摘 要 通過對智能水表從我國目前技術狀況與技術要求以及國際簡況和我國國情等多種因素分析，探討其未來發展趨勢，供水表行業發展決策者參考。
關鍵詞 智能水表 技術狀況 分析 發展 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，最佳適宜于水流量變化頻繁的流量測量領域，所以水表使用面最廣，使用量最大。今天我國水表口徑規格齊全，廣泛應用在給排水流量計量、居民水費貿易結算、環保污水排放控制計量、熱水能源計量及工業生產領域用水計量和中水利用農業灌溉計量等，可以說水表是不可缺少的流量計量節能產品。智能水表是水表高科技的另類派生產品，在水流量計量儀表領域中是科學技術進步和社會經濟發展到一定高度的產物，所以我們要繼續探索研究智能水表如何發展。
一、名詞及解析
水表是水計量儀表,是水(冷水、熱水、中水、污水)流量體積積算的工具。它涉及到國濟民生，因為它是人生不可缺少的水資源的計量儀表，它是節能產品，為此國家質量監督檢驗檢疫總局把水表列為國家重點管理的八類計量產品。智能水表是水表的另類派生產品之一，按水表新國家標準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械原理帶電子裝置、用于計量飲用冷水和熱水實際體積流量的水表，通常說帶電子裝置的機械式水表。同時包括非機械計量機構的產品，如電磁流量計、電磁水表等可做成的智能水表。
二、智能水表技術要求狀況：
智能水表在前10年的歷程走過曲折的道路。智能水表的代表產品IC卡水表和TM卡水表，從二十世紀90年代末期開發至2005年期間，從開發、返修、再開發（修正改進）到基本定型。幾個智能水表專業廠（主導廠）幾乎都經歷了這個曲折，有一部分企業在這個曲折中走向轉產或甚至倒閉。因為智能水表的技術參數之多，技術要求之高，電子電器元氣件復雜，試驗條件和試驗方法之嚴格，甚至連行業標準自身有些問題也不甚清楚（指CJ/T133-2001），加上售后服務體系沒有跟上，往往給該產品的使用造成一定影響。有些小故障，由于處置不及時造成較大影響。為了使大家有個初步了解，舉例介紹一下智能水表基本結構，代表產品IC卡智能水表可分三部分組成:1.基表 2.控制器3.閥門。從結構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體內（殼體）即為整體式；如不能安裝在同一個機體內（殼體）即為分體式。這三個部分相互有機組合并按程序執行，就會得到預期效果，如有一個部分出現故障，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。它是智能水表的關鍵部分，其IC卡智能水表14方面技術要求和試驗項目，基表就占2/3，或者說智能水表的基本要求，首先體現在基表質量上，這10年來基表的計量準確度和質量水平，隨著水表產品質量的提升而提升，所以說基表的問題已相應減少，基本能滿足智能水表的配套要求，國內智能水表專業生產廠及為智能水表配套基表的水表生產廠在基表生產方面都已積累豐富的經驗，基表的質量已跨上臺階，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，它的技術要求有12項，主要針對控制器而言，實質對整機要求:如高溫、低溫、濕熱、振動、電磁、靜電放電、靜磁場、電源變化、機械沖擊、短時功降、浪涌及脈沖群。目前這些項目試驗設備，水表生產企業大多都不具備，承擔智能水表型式試驗的技術機構試驗設備大多不完善，同時對試驗方法也不甚熟練，試驗設備和試驗方法都是全國水表行業的薄弱環節，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。這個電控閥是執行水表各路水流閉、開的執行機構。主要是電控動作裕度和耐用性要好，說具體一點在0.02MPa至1.0MPa水壓條件下都能正常工作。關、開動作1000次后仍能正常工作，其泄漏量應在允許范圍內，并且在控制器平均無故障工作時間（MTBF）不應小于4000h。目前國內智能水表配套的電磁閥類型大致有三種，數量最多的是球閥，其次電磁閥。球閥的結構形式也有差異，關健問題是動作要可靠，關閉狀態時不泄漏，電功耗要小。功耗問題是閥的難度焦點，是智能水表動作和泄漏的綜合指標。現在國內IC卡智能水表配套的電磁閥的質量狀況基本良好。
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，其結構特點和形式各有所不同，但其基本功能也是為著預收費服務。
智能水表的智能化發展體現在傳輸抄讀技術方面，廿世紀后期國內幾家有實力的水表廠將普通水表采用分線制單獨把數據遠距離傳輸抄讀，號稱遠傳水表，實際上這是智能化的初級階段。使用一二年后發現基表和遠傳讀數有差異，說明遠傳數據有丟失，經過幾年努力這個問題得到解決。廿一世紀后隨著電子工業快速發展，分線制技術發展向總線制傳輸，在投資和效率方面比分線制有很多優點，近幾年，國內有電子技術開發能力者又引進通訊技術，把總線制傳輸抄讀發展向無線抄讀，這幾種形式都是遠傳抄讀技術，多種多樣的新型的自動抄讀技術在不斷地創新不斷地發展著。
智能水表技術發展均離不開電源消耗，各種卡式表的電源大多采用表內供電，一般采用鋰電池供電，按標準要求口徑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。但在抄讀系統應用在智能水表中不少類型是應用表外部供電的，外部供電在智能水表設計成外部（交流或直流）電壓發生故障時，要保證故障前的水表體積示值不會丟失，并且至少一年內仍能讀取，同時能保證電源中斷后仍不影響水表的其它性能和參數。
智能水表電源功耗方面，盡量采用低功耗，即微功耗電路，這是智能水表設計的一大重要指標，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，也是一項尚需繼續努力去開發的課題。
三.對未來發展之分析：
智能水表經歷了艱難的十多年歷程，從開發、改進逐步走向完善，也被國內水表行業權威人士高度評價和社會寄予希望的新產品。的確智能水表是屬于高科技的產品，水表自身工作環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品的科技難度。10多年來智能水表開發在我國已積累許多教訓和寶貴經驗。如何使這個產品真正符合供水計量，智能控制和有效抄讀等功能，在技術智能領域中還需要不斷創新和完善。
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％，主要使用領域是大中城市（沿海城市較多）以后的發展會怎么樣？分析如下：
(一) 從宏觀上分析有利的因素；
1.水資源日趨緊張，對水計量的日益提高
智能水表也是計量水（飲用水）的儀表，也是貿易結算工具。從大局上看，應從“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，同時也給人類愛護水資源帶來警惕。2002年在南非約翰內斯堡舉行世界首腦會議，把水問題列為可持續發展的五大世界性課題之首，水與發展受到世界各國高度關注。近年來全球性開展對水資源的保護、控制、節約和水再生利用，開展一系列國際性有關“水”課題研究對策和措施，建立許多保護水資源的政策法規。據報導全球有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、實施城市居民“一戶一表”，實行按人口限量供水以及階梯水價政策建立節水型社會體系。另方面嚴格保護生態環境，嚴格控制污水排放，加強污水處理、中水利用和計量等一系列行之有效措施給水表產業發展帶來機遇，同時給智能水表開拓了空間。
2.供水行業抄表量增加，對智能化的要求提高
大規模的城市建設，舊城改造，新城住宅群建設和農村改水工程延續，及城市居民實施“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年來我國水表生產總量、出口總量和生產總值均分別增長2.2倍，3.1倍及3倍。據不完全統計，2007年全國水表生產總量為3700～3900萬臺，出口總量為945.4萬臺，生產總值為35～36億，全國水表生產總量占全球1/3強，出口9621.7萬美元，占全球貿易總額17﹪～18％。智能水表的各項經濟指標也隨著水表產業的發展而發展，當前智能水表主要市場在國內，已在我國不少大中城市中開始試點及中小批量使用，初步形成了智能水表的貿易市場。
今天我國的水表產業已成為世界上最大的生產基地和出口大國，2007年全國水表進口23497臺，而出口有945.4萬臺，出口量是進口的402.8倍。中國目前逐步從水表制造大國向水表創造大國邁進；水表出口大國向水表出口強國努力；智能水表有望從國內市場向著國際市場發展。
3.社會發展使抄表成本增加，智能化抄表收費成本日益下降
現在的社會是信息時代。社會交往、溝通和管理均以數據信息化為基礎，特別是全國人民正在努力實現“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境和工作節湊。數據信息自動化是構成這種環境和節湊格局的不可缺少的主題內容。“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據抄讀，為物業管理系統服務，智能水表也是這個系統組成成員之一。在未來的“小康”實施項目中，也是一項需要完善和發展的任務，同時現代生活方式中，像自助銀行那樣自助水費付款方法也可以推行使用智能水表的功能完成水費結算，所以，智能水表的未來也是很有前景的。
4.科學技術的進步，行業投入為智能表的發展提供了可靠性
普通水表開發涉及主要專業技術有機械制造、工程塑料及流體力學，智能水表開發除了上述專業技術外，還必須介入電磁和電子專業技術。目前我國普通水表的品質水平已基本上接近或者達到國際上工業發達國家的水平，但某些方面仍然存在一定差距。智能水表在普通水表基礎上己經開發出品種繁多的智能化新產品，但品質水平有待進一步穩定和提高。近年來國家對技術進步十分重視，強調科學技術是第一生產力，國家對科技投入量每年不斷增大，對創造發明專利等一系列優惠政策，國內有不少原來從事電子行業產品開發均紛紛轉向水表行業智能化水表開發，原來水表行業企業也逐年加大對智能水表開發的投資力度，這一系列的舉措均給智能水表發展創造了良好的可靠性。
(二) 智能水表發展方向分析：
遠傳、自動抄讀系統技術是智能水表發展的一個方向
智能卡式水表預付費功能“先付費后用水”在社會文明發展到一定高度后，不可能成為水費收取唯一的制約手段，同時在工業發達國家的現階段他們應用在企業內部為節約用水控制額定計劃指標與實際用水計量，也有大專院校內部為節約用水，在校住宿學生宿舍房內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施預付費后用水的智能水表，也不主張推行先收費后用水，對他們來說這個問題是關系到對喝水人的“人權”問題，沒有錢的人，喝水仍然是他們生存的權利，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，就實行先用后付費的程序規律。目前改變先付費后用水，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的規律，經濟發達了，居民生活水平高了，人們的思想境界也提升了，先用水后付費的規律，也不會造成水費拖欠的社會問題，所以說社會文明進步了，這種預付費的措施不是理想的措施。所以目前智能卡式水表的預付費形式逐步轉向遠傳、自動抄讀系統的方向發展。
再由于卡式水表在使用過程中，除了由用戶主動報修或再次進行購水充值時可以將該水表的運行信息傳遞給系統信息中心外，管理人員必須到達安裝水表的現場才能知道該水表的運行情況。如水表倒轉、充值的水量用完后水表不能自動關閉閥門、甚至有用戶拆除水表直接用水等情況，只有管理人員到達安裝水表的現場才能知道。所以，各種卡式水表在使用過程中，管理部門不能隨時掌握水表的運行情況，必須配備一定的人員定期到安裝水表的現場輪回巡查，否則，水表的故障、以及缺失的水量是無法知道的。所以，遠傳、自動抄讀系統技術是智能水表發展的一個方向。
我們曾經對多個工業發達國家的預付費水表使用情況調研，如美、德、法、意、澳大利亞等，他們在水表智能化數據采集方面有很多自動抄表系統，有遠傳、遙感、采集和集中采集不等，智能水表自動抄讀功能在工業發達國家特別是美國應用得較多，如德克薩斯州、維基尼亞州、科羅拉多州、威斯康星州等已經很普及。智能水表自動抄讀功能已大量的應用在企業內部為節約用水控制額定計劃指標與實際用水計量，也有大專院校內部為節約用水，在校住宿學生宿舍房也采用智能水表自動抄讀系統來控制。
結束語
智能水表屬于高科技產品。中國土地上需要多樣化、多層次的產品，城市與農村，沿海與西部，均存在較大的差異，智能水表適合什么地區，因從經濟、文化、科學等需要而因地制宜，不能強求“一刀切”。目前預付費智能水表在我國大中城市供水系統中被采用為“一戶一表”的用水計量儀表已占全國水表裝機總量的百分之五至六，雖然這種智能水表發展走過曲折道路，但是未來的發展前景依然是好的。預付費智能水表先付費后用水的制約功能在一定程度上限制了它快速推廣應用，這個問題應引起開發商的關注。
智能水表遠傳技術和自動抄讀系統技術是二大好功能，功能自身科技含量高，技術難度大，類型多種多樣，隨著電子工業的快速發展而促進智能水表的遠傳技術和自動抄讀系統技術的不斷創新，不斷發展，在未來的國內外市場智能水表有著遠大的發展前景。
參考文獻
1.國家標準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 : 規范。
2.城鎮建設行業標準CJ/T 133-2007 IC卡冷水水表。
作者:嚴建軍寧波市計量測試所 所長 高級工程師 周優萍 寧波市計量測試所流量室 檢定員
