智能水表的種類和智能水表優缺點

　　目前國內制造的智能水表，可分為預付費水表、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轉換成電信號數據，然后進行采集、傳輸和儲存，按結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，只是在讀數方式、指示機構等方面進行了改進，增加了預付費、遠傳讀數等自動化抄表系統功能，而計量機構、傳動方式還是機械式的，水表的**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、信息傳輸技術應用到水表制造上，在相當程度上改變了國內傳統的抄表結算方式，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進步；它的推廣應用實現了“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營管理水平；且防盜性能較普通水表好，完**實現“預付費”、“階梯水價”和“囤積水量”功能。

　　預付費水表原理、種類及優缺點

　　一、概念、原理

　　預付費水表是一種利用現代微電子技術、現代傳感技術、智能儲值卡技術對用水量進行計量并進行用水數據傳遞及結算交易的新型水表，也就是在傳統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。

　　預付費水表按照儲值卡技術分為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；當用戶用水時，水量采集裝置開始對用水量進行采集，并轉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；當用戶的用水金額下降到一定的數值時，水表的報警裝置會自動進行相應報警或警告性關閥，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

　　對于預付費水表的收費軟件**沒有制定指導性的標準，都是制造商根據自己的產品性能、特點研制開發的，每一個制造商都有自己的一套成熟、定型的軟件。軟件技術發展到今天，預付費水表的收費軟件是一個非常簡單的程序，數據庫并不復雜，制造商可在自己生產的軟件上，根據不同水司的需求，增加一些功能，如報表、驗收、稽核、票據打印、階梯水價、囤積水量等，所有開發商對預付費水表的收費程序上的主要功能主要有以下一些內容：

　　1、日常業務：開戶、發卡、售水充值、掛失補卡和換裝水表功能；

　　2、操作員權限設置功能：在需要接觸管理軟件的人員當中，通過設置不同的使用權限，限制某些可能對系統的正常使用造成傷害的操作，或對管理信息、用戶記錄等重要數據的非法修改、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、數據瀏覽查詢功能：可進行用戶查詢、充值查詢、補卡查詢、換表查詢、讀卡查詢；

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

　　6、數據匯總及分析功能、可疑用戶監測功能：操作員可以自由設定匯總的查詢方式，匯總的時間范圍，并且可按需要產生報表的明細。如，累計磁擾次數不為零的用戶列表；用戶*近一次購水情況分析(降序排列*近充值距今天數的用戶列表。長時間不充值的用戶可能是問題用戶)；*近購水水表狀態異常情況分析(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、統計報表：對充值數據進行統計，對返回的水表內數據進行分析。

　　8、備份及恢復：為了系統的安全，要求操作員定期執行備份操作。如果發生意外，執行恢復可以將備份的數據恢復。

　　9、階梯水價功能：設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，國內智能水表制造商也都宣傳自己的產品能實現階梯水價，的確，用智能預付費水表是完**夠實現階梯水價功能，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階梯水價功能。

　　因為能實現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，把所有的階梯設置為一個參數即可。

　　國內已開發出具有階梯水價功能水表和收費系統，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，因技術并不復雜，其它制造商均有能力開發研制。

　　智能預付費水表只有兩種口徑：DN15和DN20

　　四、IC卡水表

　　由上面的預付費水表原理圖，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、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。傳感器安裝于讀數盤上或計數齒輪組中。

　　IC卡讀寫器分插卡式和感應式。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境和人為攻擊干擾，但隨著IC卡技術的發展，技術已經成熟，受潮和受攻擊問題得到改善，國內IC卡水表制造商大都采用此方式的IC卡讀寫器。感應式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）是智能預付費水表在使用中的一個至關重要的性能指標，在選用時應引起高度重視。

　　目前國內IC卡水表的電控閥門主要有球閥、陶瓷閥和膜片閥。球閥因要求的驅動力矩大，使用中因結垢或磨損，很容易出現漏水、開關失靈等問題，國內 IC卡水表采用此類閥門的較多，在使用中出現的問題*多。陶瓷閥的使用壽命長、開關可靠性高、壓損小，使用中不易結垢，因是**產品，國內IC卡水表采用此閥門的制造商屈指可數。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重要的性能指標。

　　IC卡水表另一個重要的性能指標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。邏輯加密卡設計簡單、成本低，但安全性低，易被解密復制，主要用在單機版的IC卡收費系統；CPU卡容量大，作為IC卡水表信息傳遞的介質具有很高的安全性，因采用了3DES算法來保證系統的安全，不易被解密復制，網絡版的IC卡收費系統都采用此卡。電控模塊主芯片（即原理圖中微處理器部分）的質量性能決定了IC卡水表的水量采集、處理、顯示、數據保存的可靠、穩定。

　　五、TM卡水表

　　TM卡水表是國內較早開發出的一種預付費水表，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具有獨立知識產權的**生產的一種數據交換卡，它有特定的造形和讀寫器具，接口和讀寫設備與國際標準IC卡也就是我們常說的IC卡不兼容、不通用。國內除在卡表行業外，僅在門禁系統等少數幾個行業有一些應用。

　　TM卡水表就是采用美國達拉斯公司生產的iButton信息紐扣作為數據交換載體，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卡相當于一種對準接觸式IC卡，數據容量大、安全性好并可分區存放（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、代碼預付費水表

　　代碼預付費水表，簡稱代碼表，是代碼交換預付費數據技術在水表產品上的應用。就是用一組變形的數據碼來代表需要傳輸的數據。比如用戶預購100m3水，在完成付費操作后，管理系統所提供給用戶的是一組8位數（如12345678），用戶在代碼表上的鍵盤上按此碼鍵入這8個數字后，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，沒有數據傳輸載體（即IC卡、TM卡），在環境適應和抗干擾方面優勢明顯，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、智能預付費水表的優缺點

　　優點：技術成熟，具有預付費特點，實現了“先買水，后用水”，不需要抄表，不會造成欠費現象，減少了供水企業抄表的人力、物力和后期的營運人員；防盜性能較普通水表好；能實現“階梯水價”和“囤積水量”功能。

　　缺點：由于儲值卡是預付費，無需抄表，對自來水公司每個月的用水量、管網漏損等數據無法統計和考核；成本較高，周期檢定、維修、更換費用高。

　　九、智能預付費水表選型的技術關鍵

　　由于預付費水表的基表都是選購的國內專業水表制造廠的產品，以及收費軟件的成熟開發，以下部件的技術直接決定了預付費水表的使用壽命和質量。

　　1、電控模塊的主芯片：是收費基表數據采集、處理、顯示及保存的核心部件，也是預付費水表的技術核心，顯示了該類水表的技術、質量水平。國內智能預付費水表制造商大都根據自己的產品特點和自己的研發實力自行研制主芯片，主芯片的質量和技術參差不齊；也有采用了美國Ti公司的超大規模集成電路為主芯片，技術成熟，功能強大、穩定性能好，此技術在國內預付費水表制造行業處于**地位，由于此技術的采用，率先在國內預付費行業推出了一卡帶五表產品，滿足了復式樓房多表安裝和一個業主有多套住房的需要一卡操作的需求。

　　2、電控閥門：由于管網水質的原因，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、開關可靠性高、壓損小，使用中不易結垢，目前陶瓷閥為**。

　　3、工作電池：**規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，并且水表中應設計低電壓自檢和保護功能，如電池處于欠壓狀態，水表會自動提示并保存數據，同時延時關閉閥門。

　　4、IC卡卡片：CPU卡容量大、穩定性好、安全性高。

　　遠傳水表種類、原理及優缺點

　　一、概念、原理

　　遠傳水表和智能集中抄表系統是利用微電子技術、自控技術、通信技術和網絡技術對用水量進行計量并進行用水數據傳遞及結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的傳輸方式分為遠傳水表無線自動化抄表系統和遠傳水表有線聯網自動抄表系統。

　　遠傳水表的規格：DN15至DN200，可覆蓋水表的所有口徑。

　　二、遠傳水表有線聯網自動抄表系統

　　整個系統由管理中心計算機系統、傳輸網絡、總線網絡、數據集中器、數據采集器、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據集中器上，若干個數據集中器再相互連接，組成一個輿網之后再用兩種方法采集抄表數據。其一是用手提電腦或專用抄表機到現場接駁入網采集數據。其二是用調制解調器通過電話線、無線電臺或網絡技術（GPRS、GSM、CDMA）聯結到自來水公司管理中心計算機系統進行抄表。這種方式比無線電抄表系統多了聯網的線路，但也相對減少了干擾，而且成本較低廉，邦聯率也低，維修也相對容易，是較容易實施的一種方案，現各地已安裝的大多采用這種系統。

　　遠傳水表有線聯網自動抄表系統主要要通過以下四個環節完成：

　　1、信號轉換環節

　　這個環節主要是通過傳感器將齒輪的傳動量轉換為開關信號或電信號輸出，傳感器安裝于水表的讀數盤上或計數齒輪組中，與智能預付費水表類似，也是采用普通水表作為基表。

　　2、數據采集、存儲環節

　　通過傳感器形成的信號，經過計數、信號處理、累加等過程轉換成水表計量數據并加以動態地存儲，等待抄表，是由數據采集器來完成的。

　　3、數據集中環節

　　抄表集中的通信方式采用掌上電腦（或專用抄表機）現場抄表和電話網、網絡技術（GPRS、GSM、CDMA）、無線電臺抄表，它們就是系統的數據集中器。

　　（1）掌上電腦（或專用抄表機）現場抄表。在現場將掌上電腦（或專用抄表機）的通信線連接到數據集器的專用通信插座（或通過紅外線接口）上。在掌上電腦（或專用抄表機）上簡單操作后即可完成抄表，一次可抄數百戶乃至數千戶。將掌上電腦（或專用抄表機）帶回公司連接到公司電腦上即可上傳抄表數據進行收費。此種方式目前使用的比較普遍。

　?。?）電話網、無線電臺抄表。在數據集中器與公司電腦之間通過調制解調器及電話線相連接或無線電臺，一次也可抄數百戶乃至數千戶。電話網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，接通我方電腦與數據集中器的連接，完成抄表；無線電臺抄表，當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。根據無線電臺發射功率的不同，傳輸距離一般為數公里至數十公里。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。

　?。?）網絡技術，是在主站電腦與集中器之間通過網絡技術，如GPRS、GSM、CDMA等技術，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**、及時，可實現在線監視各用水戶的水表工作情況，此方式在今后將勢在必行。

　　4、中心計算機管理環節

　　軟件主要實現以下工作內容：

　?。?）用戶管理

　?。?）讀取和設置各種計量數據、管理參數

　?。?）費用的統計、查詢、備份

　?。?）收費單、報表的生成及打印

　?。?）定時抄表功能，每天抄表次數及定時時間可設置

　?。?）可設置“自動抄表日”(數據凍結)

　　（7）實時抄表功能

　?。?）自動校時功能

　　（9）抄表數據的掉電保持功能

　?。?0）費率管理，可設置多種費率

　　（11）計量表管理

　?。?2）系統及安全管理

　　三、無線遠傳水表

　　利用無線抄表，即每個水表將經過電子計量后的水量信息通過裝在其水表上的無線電發送裝置發送到經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線。但無線通信抗干擾能力薄弱，使系統的可靠性受到威脅，另外每只水表都要安裝無線電收發設備，因此，造成安裝成本增加，對維修技術要求高。

　　四、優缺點

　　優點：實現了集中抄表管理，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；相比于預付費水表有很好的可靠性和抗干擾性；網絡技術的應用實現了在線監控；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）也可實現遠傳抄表管理。

　　缺點：需要基表有相對集中安裝的環境；電話網、電臺、網絡技術等傳輸方式需長期占用頻點，需要交費，如果集中安裝的數量少，不經濟；成本較高。