摘 要 通過對智能水表從我國目前技術(shù)狀況與技術(shù)要求以及國際簡況和我國國情等多種因素分析，探討其未來發(fā)展趨勢，供水表行業(yè)發(fā)展決策者參考。
關(guān)鍵詞 智能水表 技術(shù)狀況 分析 發(fā)展 探討
前 言
水表作為水流量測量儀表，與其它流量儀表相比具有流量量程比最寬，制造成本最低，使用條件要求低等特點(diǎn)，最佳適宜于水流量變化頻繁的流量測量領(lǐng)域，所以水表使用面最廣，使用量最大。今天我國水表口徑規(guī)格齊全，廣泛應(yīng)用在給排水流量計(jì)量、居民水費(fèi)貿(mào)易結(jié)算、環(huán)保污水排放控制計(jì)量、熱水能源計(jì)量及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域用水計(jì)量和中水利用農(nóng)業(yè)灌溉計(jì)量等，可以說水表是不可缺少的流量計(jì)量節(jié)能產(chǎn)品。智能水表是水表高科技的另類派生產(chǎn)品，在水流量計(jì)量儀表領(lǐng)域中是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定高度的產(chǎn)物，所以我們要繼續(xù)探索研究智能水表如何發(fā)展。
一、名詞及解析
水表是水計(jì)量儀表,是水(冷水、熱水、中水、污水)流量體積積算的工具。它涉及到國濟(jì)民生，因?yàn)樗侨松豢扇鄙俚乃Y源的計(jì)量儀表，它是節(jié)能產(chǎn)品，為此國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局把水表列為國家重點(diǎn)管理的八類計(jì)量產(chǎn)品。智能水表是水表的另類派生產(chǎn)品之一，按水表新國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 778.1-2007/ISO 4604.1-2005概念理解，智能水表是基于電磁或電子原理以及基于機(jī)械原理帶電子裝置、用于計(jì)量飲用冷水和熱水實(shí)際體積流量的水表，通常說帶電子裝置的機(jī)械式水表。同時(shí)包括非機(jī)械計(jì)量機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品，如電磁流量計(jì)、電磁水表等可做成的智能水表。
二、智能水表技術(shù)要求狀況：
智能水表在前10年的歷程走過曲折的道路。智能水表的代表產(chǎn)品IC卡水表和TM卡水表，從二十世紀(jì)90年代末期開發(fā)至2005年期間，從開發(fā)、返修、再開發(fā)（修正改進(jìn)）到基本定型。幾個智能水表專業(yè)廠（主導(dǎo)廠）幾乎都經(jīng)歷了這個曲折，有一部分企業(yè)在這個曲折中走向轉(zhuǎn)產(chǎn)或甚至倒閉。因?yàn)橹悄芩淼募夹g(shù)參數(shù)之多，技術(shù)要求之高，電子電器元?dú)饧?fù)雜，試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法之嚴(yán)格，甚至連行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)自身有些問題也不甚清楚（指CJ/T133-2001），加上售后服務(wù)體系沒有跟上，往往給該產(chǎn)品的使用造成一定影響。有些小故障，由于處置不及時(shí)造成較大影響。為了使大家有個初步了解，舉例介紹一下智能水表基本結(jié)構(gòu)，代表產(chǎn)品IC卡智能水表可分三部分組成:1.基表 2.控制器3.閥門。從結(jié)構(gòu)形成上又可分整體式和分體式，如果把這三個部分都安裝同一個機(jī)體內(nèi)（殼體）即為整體式；如不能安裝在同一個機(jī)體內(nèi)（殼體）即為分體式。這三個部分相互有機(jī)組合并按程序執(zhí)行，就會得到預(yù)期效果，如有一個部分出現(xiàn)故障，那整個智能水表就會失效。
智能水表的基表。所謂基表是用于計(jì)量水累積量的速度式水表或容積式水表。它是智能水表的關(guān)鍵部分，其IC卡智能水表14方面技術(shù)要求和試驗(yàn)項(xiàng)目，基表就占2/3，或者說智能水表的基本要求，首先體現(xiàn)在基表質(zhì)量上，這10年來基表的計(jì)量準(zhǔn)確度和質(zhì)量水平，隨著水表產(chǎn)品質(zhì)量的提升而提升，所以說基表的問題已相應(yīng)減少，基本能滿足智能水表的配套要求，國內(nèi)智能水表專業(yè)生產(chǎn)廠及為智能水表配套基表的水表生產(chǎn)廠在基表生產(chǎn)方面都已積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，基表的質(zhì)量已跨上臺階，并形成批量配套的能力。
其次智能水表的控制器。控制器主要應(yīng)用于智能水表的顯示和控制裝置。控制器即所謂帶電子裝置，它的技術(shù)要求有12項(xiàng)，主要針對控制器而言，實(shí)質(zhì)對整機(jī)要求:如高溫、低溫、濕熱、振動、電磁、靜電放電、靜磁場、電源變化、機(jī)械沖擊、短時(shí)功降、浪涌及脈沖群。目前這些項(xiàng)目試驗(yàn)設(shè)備，水表生產(chǎn)企業(yè)大多都不具備，承擔(dān)智能水表型式試驗(yàn)的技術(shù)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)備大多不完善，同時(shí)對試驗(yàn)方法也不甚熟練，試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法都是全國水表行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，近幾年來從無知到了解，從了解到深入，逐步在提高完善中。
次之，智能水表的閥門。常用閥門選為電控閥。這個電控閥是執(zhí)行水表各路水流閉、開的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主要是電控動作裕度和耐用性要好，說具體一點(diǎn)在0.02MPa至1.0MPa水壓條件下都能正常工作。關(guān)、開動作1000次后仍能正常工作，其泄漏量應(yīng)在允許范圍內(nèi)，并且在控制器平均無故障工作時(shí)間（MTBF）不應(yīng)小于4000h。目前國內(nèi)智能水表配套的電磁閥類型大致有三種，數(shù)量最多的是球閥，其次電磁閥。球閥的結(jié)構(gòu)形式也有差異，關(guān)健問題是動作要可靠，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)不泄漏，電功耗要小。功耗問題是閥的難度焦點(diǎn)，是智能水表動作和泄漏的綜合指標(biāo)。現(xiàn)在國內(nèi)IC卡智能水表配套的電磁閥的質(zhì)量狀況基本良好。
卡式范圍的智能水表還有CPU卡、RT卡、射頻卡、音頻卡及代碼式等水表。這些智能水表社會擁有量不像上面所述的IC卡和TM卡水表多，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和形式各有所不同，但其基本功能也是為著預(yù)收費(fèi)服務(wù)。
智能水表的智能化發(fā)展體現(xiàn)在傳輸抄讀技術(shù)方面，廿世紀(jì)后期國內(nèi)幾家有實(shí)力的水表廠將普通水表采用分線制單獨(dú)把數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸抄讀，號稱遠(yuǎn)傳水表，實(shí)際上這是智能化的初級階段。使用一二年后發(fā)現(xiàn)基表和遠(yuǎn)傳讀數(shù)有差異，說明遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)有丟失，經(jīng)過幾年努力這個問題得到解決。廿一世紀(jì)后隨著電子工業(yè)快速發(fā)展，分線制技術(shù)發(fā)展向總線制傳輸，在投資和效率方面比分線制有很多優(yōu)點(diǎn)，近幾年，國內(nèi)有電子技術(shù)開發(fā)能力者又引進(jìn)通訊技術(shù)，把總線制傳輸抄讀發(fā)展向無線抄讀，這幾種形式都是遠(yuǎn)傳抄讀技術(shù)，多種多樣的新型的自動抄讀技術(shù)在不斷地創(chuàng)新不斷地發(fā)展著。
智能水表技術(shù)發(fā)展均離不開電源消耗，各種卡式表的電源大多采用表內(nèi)供電，一般采用鋰電池供電，按標(biāo)準(zhǔn)要求口徑25mm以下卡式水表用電池壽命（含25mm）不低于“6+1”年；口徑32mm和40mm卡式水表用電池壽命不低于“4+1”年。電池制造廠應(yīng)確保電池額定壽命保證卡式水表的正常工作年限比水表的工作壽命至少長一年。但在抄讀系統(tǒng)應(yīng)用在智能水表中不少類型是應(yīng)用表外部供電的，外部供電在智能水表設(shè)計(jì)成外部（交流或直流）電壓發(fā)生故障時(shí)，要保證故障前的水表體積示值不會丟失，并且至少一年內(nèi)仍能讀取，同時(shí)能保證電源中斷后仍不影響水表的其它性能和參數(shù)。
智能水表電源功耗方面，盡量采用低功耗，即微功耗電路，這是智能水表設(shè)計(jì)的一大重要指標(biāo)，采用微功耗電路是提高電池壽命的一個重要途徑，提高電池自身的容量，既體積小又容量大，也是一項(xiàng)尚需繼續(xù)努力去開發(fā)的課題。
三.對未來發(fā)展之分析：
智能水表經(jīng)歷了艱難的十多年歷程，從開發(fā)、改進(jìn)逐步走向完善，也被國內(nèi)水表行業(yè)權(quán)威人士高度評價(jià)和社會寄予希望的新產(chǎn)品。的確智能水表是屬于高科技的產(chǎn)品，水表自身工作環(huán)境和工作條件比較惡劣，智能水表加上電子、電氣、帶電子裝置后更加加極這個產(chǎn)品的科技難度。10多年來智能水表開發(fā)在我國已積累許多教訓(xùn)和寶貴經(jīng)驗(yàn)。如何使這個產(chǎn)品真正符合供水計(jì)量，智能控制和有效抄讀等功能，在技術(shù)智能領(lǐng)域中還需要不斷創(chuàng)新和完善。
智能水表目前在中國市場上占全部水表市場的占有量約為5﹪～6％，主要使用領(lǐng)域是大中城市（沿海城市較多）以后的發(fā)展會怎么樣？分析如下：
(一) 從宏觀上分析有利的因素；
1.水資源日趨緊張，對水計(jì)量的日益提高
智能水表也是計(jì)量水（飲用水）的儀表，也是貿(mào)易結(jié)算工具。從大局上看，應(yīng)從“水”先說起。水是人類生命之源，萬物生長之本，全球性水資源緊缺，給人類生存帶來危機(jī)，同時(shí)也給人類愛護(hù)水資源帶來警惕。2002年在南非約翰內(nèi)斯堡舉行世界首腦會議，把水問題列為可持續(xù)發(fā)展的五大世界性課題之首，水與發(fā)展受到世界各國高度關(guān)注。近年來全球性開展對水資源的保護(hù)、控制、節(jié)約和水再生利用，開展一系列國際性有關(guān)“水”課題研究對策和措施，建立許多保護(hù)水資源的政策法規(guī)。據(jù)報(bào)導(dǎo)全球有100多個國家缺水或貧水，中國也不例外。中國有669個城市，其中嚴(yán)重缺水有110個，就說首都北京也屬缺水城市。我國為解決缺水問題，制訂“水法”、南水北調(diào)、實(shí)施城市居民“一戶一表”，實(shí)行按人口限量供水以及階梯水價(jià)政策建立節(jié)水型社會體系。另方面嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)格控制污水排放，加強(qiáng)污水處理、中水利用和計(jì)量等一系列行之有效措施給水表產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來機(jī)遇，同時(shí)給智能水表開拓了空間。
2.供水行業(yè)抄表量增加，對智能化的要求提高
大規(guī)模的城市建設(shè)，舊城改造，新城住宅群建設(shè)和農(nóng)村改水工程延續(xù)，及城市居民實(shí)施“一戶一表”工程，給水表需求帶來了廣闊的市場。1998年至2007年，這10年來我國水表生產(chǎn)總量、出口總量和生產(chǎn)總值均分別增長2.2倍，3.1倍及3倍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2007年全國水表生產(chǎn)總量為3700～3900萬臺，出口總量為945.4萬臺，生產(chǎn)總值為35～36億，全國水表生產(chǎn)總量占全球1/3強(qiáng)，出口9621.7萬美元，占全球貿(mào)易總額17﹪～18％。智能水表的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也隨著水表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，當(dāng)前智能水表主要市場在國內(nèi)，已在我國不少大中城市中開始試點(diǎn)及中小批量使用，初步形成了智能水表的貿(mào)易市場。
今天我國的水表產(chǎn)業(yè)已成為世界上最大的生產(chǎn)基地和出口大國，2007年全國水表進(jìn)口23497臺，而出口有945.4萬臺，出口量是進(jìn)口的402.8倍。中國目前逐步從水表制造大國向水表創(chuàng)造大國邁進(jìn)；水表出口大國向水表出口強(qiáng)國努力；智能水表有望從國內(nèi)市場向著國際市場發(fā)展。
3.社會發(fā)展使抄表成本增加，智能化抄表收費(fèi)成本日益下降
現(xiàn)在的社會是信息時(shí)代。社會交往、溝通和管理均以數(shù)據(jù)信息化為基礎(chǔ)，特別是全國人民正在努力實(shí)現(xiàn)“小康”生活，人們需要有快捷、寧靜、安全、可靠、幸福和快樂的生活環(huán)境和工作節(jié)湊。數(shù)據(jù)信息自動化是構(gòu)成這種環(huán)境和節(jié)湊格局的不可缺少的主題內(nèi)容。“小康”家庭生活中必需的水、電、氣、通訊等均需由智能化顯示和控制來完成數(shù)據(jù)抄讀，為物業(yè)管理系統(tǒng)服務(wù)，智能水表也是這個系統(tǒng)組成成員之一。在未來的“小康”實(shí)施項(xiàng)目中，也是一項(xiàng)需要完善和發(fā)展的任務(wù)，同時(shí)現(xiàn)代生活方式中，像自助銀行那樣自助水費(fèi)付款方法也可以推行使用智能水表的功能完成水費(fèi)結(jié)算，所以，智能水表的未來也是很有前景的。
4.科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，行業(yè)投入為智能表的發(fā)展提供了可靠性
普通水表開發(fā)涉及主要專業(yè)技術(shù)有機(jī)械制造、工程塑料及流體力學(xué)，智能水表開發(fā)除了上述專業(yè)技術(shù)外，還必須介入電磁和電子專業(yè)技術(shù)。目前我國普通水表的品質(zhì)水平已基本上接近或者達(dá)到國際上工業(yè)發(fā)達(dá)國家的水平，但某些方面仍然存在一定差距。智能水表在普通水表基礎(chǔ)上己經(jīng)開發(fā)出品種繁多的智能化新產(chǎn)品，但品質(zhì)水平有待進(jìn)一步穩(wěn)定和提高。近年來國家對技術(shù)進(jìn)步十分重視，強(qiáng)調(diào)科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，國家對科技投入量每年不斷增大，對創(chuàng)造發(fā)明專利等一系列優(yōu)惠政策，國內(nèi)有不少原來從事電子行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)均紛紛轉(zhuǎn)向水表行業(yè)智能化水表開發(fā)，原來水表行業(yè)企業(yè)也逐年加大對智能水表開發(fā)的投資力度，這一系列的舉措均給智能水表發(fā)展創(chuàng)造了良好的可靠性。
(二) 智能水表發(fā)展方向分析：
遠(yuǎn)傳、自動抄讀系統(tǒng)技術(shù)是智能水表發(fā)展的一個方向
智能卡式水表預(yù)付費(fèi)功能“先付費(fèi)后用水”在社會文明發(fā)展到一定高度后，不可能成為水費(fèi)收取唯一的制約手段，同時(shí)在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)階段他們應(yīng)用在企業(yè)內(nèi)部為節(jié)約用水控制額定計(jì)劃指標(biāo)與實(shí)際用水計(jì)量，也有大專院校內(nèi)部為節(jié)約用水，在校住宿學(xué)生宿舍房內(nèi)憑卡用水也采用智能水表來控制，很少使用在社會上直接對居民供水實(shí)施預(yù)付費(fèi)后用水的智能水表，也不主張推行先收費(fèi)后用水，對他們來說這個問題是關(guān)系到對喝水人的“人權(quán)”問題，沒有錢的人，喝水仍然是他們生存的權(quán)利，所以不推行這種措施。我國自建國以來對居民家庭有供水、供電、供氣的那一天開始，就實(shí)行先用后付費(fèi)的程序規(guī)律。目前改變先付費(fèi)后用水，本身是對居民心里的一種抵觸。況且，目前的供電、供氣仍然保持先用后付費(fèi)的規(guī)律，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)了，居民生活水平高了，人們的思想境界也提升了，先用水后付費(fèi)的規(guī)律，也不會造成水費(fèi)拖欠的社會問題，所以說社會文明進(jìn)步了，這種預(yù)付費(fèi)的措施不是理想的措施。所以目前智能卡式水表的預(yù)付費(fèi)形式逐步轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)傳、自動抄讀系統(tǒng)的方向發(fā)展。
再由于卡式水表在使用過程中，除了由用戶主動報(bào)修或再次進(jìn)行購水充值時(shí)可以將該水表的運(yùn)行信息傳遞給系統(tǒng)信息中心外，管理人員必須到達(dá)安裝水表的現(xiàn)場才能知道該水表的運(yùn)行情況。如水表倒轉(zhuǎn)、充值的水量用完后水表不能自動關(guān)閉閥門、甚至有用戶拆除水表直接用水等情況，只有管理人員到達(dá)安裝水表的現(xiàn)場才能知道。所以，各種卡式水表在使用過程中，管理部門不能隨時(shí)掌握水表的運(yùn)行情況，必須配備一定的人員定期到安裝水表的現(xiàn)場輪回巡查，否則，水表的故障、以及缺失的水量是無法知道的。所以，遠(yuǎn)傳、自動抄讀系統(tǒng)技術(shù)是智能水表發(fā)展的一個方向。
我們曾經(jīng)對多個工業(yè)發(fā)達(dá)國家的預(yù)付費(fèi)水表使用情況調(diào)研，如美、德、法、意、澳大利亞等，他們在水表智能化數(shù)據(jù)采集方面有很多自動抄表系統(tǒng)，有遠(yuǎn)傳、遙感、采集和集中采集不等，智能水表自動抄讀功能在工業(yè)發(fā)達(dá)國家特別是美國應(yīng)用得較多，如德克薩斯州、維基尼亞州、科羅拉多州、威斯康星州等已經(jīng)很普及。智能水表自動抄讀功能已大量的應(yīng)用在企業(yè)內(nèi)部為節(jié)約用水控制額定計(jì)劃指標(biāo)與實(shí)際用水計(jì)量，也有大專院校內(nèi)部為節(jié)約用水，在校住宿學(xué)生宿舍房也采用智能水表自動抄讀系統(tǒng)來控制。
結(jié)束語
智能水表屬于高科技產(chǎn)品。中國土地上需要多樣化、多層次的產(chǎn)品，城市與農(nóng)村，沿海與西部，均存在較大的差異，智能水表適合什么地區(qū)，因從經(jīng)濟(jì)、文化、科學(xué)等需要而因地制宜，不能強(qiáng)求“一刀切”。目前預(yù)付費(fèi)智能水表在我國大中城市供水系統(tǒng)中被采用為“一戶一表”的用水計(jì)量儀表已占全國水表裝機(jī)總量的百分之五至六，雖然這種智能水表發(fā)展走過曲折道路，但是未來的發(fā)展前景依然是好的。預(yù)付費(fèi)智能水表先付費(fèi)后用水的制約功能在一定程度上限制了它快速推廣應(yīng)用，這個問題應(yīng)引起開發(fā)商的關(guān)注。
智能水表遠(yuǎn)傳技術(shù)和自動抄讀系統(tǒng)技術(shù)是二大好功能，功能自身科技含量高，技術(shù)難度大，類型多種多樣，隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展而促進(jìn)智能水表的遠(yuǎn)傳技術(shù)和自動抄讀系統(tǒng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，不斷發(fā)展，在未來的國內(nèi)外市場智能水表有著遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
1.國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 778.1-2007/ISO 4064.1-2005封閉滿管道中水流量的測量，飲用冷水水表和熱水水表 第一部分 : 規(guī)范。
2.城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 133-2007 IC卡冷水水表。
作者:嚴(yán)建軍寧波市計(jì)量測試所 所長 高級工程師 周優(yōu)萍 寧波市計(jì)量測試所流量室 檢定員
