智能水表的应用现状及发展趋势

王秀文*

（武汉汉水计量科技有限公司，湖北武汉，430071）

智能水表的应用现状及发展趋势

王秀文*

（武汉汉水计量科技有限公司，湖北武汉，430071）

智能水表在产品的计量性能提升和使用功能拓展等方面有着传统水表无法比拟的优越性，是现代化城市发展的必然趋势，本文简述智能水表的定义及种类，分析了智能水表的应用现状，并展望了智能水表的发展趋势。

智能水表；应用现状；发展趋势

引言

随着我国城镇化建设的速度加快，自动化与智能化逐渐成为了各行业研发的主流选择。智能水表是一种以微电子技术、计算机信息技术、传感技术等为基础的新型水表产品，是近十年来发展异常迅速的水表新品种。

按照智慧城市中智慧水务的建设要求——由原来的粗放型管理向精细化管理迈进，水司需要运用现代的科技改变供水管理模式，提高服务水平。智能水表可以大大提高供水管理部门的工作效率，有助于节约人工成本，同时还能为自来水管网漏损提供相关数据，降低水司的产销差，实现更科学合理地管理。

智能水表在产品的计量性能提升和使用功能拓展等方面有着传统水表无法比拟的优越性，是现代化城市发展的必然趋势，受到很多自来水公司和水表行业企业的广泛关注。本文总结了智能水表的应用现状，并根据水表使用情况对智能水表的发展趋势进行评估和预测，为自来水公司选用合适的智能水表产品提供帮助，为水表企业把握智能水表的发展方向提供参考。

1 智能水表概述

所谓“智能水表”，可以将其定义为：以准确可靠的传感与信号处理单元（当前还包括使用非常广泛的高性能叶轮式或活塞式流量传感机构及机电转换装置）、内置嵌入式计算机系统和算法、各类输入－输出接口及（或）电控执行器等为平台，具有或部分具有流量参数检测、数据处理（如：滤波、运算、统计、存储、自校等）、数据通信、数据显示、电控阀受控启闭以及网络接入等功能的全新电子水表产品[1]。

根据国标GB /T 778—2007 “水表”产品标准的分类，智能水表可以分为“带电子装置的机械水表”和“电子水表”两大类。带电子装置的机械水表按照水费收取方式分为预付费水表和电子远传水表两大类，其共同特点是测量水流的传感器仍采用普通水表，通过在水表的读数盘指针或齿轮组的某个位置安装传感元件，将原水表的机械读数转换成电信号数据，然后进行采集、传输和储存，按结算交易方式的要求自动或人工进行控制。因为它们的基表都是采用的速度式水表，所以按照水表的原理分类他们还都属于速度式水表一类，只是在读数方式、指示机构等方面进行了改进，增加了预付费、远传读数等自动化抄表系统功能，而计量机构、传动方式还是机械式的，水表的准确度（精度）等级和普通机械水表一样，都是2.0级。

与上面两类智能水表不同的产品是电子水表，“智能水表2.0”时代的主打产品。所谓电子水表，就是流量传感部分不含机械运动部件的水表，国外也有称其为“固态水表”( Solid StateWater Meter)[2]。水表流量传感器主要采用无机械运动部件的电磁、超声、射流等流量传感器。这些传感器具备流量测量范围宽、测量准确度和可靠性高、使用寿命长、压力损失小、长期工作稳定、微功耗电池供电等特性[1]。

2 智能水表的发展现状

2.1 带电子装置的机械水表

现阶段，为了响应一户一表、阶梯式水价的节水政策，也为实现更科学更合理地供水管理，带电子装置的机械水表发展很快，已大量投入使用，随着水务需求的提升，带电子装置的机械水表所占比重也将逐步提高。

针对长期困扰我国供水部门“抄表难，收费难”的问题，国内自来水公司开始引进使用预付费水表。预付费水表采用“先付费后用水”的管理模式，按照储值卡技术分为IC卡水表、TM卡水表、代码水表三种形式，俗称卡式水表。下文以IC卡智能水表为例，说明预付费水表工作原理以及优缺点。

按照标准CJT 133-2012 ，IC卡水表的定义是：以带有发讯装置的冷水水表为流量计量基表，以IC卡为信息载体，加装控制器和电控阀所组成的一种具有结算功能的水量计量仪表。其工作原理是首先通过管理机将用户及水表的有关资料录在一张IC卡上，由水表的数据存储单元读取IC卡上的资料，如正确无误后，电动阀门就打开供水，而水费的计收，则通过信号采集单元将用水量收集过来，通过微电脑自动计算水费和剩余水量，在显示单元上显示出来，当用户的卡中的剩余水量少于微电脑设置的最小值时，则通过电动阀门自动停水，待用户再次购水后，将IC卡资料重新输入数据存储单元，电动阀门又再次打开供水[3]。

目前在线的使用电池的IC卡预付费水表，数据交换从“接触式”发展到“非接触式”，供电从“内藏锂电池”发展到“用户自行可更换普通电池”方式。IC卡水表最大的优势是用户预先缴费，很大程度减轻了供水管理部门的负担，节约人力成本，提高水费的回收率。此外，IC卡水表安装简单，与普通水表方式基本相同，不需要架设线路和无线电资源，也不需要传输设备，因此，相对于远传水表，不但解决了收费问题，还一并解决了设备接线问题。但是，IC卡水表还存在以下问题：

（1）采用电机球阀，功耗大，电池寿命短；

（2）水表都是在出厂前设置好的，无法升级，难以适应价格调整；

（3）IC卡可被解密，开放式的读写窗口易受攻击，造成控制系统失效，难以取证认定，极易发生纠纷；

（4）水里的泥沙、水锈会导致关阀不到位，开阀困难，质量不稳定，从而导致质检、维修等售后服务负担加重，后期维护服务队伍庞大；

（5）无法掌握其运行状态，并对其进行动态管理。

电子远传水表相对于预付费水表，具有方便扩展、运行稳定、动态管理等优势，其定义是具有水流量信号采集和数据处理、存储、远程传输等功能，输出信号为数字信号的水表。电子远传水表分脉冲式远传水表和直读式远传水表两大类，脉冲式远传水表因为需要连续供电、读数依赖初值等问题，目前已经基本处于被淘汰的状态。

直读式远传水表的最大特点是只需在抄表瞬间供电，摆脱了脉冲式远传水表离开电源便无法工作的难题，并且直接读取表计的窗口示值，不是累计脉冲数，没有累计误差，可以保证水表机械读数与电子读数完全一致。其工作原理是由水表自带电子模块完成信号采集、数据处理、存储，并将数据通过通信线路上传给中继器或手持式抄表器，表体采用一体设计，它可以实时的将用户用水量记录并保存，每块水表都有唯一的代码，当水表接收到抄表指令后可即时将水表数据上传给管理系统。远传水表按照数据传输的介质不同，分为有线远传和无限远传两种。

有线远传水表是利用电缆将水表的计量数据传输到电子数据采集器，需要架设专门的线路和中继设备，布线和线路维护成本高，不适合分散安装的水表。对于水表出户集中安装的水表，虽然减少了水表到集中器的线路布线，但集中器之间、上传设备等，仍然存在布线、供电、成本、维护的诸多难题。

无线远传水表是利用无线收发模块将水表计量数据传输到电子数据采集器，解决了架线问题，但又带来了无线电资源和电池等新的问题。而且，虽然无线远传水表是独立的，安装也相对于有线远传水表简单得多，但是，无线信号的传输复杂性，远远超过有线远传，在中国复杂的楼群中，要实现可靠数据传输，将存在诸多不确定的因素，可靠性存在问题。

2.2 电子水表

带电子装置的机械水表由于仍然使用机械水表作为基表，流量传感器没变，水表计量性能没有显著提升。而电子水表是一种无机械运动的水表，其流量传感技术更优异、更先进。相比较有运动的流量传感技术，无运动部件的固体式新型传感技术在当前的智能水表中发展较为迅速，它改变了传统运动型流量传感技术出现的误差曲线难以校正，计量数据输出转换困难的问题，尤其是克服了在水质条件较差的环境中提高产品寿命降低，测量有失精准的问题[4]。

这些感应式水表在智能化方面相对于传统机械水表有着无可比拟的优势，且几乎无压力损失。但也有其局限性，如量程较小，易受管振、供电条件、电磁环境干扰，其次还有难题，即大口径流量计的周期检定和现场测试问题，目前尚未得到有效的解决[5]。

3 智能水表的发展趋势

随着社会的发展，科技创新不断涌现，智能水表进入高速发展时期，发展方向也逐渐清晰，归纳起来有以下几个方向：

（1）水表计量更加精准，计量范围宽，改善小流量测量特性。水表作为一种计量工具，首要发展方向便是计量性能。目前使用较多的智能水表，带电子装置的机械水表有着同普通机械水表一样的计量缺陷，即压力损失大，仪表非线性特性校正困难，产品在宽量程低流量区的测量精度不高，因此必须发展更先进的流量传感技术，如超声、电磁、射流等。

（2）水表产品更加可靠，使用寿命更长。目前IC卡表以及无线远传水表的主要问题都包含电池问题，电池寿命直接使水表的信号以及可靠性受到影响，必须突破水表供电电池容量与体积难关，发展新电源、快速充电和各类低功耗设计新技术、新方法。

（3）水表接入互联网，实现更智能更科学的管理。目前NB-IOT窄带物联网由于低功耗低成本的优势，发展劲头强势，水表接入物联网，不仅可以完成传统的自动抄表、网络阀控功能，还可以联合其他管网传感器，参与到供水自动调度、管网渗漏水检测与定位、水质在线监控、终端设施工况监测、管网地理信息系统、供水系统自动化、信息化和智能化管理等工作。

4 结束语

可以预见，智能水表将随着社会发展而快速发展，其开发方向将朝着更准确化、电子化、物联网方向发展，智能水表将在今后的供水调度、管网渗漏检测与定位等方面发挥重要的作用。自来水公司应本着经济、合理、适用的原则，在实践中应根据实际情况，有针对性的使用各种不同的智能水表产品，满足科学合理的管理要求。水表企业应与时俱进，紧紧抓住新机遇，重视水表产品与技术的转型升级，重视物联网，以期开发更简单更易用的智能水表，满足社会需求。

[1]姚灵.我国智能水表技术标准体系的研究与构建[J].中国标准化,2013,(7):66-70.

[2]王宗辉,张世豪,姚灵.智能水表技术及发展趋势[J].仪表技术,2014,(6):45-48.

[3]王丁磊,吴杰.智能水表的发展现状[J].工业计量,2010,20(1):21-23.

[4]郭惠均.智能水表核心技术分析[J].工业技术,2012,(20):49-51.

[5]周雪峰.我国水表现状与发展趋势分析[J].中国高新技术企业,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.智能水表的应用现状及发展趋势[J].数码设计,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