【智能水表簡介】智能水表的種類 智能水表原理 智能水表優(yōu)缺點

智能水表的種類

目前國內(nèi)制造的智能水表，可分為預(yù)付費水表、遠傳水表兩大類，其共同特點是測量水流的傳感器仍采用普通水表，通過在水表的讀數(shù)盤指針或齒輪組的某個位置安裝傳感元件，將原水表的機械讀數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號數(shù)據(jù)，然后進行采集、傳輸和儲存，按結(jié)算交易方式的要求自動或人工進行控制。因為它們的基表都是采用的速度式水表，所以按照水表的原理分類他們還都屬于速度式水表一類，只是在讀數(shù)方式、指示機構(gòu)等方面進行了改進，增加了預(yù)付費、遠傳讀數(shù)等自動化抄表系統(tǒng)功能，而計量機構(gòu)、傳動方式還是機械式的，水表的準確度（精度）等級和普通機械水表一樣，都是2.0級。

智能水表把高科技的電子、信息傳輸技術(shù)應(yīng)用到水表制造上，在相當(dāng)程度上改變了國內(nèi)傳統(tǒng)的抄表結(jié)算方式，提高了我國自來水收費計量的水平，是自來水計量收費的一次技術(shù)進步；它的推廣應(yīng)用實現(xiàn)了“先買水，后用水”和集中抄表管理，更新了用水戶的交費理念，減少了拖欠水費、入戶抄表等現(xiàn)象，減少了供水部門抄表的人力、物力；可提前回收水費，減少了后期運營人員，提高了管理效率和水司的經(jīng)營管理水平；且防盜性能較普通水表好，完全能實現(xiàn)“預(yù)付費”、“階梯水價”和“囤積水量”功能。

預(yù)付費水表原理、種類及優(yōu)缺點

一、概念、原理

預(yù)付費水表是一種利用現(xiàn)代微電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、智能儲值卡技術(shù)對用水量進行計量并進行用水?dāng)?shù)據(jù)傳遞及結(jié)算交易的新型水表，也就是在傳統(tǒng)的機械水表上加裝電控模塊和電控閥門而制造的一種新型智能化計量儀表。

預(yù)付費水表按照儲值卡技術(shù)分為IC卡水表、TM卡水表、代碼水表三種形式，俗稱卡式水表。

二、工作過程

將含有金額或購置信息的儲值卡插入水表中的讀寫器，經(jīng)微處理器識別和下載金額后，電控閥門開啟，用戶可以正常用水；當(dāng)用戶用水時，水量采集裝置開始對用水量進行采集，并轉(zhuǎn)換成所需的電子信號供給微處理器進行計量，并在LCD顯示屏上顯示出來；當(dāng)用戶的用水金額下降到一定的數(shù)值時，水表的報警裝置會自動進行相應(yīng)報警或警告性關(guān)閥，提示用戶持卡交費購水；如超過用水金額，則水表會自動將電控閥門關(guān)閉，切斷供水，用戶交費后插入已交費的IC卡，自動開啟閥門進行供水。

三、收費軟件

對于預(yù)付費水表的收費軟件國家沒有制定指導(dǎo)性的標(biāo)準，都是制造商根據(jù)自己的產(chǎn)品性能、特點研制開發(fā)的，每一個制造商都有自己的一套成熟、定型的軟件。軟件技術(shù)發(fā)展到今天，預(yù)付費水表的收費軟件是一個非常簡單的程序，數(shù)據(jù)庫并不復(fù)雜，制造商可在自己生產(chǎn)的軟件上，根據(jù)不同水司的需求，增加一些功能，如報表、驗收、稽核、票據(jù)打印、階梯水價、囤積水量等，所有開發(fā)商對預(yù)付費水表的收費程序上的主要功能主要有以下一些內(nèi)容：

1、日常業(yè)務(wù)：開戶、發(fā)卡、售水充值、掛失補卡和換裝水表功能；

2、操作員權(quán)限設(shè)置功能：在需要接觸管理軟件的人員當(dāng)中，通過設(shè)置不同的使用權(quán)限，限制某些可能對系統(tǒng)的正常使用造成傷害的操作，或?qū)芾硇畔?、用戶記錄等重要?shù)據(jù)的非法修改、刪除。

3、水量分析功能：能夠按照日期，對用戶購水情況進行水量分析；

4、數(shù)據(jù)瀏覽查詢功能：可進行用戶查詢、充值查詢、補卡查詢、換表查詢、讀卡查詢；

5、票據(jù)設(shè)置打印功能：不同的軟件使用者，使用的售水發(fā)票（收據(jù)）在格式、內(nèi)容等方面會有不同的要求，管理軟件可以根據(jù)實際情況，由軟件操作者對發(fā)票的打印情況自行修改。

6、數(shù)據(jù)匯總及分析功能、可疑用戶監(jiān)測功能：操作員可以自由設(shè)定匯總的查詢方式，匯總的時間范圍，并且可按需要產(chǎn)生報表的明細。如，累計磁擾次數(shù)不為零的用戶列表；用戶最近一次購水情況分析(降序排列最近充值距今天數(shù)的用戶列表。長時間不充值的用戶可能是問題用戶)；最近購水水表狀態(tài)異常情況分析(列表顯示出用戶水表電池電量低和閥門出現(xiàn)故障的用戶) ；自動把購水情況不符合常理的可疑用戶加以篩選、匯總，編制出“可疑用戶清單”供管理者參考。

7、統(tǒng)計報表：對充值數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，對返回的水表內(nèi)數(shù)據(jù)進行分析。

8、備份及恢復(fù)：為了系統(tǒng)的安全，要求操作員定期執(zhí)行備份操作。如果發(fā)生意外，執(zhí)行恢復(fù)可以將備份的數(shù)據(jù)恢復(fù)。

9、階梯水價功能：設(shè)置不同階梯的用水價格，能夠自動進行階梯水量收費計算；

10、囤積水量功能；

這里需要對“階梯水價”的功能實現(xiàn)作一點說明。階梯水價，是近幾年隨著“一戶一表”工作的開展，提出的新的收費方式，國內(nèi)智能水表制造商也都宣傳自己的產(chǎn)品能實現(xiàn)階梯水價，的確，用智能預(yù)付費水表是完全能夠?qū)崿F(xiàn)階梯水價功能，但是必須是收費軟件和收費水表同時具備階梯水價功能才能對用水戶進行階梯水價計算，缺少一個條件都不能實現(xiàn)階梯水價功能。

因為能實現(xiàn)階梯水價功能的軟件程序很簡單，智能水表制造商都能解決，目前已安裝使用的沒有階梯水價功能的智能水表，要實現(xiàn)階梯水價功能，需要對收費軟件和收費水表進行更換。

階梯水價水表在LCD顯示屏顯示的是“使用的金額和剩余金額”，非階梯水價水表顯示的是“使用的水量（m3）”，如果階梯水價水表不需要使用階梯功能，把所有的階梯設(shè)置為一個參數(shù)即可。

國內(nèi)已開發(fā)出具有階梯水價功能水表和收費系統(tǒng)，我們已見到實物的有深圳市東曉達科技有限公司、杭州華立儀表集團股份有限公司和北京金水利科技有限公司三家制造商，因技術(shù)并不復(fù)雜，其它制造商均有能力開發(fā)研制。

智能預(yù)付費水表只有兩種口徑：DN15和DN20

四、IC卡水表

由上面的預(yù)付費水表原理圖，如果儲值卡是IC卡，這塊水表就是IC卡水表。它由基表、電源（電池）、IC卡讀寫器、LCD通訊接口、顯示、微機控制模塊、閥門控制機構(gòu)、峰鳴報警裝置組成。

基表可采用旋翼式水表（濕式或干式）、或容積式水表，目前國內(nèi)制造商大都采用旋翼式水表作為IC卡水表的基表。傳感器安裝于讀數(shù)盤上或計數(shù)齒輪組中。

IC卡讀寫器分插卡式和感應(yīng)式。插卡式同磁卡一樣，一插即可、簡單方便，但卡的接觸面易磨損，卡座對外易受潮濕環(huán)境和人為攻擊干擾，但隨著IC卡技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)成熟，受潮和受攻擊問題得到改善，國內(nèi)IC卡水表制造商大都采用此方式的IC卡讀寫器。感應(yīng)式IC卡又稱射頻卡，俗稱非接觸式IC卡，制造商采用此方式的不多。

電源采用的有內(nèi)置鋰電池和普通堿性干電池組等。鋰電池能量高，自漏電小，壽命長，目前的IC卡水表多采用鋰電池供電。電池電量（壽命）是智能預(yù)付費水表在使用中的一個至關(guān)重要的性能指標(biāo)，在選用時應(yīng)引起高度重視。

目前國內(nèi)IC卡水表的電控閥門主要有球閥、陶瓷閥和膜片閥。球閥因要求的驅(qū)動力矩大，使用中因結(jié)垢或磨損，很容易出現(xiàn)漏水、開關(guān)失靈等問題，國內(nèi) IC卡水表采用此類閥門的較多，在使用中出現(xiàn)的問題最多。陶瓷閥的使用壽命長、開關(guān)可靠性高、壓損小，使用中不易結(jié)垢，因是專利產(chǎn)品，國內(nèi)IC卡水表采用此閥門的制造商屈指可數(shù)。膜片閥因成本高制造商使用的不多。IC卡水表閥門也是在使用中的一個至關(guān)重要的性能指標(biāo)。

IC卡水表另一個重要的性能指標(biāo)就是卡片和電控模塊主芯片的采用。IC卡卡片有兩種，即邏輯加密卡和CPU卡。邏輯加密卡設(shè)計簡單、成本低，但安全性低，易被解密復(fù)制，主要用在單機版的IC卡收費系統(tǒng)；CPU卡容量大，作為IC卡水表信息傳遞的介質(zhì)具有很高的安全性，因采用了3DES算法來保證系統(tǒng)的安全，不易被解密復(fù)制，網(wǎng)絡(luò)版的IC卡收費系統(tǒng)都采用此卡。電控模塊主芯片（即原理圖中微處理器部分）的質(zhì)量性能決定了IC卡水表的水量采集、處理、顯示、數(shù)據(jù)保存的可靠、穩(wěn)定。

五、TM卡水表

TM卡水表是國內(nèi)較早開發(fā)出的一種預(yù)付費水表，制造商不多，我公司目前使用的智能水表就是這一種。

TM卡是美國達拉斯公司自主開發(fā)具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的獨家生產(chǎn)的一種數(shù)據(jù)交換卡，它有特定的造形和讀寫器具，接口和讀寫設(shè)備與國際標(biāo)準IC卡也就是我們常說的IC卡不兼容、不通用。國內(nèi)除在卡表行業(yè)外，僅在門禁系統(tǒng)等少數(shù)幾個行業(yè)有一些應(yīng)用。

TM卡水表就是采用美國達拉斯公司生產(chǎn)的iButton信息紐扣作為數(shù)據(jù)交換載體，作為一種新穎的智能化信息載體，iButton信息紐扣采用接觸式存取方式的存儲器（Touch Memory，簡稱TM卡），TM卡相當(dāng)于一種對準接觸式IC卡，數(shù)據(jù)容量大、安全性好并可分區(qū)存放（適合水、電、氣用量存在同一卡中），TM卡不銹鋼紐扣式外殼，機械強度高，防損性能好，且讀寫次數(shù)多。

TM卡水表的原理和工作過程以及主要部件同IC卡水表。

六、代碼預(yù)付費水表

代碼預(yù)付費水表，簡稱代碼表，是代碼交換預(yù)付費數(shù)據(jù)技術(shù)在水表產(chǎn)品上的應(yīng)用。就是用一組變形的數(shù)據(jù)碼來代表需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。比如用戶預(yù)購100m3水，在完成付費操作后，管理系統(tǒng)所提供給用戶的是一組8位數(shù)（如12345678），用戶在代碼表上的鍵盤上按此碼鍵入這8個數(shù)字后，就完成了向水表輸入100m3 水的操作，電控閥門開啟，水表供水。代碼表與IC卡水表、TM卡水表不同之處是在水表上有一個鍵盤，沒有數(shù)據(jù)傳輸載體（即IC卡、TM卡），在環(huán)境適應(yīng)和抗干擾方面優(yōu)勢明顯，代碼表的原理和工作過程以及主要部件與IC卡水表同，可以把它看作非接觸式的IC卡水表。

七、智能預(yù)付費水表的優(yōu)缺點

優(yōu)點：技術(shù)成熟，具有預(yù)付費特點，實現(xiàn)了“先買水，后用水”，不需要抄表，不會造成欠費現(xiàn)象，減少了供水企業(yè)抄表的人力、物力和后期的營運人員；防盜性能較普通水表好；能實現(xiàn)“階梯水價”和“囤積水量”功能。

缺點：由于儲值卡是預(yù)付費，無需抄表，對自來水公司每個月的用水量、管網(wǎng)漏損等數(shù)據(jù)無法統(tǒng)計和考核；成本較高，周期檢定、維修、更換費用高。

九、智能預(yù)付費水表選型的技術(shù)關(guān)鍵

由于預(yù)付費水表的基表都是選購的國內(nèi)專業(yè)水表制造廠的產(chǎn)品，以及收費軟件的成熟開發(fā)，以下部件的技術(shù)直接決定了預(yù)付費水表的使用壽命和質(zhì)量。

1、電控模塊的主芯片：是收費基表數(shù)據(jù)采集、處理、顯示及保存的核心部件，也是預(yù)付費水表的技術(shù)核心，顯示了該類水表的技術(shù)、質(zhì)量水平。國內(nèi)智能預(yù)付費水表制造商大都根據(jù)自己的產(chǎn)品特點和自己的研發(fā)實力自行研制主芯片，主芯片的質(zhì)量和技術(shù)參差不齊；也有采用了美國Ti公司的超大規(guī)模集成電路為主芯片，技術(shù)成熟，功能強大、穩(wěn)定性能好，此技術(shù)在國內(nèi)預(yù)付費水表制造行業(yè)處于領(lǐng)先地位，由于此技術(shù)的采用，率先在國內(nèi)預(yù)付費行業(yè)推出了一卡帶五表產(chǎn)品，滿足了復(fù)式樓房多表安裝和一個業(yè)主有多套住房的需要一卡操作的需求。

2、電控閥門：由于管網(wǎng)水質(zhì)的原因，對水表閥門的破壞比較嚴重，直接影響了水表的收費計量，電控閥門的選用必須壽命長、開關(guān)可靠性高、壓損小，使用中不易結(jié)垢，目前陶瓷閥為首選。

3、工作電池：國家規(guī)定的民用水表的使用周期為六年，要求供電電池必須是能量高、功耗低、使用壽命大于六年，并且水表中應(yīng)設(shè)計低電壓自檢和保護功能，如電池處于欠壓狀態(tài)，水表會自動提示并保存數(shù)據(jù)，同時延時關(guān)閉閥門。

4、IC卡卡片：CPU卡容量大、穩(wěn)定性好、安全性高。

遠傳水表種類、原理及優(yōu)缺點

一、概念、原理

遠傳水表和智能集中抄表系統(tǒng)是利用微電子技術(shù)、自控技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對用水量進行計量并進行用水?dāng)?shù)據(jù)傳遞及結(jié)算交易的新型智能水表。

按照計量基表與管理中心計算機系統(tǒng)的傳輸方式分為遠傳水表無線自動化抄表系統(tǒng)和遠傳水表有線聯(lián)網(wǎng)自動抄表系統(tǒng)。

遠傳水表的規(guī)格：DN15至DN200，可覆蓋水表的所有口徑。

二、遠傳水表有線聯(lián)網(wǎng)自動抄表系統(tǒng)

整個系統(tǒng)由管理中心計算機系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、總線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)集中器、數(shù)據(jù)采集器、遠傳水表組成，組成如下圖：

利用這種抄表方式，是將水表電子計量后的水量信息通過饋線傳送到一個數(shù)據(jù)集中器上，若干個數(shù)據(jù)集中器再相互連接，組成一個輿網(wǎng)之后再用兩種方法采集抄表數(shù)據(jù)。其一是用手提電腦或?qū)Ｓ贸頇C到現(xiàn)場接駁入網(wǎng)采集數(shù)據(jù)。其二是用調(diào)制解調(diào)器通過電話線、無線電臺或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（GPRS、GSM、CDMA）聯(lián)結(jié)到自來水公司管理中心計算機系統(tǒng)進行抄表。這種方式比無線電抄表系統(tǒng)多了聯(lián)網(wǎng)的線路，但也相對減少了干擾，而且成本較低廉，邦聯(lián)率也低，維修也相對容易，是較容易實施的一種方案，現(xiàn)各地已安裝的大多采用這種系統(tǒng)。

遠傳水表有線聯(lián)網(wǎng)自動抄表系統(tǒng)主要要通過以下四個環(huán)節(jié)完成：

1、信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)

這個環(huán)節(jié)主要是通過傳感器將齒輪的傳動量轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號或電信號輸出，傳感器安裝于水表的讀數(shù)盤上或計數(shù)齒輪組中，與智能預(yù)付費水表類似，也是采用普通水表作為基表。

2、數(shù)據(jù)采集、存儲環(huán)節(jié)

通過傳感器形成的信號，經(jīng)過計數(shù)、信號處理、累加等過程轉(zhuǎn)換成水表計量數(shù)據(jù)并加以動態(tài)地存儲，等待抄表，是由數(shù)據(jù)采集器來完成的。

3、數(shù)據(jù)集中環(huán)節(jié)

抄表集中的通信方式采用掌上電腦（或?qū)Ｓ贸頇C）現(xiàn)場抄表和電話網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（GPRS、GSM、CDMA）、無線電臺抄表，它們就是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中器。

（1）掌上電腦（或?qū)Ｓ贸頇C）現(xiàn)場抄表。在現(xiàn)場將掌上電腦（或?qū)Ｓ贸頇C）的通信線連接到數(shù)據(jù)集器的專用通信插座（或通過紅外線接口）上。在掌上電腦（或?qū)Ｓ贸頇C）上簡單操作后即可完成抄表，一次可抄數(shù)百戶乃至數(shù)千戶。將掌上電腦（或?qū)Ｓ贸頇C）帶回公司連接到公司電腦上即可上傳抄表數(shù)據(jù)進行收費。此種方式目前使用的比較普遍。

（2）電話網(wǎng)、無線電臺抄表。在數(shù)據(jù)集中器與公司電腦之間通過調(diào)制解調(diào)器及電話線相連接或無線電臺，一次也可抄數(shù)百戶乃至數(shù)千戶。電話網(wǎng)需要安裝智能分線器，由智能分線器識別出打入方電話送來的特定信號，接通我方電腦與數(shù)據(jù)集中器的連接，完成抄表；無線電臺抄表，當(dāng)主站電腦與集中器相距很遠，并且無法采用電話撥號時，可采用這種方式。根據(jù)無線電臺發(fā)射功率的不同，傳輸距離一般為數(shù)公里至數(shù)十公里。這種通信方式的傳輸易受雜散電波干擾，誤碼率較高，可靠性受到影響。

（3）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是在主站電腦與集中器之間通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如GPRS、GSM、CDMA等技術(shù)，進行連接直接抄表，不受距離、時間的限制，安全可靠，傳輸速度快、信息準確、及時，可實現(xiàn)在線監(jiān)視各用水戶的水表工作情況，此方式在今后將勢在必行。

4、中心計算機管理環(huán)節(jié)

軟件主要實現(xiàn)以下工作內(nèi)容：

（1）用戶管理

（2）讀取和設(shè)置各種計量數(shù)據(jù)、管理參數(shù)

（3）費用的統(tǒng)計、查詢、備份

（4）收費單、報表的生成及打印

（5）定時抄表功能，每天抄表次數(shù)及定時時間可設(shè)置

（6）可設(shè)置“自動抄表日”(數(shù)據(jù)凍結(jié))

（7）實時抄表功能

（8）自動校時功能

（9）抄表數(shù)據(jù)的掉電保持功能

（10）費率管理，可設(shè)置多種費率

（11）計量表管理

（12）系統(tǒng)及安全管理

三、無線遠傳水表

利用無線抄表，即每個水表將經(jīng)過電子計量后的水量信息通過裝在其水表上的無線電發(fā)送裝置發(fā)送到經(jīng)過附近的無線電接收車輛完成抄表，被抄表水表與抄收裝置之間無需聯(lián)線。但無線通信抗干擾能力薄弱，使系統(tǒng)的可靠性受到威脅，另外每只水表都要安裝無線電收發(fā)設(shè)備，因此，造成安裝成本增加，對維修技術(shù)要求高。

四、優(yōu)缺點

優(yōu)點：實現(xiàn)了集中抄表管理，大大減輕了抄表人員的勞動強度，減少了抄表工作的人力、物力；相比于預(yù)付費水表有很好的可靠性和抗干擾性；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了在線監(jiān)控；適用范圍廣，不僅對小口徑（DN15~25）的用水戶，而且對大宗用水戶（DN80~200）也可實現(xiàn)遠傳抄表管理。

缺點：需要基表有相對集中安裝的環(huán)境；電話網(wǎng)、電臺、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等傳輸方式需長期占用頻點，需要交費，如果集中安裝的數(shù)量少，不經(jīng)濟；成本較高。