本文選自《環球表計》2018年6月刊，原文作者：張衛紅，深圳市源啓智能科技有限公司。

摘要：作者就智能水表行業基于NB-IoT通訊的智能化應用進行闡述，結合近兩年國內實際應用情況， 重點針對基于NB-IoT物聯網水表的在智能抄表行業應用過程中對一些問題的思考和觀點進行闡述，同時也對NB-IoT物聯網水表的產業化過程的技術和業務需求走向提出自己的想法，以供行業參考。
 

引言

上世紀九十年代末，國內智能水表行業借鑒電表、安防等行業經驗，采用RS-485 國際標準總線通訊技術來解決自動抄水表功能。2007年左右國內智能水表企業開始在歐洲Mini-BUS 的總線電路進行修改后產生了國內的M-BUS 總線電路，但各企業的M-BUS 總線電平處理方式有細微差別?？偩€制通訊技術方案由于存在大量工程布線工作，所以主要用于新建樓盤和小區，必須在弱電建設時介入預留布線管道。對于舊小區改造等不方便布線的環境不適用。

2010年左右，隨著智能抄表在水行業的廣泛應用，部分城市除了新建樓盤采用智能水表，周期更換項目也開始采用智能水表。舊小區無法布線原有總線制通訊方案的弊端暴露出來。在這種背景下小無線通訊技術開始在智能水表上應用，從早期的 Zigbee 到 RF(FSK)、再到近兩年的LoRa。

2013年左右，隨著中移物聯網成立并推出物聯網卡業務，GPRS流量費用得到了大幅下降，原來只用在集中器類設備上的GPRS 技術開始向智能水表終端轉移。

2015年隨著華為在歐洲商用NB-IoT成功，華為與三大運營商簽訂了NB-IoT技術在中國商用的戰略計劃，NB-IoT將在未來的物聯網層面上取代現有的GPRS 通信網絡。2017年被行業冠以NB-IoT元年，鷹潭、深圳、福州國內三大NB-IoT水表項目相繼上馬，至此NB-IoT 水表被定義為正式商用。

智能水表從自組網進入到租用運營商網絡服務的道路上，為表述方便，本文將“基于NB-IoT的物聯網水表”統一用“物聯網水表” 為表述。  

物聯網水表經過近兩年試點和推廣，這段時間內行業主要關注點在于NB-IoT 技術在通訊環境和功耗方面對于水表抄表應用的可行性，在這方面眾說紛紜，可謂仁者見仁智者見智。本文不對此進行討論，而是從供水企業的角度就物聯網水表應該在供水企業的管理中發揮什么作用這個問題進行闡述，并嘗試著探討解決的思路，本文水表主要針對于居民戶表。

替代人工抄表

一說到智能水表大部分人第一反應就是不用人去現場抄表了，其實替代人工抄表也恰恰是智能水表推廣最早的需求，而目前市場的智能水表絕大部分的應用仍然是替代人工抄表為主。

當供水企業面臨大面積使用智能水表替代人工抄表這個命題時，是使用人工抄表成本更低還是使用智能水表抄表成本更低這個問題就會擺在管理者的面前。由于各地經濟水平不一，人工抄表成本核算出來會有差異。我們以深圳水務為例，深圳水務曾經進行了大量的數據分析和核算，最后得出結論針對居民戶表結算的抄表業務僅從成本的角度考慮，人工抄表成本遠低于全面應用智能水表的成本；也正因為此深圳水務居民戶表一直沒有大范圍推智能水表，僅僅在小范圍內進行嘗試。

所以各水表企業也發現在智能水表推廣過程中更多的是要尋找替代人工抄表以外的增值點來說服供水企業的決策層，才有可能得到大面積的使用。

用水傳感器

上面提到水表對于供水企業來說應該有更多的增值應用，我們羅列一些常見的需求：

• 階梯水價的應用

• 區域產銷差應用

• 區域漏損數據分析

• 夜間DMA漏損檢測

   

下面我們對這些需求具體到水表產品的需求嘗試做更深層次的分析：
 

階梯水價的應用水表的具體需求

階梯水價的應用其實還是抄表結算的應用，只是對結算的時間點有了明確的定義，即需要確保當前抄表結算時間點與上一次抄表時間結算點是一個固定的時間，按國家要求的來說一般是一個月。

所以針對這個應用需求，行業通常有兩種方案：第一種是行業常用的方案，在每個月的結算日當天進行實時抄表把抄表的數據做為結算依據；第二種方案采用月結日數據凍結功能來記錄表的讀數做為結算依據，這里特別提一下，這個月結日數據凍結功能是指在水表端完成的，即數據是記錄在水表內的，如果是集中器來實現這個功能應該屬于第一種。

我們再進一步剖析兩種方案的區別：

第一種月結日實時抄表： 

• 水表月結數據時間點只能精確到小時，因為抄表的過程是串行的一只只抄的，所以如果以一個集中器為單位，也許從開始第一只表抄表時間到完成最后一只表抄表的時間可能相差30分鐘。

• 當抄表成功率沒有達到100%時（補抄后），月結日未抄成功的，后續結算時會采取用參考距離月結日最近的一次抄表日期的數據來決定月結日的抄表數據。

第二種表端月結日數據凍結功能：

• 水表月結數據時間點可以精確分鐘（由水表的內部時鐘決定），因為是在水表端完成，如果定好了在某個時間點凍結數據，時間一到所有水表會同時凍結數據，表與表之間的時間差異取決于水表的內部時鐘。

• 除非水表壞了，般不會出現月結數據凍結不成功的情況。

表1兩種不同方案的對比

區域產銷差應用、區域漏損數據分析、的具體需求

大部分供水企業區域產銷差、區域漏損數據分析是基于區域管網建立總分表關系，通過在同一時間記錄各水表的用水量對比出總分表之間的用量差異，當差異達到一定程度則認為存在漏損。當然專業的管網漏損分析除了水量數據外，還涉及水壓、流速、環境噪音等傳感數據，是一個綜合的數據分析模型，本文僅對水表的數據進行闡述。

由于目前市面上抄表數據的精度單位為立方米，因此采用的機電轉換方案大部分轉換數據的精度為立方米，在實際以居民小區為單位的區域產銷差統計數據無法反饋真實的數據，國內家庭用戶平均每天的用水量不足0.5立方米，也就是說如果用戶當前水表讀數為2.5立方米，實際智能抄表抄讀的數據為2立方米。

為了解決上述的問題，供水企業對抄表數據精度提出了要求，行業開始在光電直讀產品有精確到0.1立方米、0.01立米方產品；而近幾年深圳水務提出智能水表抄表數據精度應精確到1升，隨著這個要求的提出，原來一直在海外應用的無磁傳感技術在國內開始爆發，行業各大水表廠陸續都推出了基于無磁傳感技術抄表數據精度到升的水表。

夜間DMA漏損檢測     

夜間DMA漏損檢測的原理：正常居民用戶深夜處于睡眠狀態，理論上居民的所有用水行為都停止了，在這個時間段連續密集的監控居民的用水狀態，如果在監控時間段發現水表持續存在流量較穩定的小流量用水，即可認為水表后的管網存在滲漏。

這項業務分析可以在抄表平臺的軟件端完成，也可以在智能水表端完成，目前國內的主要做法是在抄表平臺的軟件端完成分析，智能水表只負責把數據提供給抄表平臺；如果在智能水表端完成則技術難度和復雜度較高。

影響這項業務的關鍵因素在于智能水表的傳感數據精度，深圳水務在這方面做了大量的工作和數據分析，從居民用戶的管網滲漏的統計數據來看，智能水表的數據精度應達到以升為單位才能反應出來，因此深圳水務也提出了智能水表的傳感數據精度應為升。

智能業務輔助

物聯網水表應用各種先進的技術，隨之而來的成本也在增加，筆者認為物聯網水表應該向智能硬件的方向進化，通過提供更多的增值功能體現它的價值才能更廣泛讓供水企業和社會所接受，在這里我們一起探討一下有哪些增值功能。

漏水報警

采用夜間DMA漏損檢測的原理，進行夜間自動漏水檢測，對漏水情況進行上報，上報的對象可以是IOT平臺，也可以是指定的客戶端。

異常用水報警

• 階梯水價報警，根據月累積用水量和日平均用水量，在用戶用水量接近下一計費周期時主動上報，上報的對象可以是IOT平臺，也可以是指定的客戶端。

• 日上限用水量報警、月上限用水量報警，在用戶用水量達到用戶定義值時，主動上報，上報的對象可以是IOT平臺，也可以是指定的客戶端。

特殊業務場景

出差模式場景

定義出差模式后，理論上家里沒有人用水，水表會設定一個報警值，超過后主動上報，上報的對象可以是IOT平臺，也可以是指定的客戶端。業務場景為非法入侵、管漏、用水口未關緊漏水等，如果嚴重可以通知物業及時處理。

出租結算場景

定義日結算業務，每日為出租方提供結算數據。

小結

通過上述的分析，智能水表的方向是確定的，但是大規模使用還需要尋找到更多的增值服務來增加水務公司的收入，才有可能得到大面積的使用，并不是簡單的替代人工抄表。