作者 严建军 周优萍 叶显苍
摘 要 通过对智能水表从我国目前技术状况与技术要求以及国际简况和我国国情等多种因素分析，探讨其未来发展趋势，供水表行业发展决策者参考。
关键词 智能水表 技术状况 分析 发展 探讨
前 言
水表作为水流量测量仪表，与其它流量仪表相比具有流量量程比最宽，制造成本最低，使用条件要求低等特点，最佳适宜于水流量变化频繁的流量测量领域，所以水表使用面最广，使用量最大。今天我国水表口径规格齐全，广泛应用在给排水流量计量、居民水费贸易结算、环保污水排放控制计量、热水能源计量及工业生产领域用水计量和中水利用农业灌溉计量等，可以说水表是不可缺少的流量计量节能产品。智能水表是水表高科技的另类派生产品，在水流量计量仪表领域中是科学技术进步和社会经济发展到一定高度的产物，所以我们要继续探索研究智能水表如何发展。
一、名词及解析
水表是水计量仪表,是水(冷水、热水、中水、污水)流量体积积算的工具。它涉及到国济民生，因为它是人生不可缺少的水资源的计量仪表，它是节能产品，为此国家质量监督检验检疫总局把水表列为国家重点管理的八类计量产品。智能水表是水表的另类派生产品之一，按水表新国家标准GB/T 778.1-2007/ISO 4604.1-2005概念理解，智能水表是基于电磁或电子原理以及基于机械原理带电子装置、用于计量饮用冷水和热水实际体积流量的水表，通常说带电子装置的机械式水表。同时包括非机械计量机构的产品，如电磁流量计、电磁水表等可做成的智能水表。
二、智能水表技术要求状况：
智能水表在前10年的历程走过曲折的道路。智能水表的代表产品IC卡水表和TM卡水表，从二十世纪90年代末期开发至2005年期间，从开发、返修、再开发（修正改进）到基本定型。几个智能水表专业厂（主导厂）几乎都经历了这个曲折，有一部分企业在这个曲折中走向转产或甚至倒闭。因为智能水表的技术参数之多，技术要求之高，电子电器元气件复杂，试验条件和试验方法之严格，甚至连行业标准自身有些问题也不甚清楚（指CJ/T133-2001），加上售后服务体系没有跟上，往往给该产品的使用造成一定影响。有些小故障，由于处置不及时造成较大影响。为了使大家有个初步了解，举例介绍一下智能水表基本结构，代表产品IC卡智能水表可分三部分组成:1.基表 2.控制器3.阀门。从结构形成上又可分整体式和分体式，如果把这三个部分都安装同一个机体内（壳体）即为整体式；如不能安装在同一个机体内（壳体）即为分体式。这三个部分相互有机组合并按程序执行，就会得到预期效果，如有一个部分出现故障，那整个智能水表就会失效。
智能水表的基表。所谓基表是用于计量水累积量的速度式水表或容积式水表。它是智能水表的关键部分，其IC卡智能水表14方面技术要求和试验项目，基表就占2/3，或者说智能水表的基本要求，首先体现在基表质量上，这10年来基表的计量准确度和质量水平，随着水表产品质量的提升而提升，所以说基表的问题已相应减少，基本能满足智能水表的配套要求，国内智能水表专业生产厂及为智能水表配套基表的水表生产厂在基表生产方面都已积累丰富的经验，基表的质量已跨上台阶，并形成批量配套的能力。
其次智能水表的控制器。控制器主要应用于智能水表的显示和控制装置。控制器即所谓带电子装置，它的技术要求有12项，主要针对控制器而言，实质对整机要求:如高温、低温、湿热、振动、电磁、静电放电、静磁场、电源变化、机械冲击、短时功降、浪涌及脉冲群。目前这些项目试验设备，水表生产企业大多都不具备，承担智能水表型式试验的技术机构试验设备大多不完善，同时对试验方法也不甚熟练，试验设备和试验方法都是全国水表行业的薄弱环节，近几年来从无知到了解，从了解到深入，逐步在提高完善中。
次之，智能水表的阀门。常用阀门选为电控阀。这个电控阀是执行水表各路水流闭、开的执行机构。主要是电控动作裕度和耐用性要好，说具体一点在0.02MPa至1.0MPa水压条件下都能正常工作。关、开动作1000次后仍能正常工作，其泄漏量应在允许范围内，并且在控制器平均无故障工作时间（MTBF）不应小于4000h。目前国内智能水表配套的电磁阀类型大致有三种，数量最多的是球阀，其次电磁阀。球阀的结构形式也有差异，关健问题是动作要可靠，关闭状态时不泄漏，电功耗要小。功耗问题是阀的难度焦点，是智能水表动作和泄漏的综合指标。现在国内IC卡智能水表配套的电磁阀的质量状况基本良好。
卡式范围的智能水表还有CPU卡、RT卡、射频卡、音频卡及代码式等水表。这些智能水表社会拥有量不像上面所述的IC卡和TM卡水表多，其结构特点和形式各有所不同，但其基本功能也是为着预收费服务。
智能水表的智能化发展体现在传输抄读技术方面，廿世纪后期国内几家有实力的水表厂将普通水表采用分线制单独把数据远距离传输抄读，号称远传水表，实际上这是智能化的初级阶段。使用一二年后发现基表和远传读数有差异，说明远传数据有丢失，经过几年努力这个问题得到解决。廿一世纪后随着电子工业快速发展，分线制技术发展向总线制传输，在投资和效率方面比分线制有很多优点，近几年，国内有电子技术开发能力者又引进通讯技术，把总线制传输抄读发展向无线抄读，这几种形式都是远传抄读技术，多种多样的新型的自动抄读技术在不断地创新不断地发展着。
智能水表技术发展均离不开电源消耗，各种卡式表的电源大多采用表内供电，一般采用锂电池供电，按标准要求口径25mm以下卡式水表用电池寿命（含25mm）不低于“6+1”年；口径32mm和40mm卡式水表用电池寿命不低于“4+1”年。电池制造厂应确保电池额定寿命保证卡式水表的正常工作年限比水表的工作寿命至少长一年。但在抄读系统应用在智能水表中不少类型是应用表外部供电的，外部供电在智能水表设计成外部（交流或直流）电压发生故障时，要保证故障前的水表体积示值不会丢失，并且至少一年内仍能读取，同时能保证电源中断后仍不影响水表的其它性能和参数。
智能水表电源功耗方面，尽量采用低功耗，即微功耗电路，这是智能水表设计的一大重要指标，采用微功耗电路是提高电池寿命的一个重要途径，提高电池自身的容量，既体积小又容量大，也是一项尚需继续努力去开发的课题。
三.对未来发展之分析：
智能水表经历了艰难的十多年历程，从开发、改进逐步走向完善，也被国内水表行业权威人士高度评价和社会寄予希望的新产品。的确智能水表是属于高科技的产品，水表自身工作环境和工作条件比较恶劣，智能水表加上电子、电气、带电子装置后更加加极这个产品的科技难度。10多年来智能水表开发在我国已积累许多教训和宝贵经验。如何使这个产品真正符合供水计量，智能控制和有效抄读等功能，在技术智能领域中还需要不断创新和完善。
智能水表目前在中国市场上占全部水表市场的占有量约为5﹪～6％，主要使用领域是大中城市（沿海城市较多）以后的发展会怎么样？分析如下：
(一) 从宏观上分析有利的因素；
1.水资源日趋紧张，对水计量的日益提高
智能水表也是计量水（饮用水）的仪表，也是贸易结算工具。从大局上看，应从“水”先说起。水是人类生命之源，万物生长之本，全球性水资源紧缺，给人类生存带来危机，同时也给人类爱护水资源带来警惕。2002年在南非约翰内斯堡举行世界首脑会议，把水问题列为可持续发展的五大世界性课题之首，水与发展受到世界各国高度关注。近年来全球性开展对水资源的保护、控制、节约和水再生利用，开展一系列国际性有关“水”课题研究对策和措施，建立许多保护水资源的政策法规。据报导全球有100多个国家缺水或贫水，中国也不例外。中国有669个城市，其中严重缺水有110个，就说首都北京也属缺水城市。我国为解决缺水问题，制订“水法”、南水北调、实施城市居民“一户一表”，实行按人口限量供水以及阶梯水价政策建立节水型社会体系。另方面严格保护生态环境，严格控制污水排放，加强污水处理、中水利用和计量等一系列行之有效措施给水表产业发展带来机遇，同时给智能水表开拓了空间。
2.供水行业抄表量增加，对智能化的要求提高
大规模的城市建设，旧城改造，新城住宅群建设和农村改水工程延续，及城市居民实施“一户一表”工程，给水表需求带来了广阔的市场。1998年至2007年，这10年来我国水表生产总量、出口总量和生产总值均分别增长2.2倍，3.1倍及3倍。据不完全统计，2007年全国水表生产总量为3700～3900万台，出口总量为945.4万台，生产总值为35～36亿，全国水表生产总量占全球1/3强，出口9621.7万美元，占全球贸易总额17﹪～18％。智能水表的各项经济指标也随着水表产业的发展而发展，当前智能水表主要市场在国内，已在我国不少大中城市中开始试点及中小批量使用，初步形成了智能水表的贸易市场。
今天我国的水表产业已成为世界上最大的生产基地和出口大国，2007年全国水表进口23497台，而出口有945.4万台，出口量是进口的402.8倍。中国目前逐步从水表制造大国向水表创造大国迈进；水表出口大国向水表出口强国努力；智能水表有望从国内市场向着国际市场发展。
3.社会发展使抄表成本增加，智能化抄表收费成本日益下降
现在的社会是信息时代。社会交往、沟通和管理均以数据信息化为基础，特别是全国人民正在努力实现“小康”生活，人们需要有快捷、宁静、安全、可靠、幸福和快乐的生活环境和工作节凑。数据信息自动化是构成这种环境和节凑格局的不可缺少的主题内容。“小康”家庭生活中必需的水、电、气、通讯等均需由智能化显示和控制来完成数据抄读，为物业管理系统服务，智能水表也是这个系统组成成员之一。在未来的“小康”实施项目中，也是一项需要完善和发展的任务，同时现代生活方式中，像自助银行那样自助水费付款方法也可以推行使用智能水表的功能完成水费结算，所以，智能水表的未来也是很有前景的。
4.科学技术的进步，行业投入为智能表的发展提供了可靠性
普通水表开发涉及主要专业技术有机械制造、工程塑料及流体力学，智能水表开发除了上述专业技术外，还必须介入电磁和电子专业技术。目前我国普通水表的品质水平已基本上接近或者达到国际上工业发达国家的水平，但某些方面仍然存在一定差距。智能水表在普通水表基础上己经开发出品种繁多的智能化新产品，但品质水平有待进一步稳定和提高。近年来国家对技术进步十分重视，强调科学技术是第一生产力，国家对科技投入量每年不断增大，对创造发明专利等一系列优惠政策，国内有不少原来从事电子行业产品开发均纷纷转向水表行业智能化水表开发，原来水表行业企业也逐年加大对智能水表开发的投资力度，这一系列的举措均给智能水表发展创造了良好的可靠性。
(二) 智能水表发展方向分析：
远传、自动抄读系统技术是智能水表发展的一个方向
智能卡式水表预付费功能“先付费后用水”在社会文明发展到一定高度后，不可能成为水费收取唯一的制约手段，同时在工业发达国家的现阶段他们应用在企业内部为节约用水控制额定计划指标与实际用水计量，也有大专院校内部为节约用水，在校住宿学生宿舍房内凭卡用水也采用智能水表来控制，很少使用在社会上直接对居民供水实施预付费后用水的智能水表，也不主张推行先收费后用水，对他们来说这个问题是关系到对喝水人的“人权”问题，没有钱的人，喝水仍然是他们生存的权利，所以不推行这种措施。我国自建国以来对居民家庭有供水、供电、供气的那一天开始，就实行先用后付费的程序规律。目前改变先付费后用水，本身是对居民心里的一种抵触。况且，目前的供电、供气仍然保持先用后付费的规律，经济发达了，居民生活水平高了，人们的思想境界也提升了，先用水后付费的规律，也不会造成水费拖欠的社会问题，所以说社会文明进步了，这种预付费的措施不是理想的措施。所以目前智能卡式水表的预付费形式逐步转向远传、自动抄读系统的方向发展。
再由于卡式水表在使用过程中，除了由用户主动报修或再次进行购水充值时可以将该水表的运行信息传递给系统信息中心外，管理人员必须到达安装水表的现场才能知道该水表的运行情况。如水表倒转、充值的水量用完后水表不能自动关闭阀门、甚至有用户拆除水表直接用水等情况，只有管理人员到达安装水表的现场才能知道。所以，各种卡式水表在使用过程中，管理部门不能随时掌握水表的运行情况，必须配备一定的人员定期到安装水表的现场轮回巡查，否则，水表的故障、以及缺失的水量是无法知道的。所以，远传、自动抄读系统技术是智能水表发展的一个方向。
我们曾经对多个工业发达国家的预付费水表使用情况调研，如美、德、法、意、澳大利亚等，他们在水表智能化数据采集方面有很多自动抄表系统，有远传、遥感、采集和集中采集不等，智能水表自动抄读功能在工业发达国家特别是美国应用得较多，如德克萨斯州、维基尼亚州、科罗拉多州、威斯康星州等已经很普及。智能水表自动抄读功能已大量的应用在企业内部为节约用水控制额定计划指标与实际用水计量，也有大专院校内部为节约用水，在校住宿学生宿舍房也采用智能水表自动抄读系统来控制。
结束语
智能水表属于高科技产品。中国土地上需要多样化、多层次的产品，城市与农村，沿海与西部，均存在较大的差异，智能水表适合什么地区，因从经济、文化、科学等需要而因地制宜，不能强求“一刀切”。目前预付费智能水表在我国大中城市供水系统中被采用为“一户一表”的用水计量仪表已占全国水表装机总量的百分之五至六，虽然这种智能水表发展走过曲折道路，但是未来的发展前景依然是好的。预付费智能水表先付费后用水的制约功能在一定程度上限制了它快速推广应用，这个问题应引起开发商的关注。
智能水表远传技术和自动抄读系统技术是二大好功能，功能自身科技含量高，技术难度大，类型多种多样，随着电子工业的快速发展而促进智能水表的远传技术和自动抄读系统技术的不断创新，不断发展，在未来的国内外市场智能水表有着远大的发展前景。
参考文献
1.国家标准GB/T 778.1-2007/ISO 4064.1-2005封闭满管道中水流量的测量，饮用冷水水表和热水水表 第一部分 : 规范。
2.城镇建设行业标准CJ/T 133-2007 IC卡冷水水表。
作者:严建军宁波市计量测试所 所长 高级工程师 周优萍 宁波市计量测试所流量室 检定员
