表系统在自来水公司的使用和发展情况。

六、结论

远传抄表技术快速发展，且日益成熟，越来越多的水务公司开始试用和使用，根据本公司新户开发和老小区一户一表改造等情况，合理选用远传水表是必然趋势。在选择使用远传水表时应注重基表质量、直读技术、使用环境、安装方式、远传抄表系统功能和扩展性、售后服务和技术支持等方面是否适应本公司管理环境。随着技术进步，水务企业管理水平不断提高，相信远传抄表会取代传统人工抄表方式。