深圳市（水務(wù)集團）興源鼎新科技有限公司 李紅衛(wèi)
前言 十幾年來，在國家相關(guān)政策的引導(dǎo)下，電子式水表與抄表系統(tǒng)在中國經(jīng)歷了從無到有，從不完善漸近完善的發(fā)展階段。目前我們已看到了可喜的變化：國內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)也不斷步入成熟、國家與一些行業(yè)部門相關(guān)法規(guī)和標準開始出臺、電子式智能水表開始展現(xiàn)出了生機和活力。
一、電子式智能水表在中國的發(fā)展歷程
回望遠程抄表系統(tǒng)曾經(jīng)走過的道路，可以清晰地追溯電子式智能水表技術(shù)的起源與發(fā)展軌跡。上世紀九十年代初，建筑智能化將“三表”遠傳的概念融入其中之后，遠程抄表這個行業(yè)在中國一下子便進入到百花齊放、百家爭鳴的時期，各種制式的遠傳水表、抄表系統(tǒng)和遠程抄表方式竟相出現(xiàn)：脈沖水表，IC卡水表、帶數(shù)據(jù)傳輸接口和通信規(guī)約的智能水表；分線制抄表系統(tǒng)、總線制抄表系統(tǒng)、無線抄表系統(tǒng)；專線網(wǎng)絡(luò)傳輸、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、電力載波傳輸、其它如電話線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)鹊?。很長一段時期，雖然各種產(chǎn)品的概念和設(shè)計理念不一，但電子計量的設(shè)計歸根結(jié)底都未離開脈沖轉(zhuǎn)換與脈沖計量的方法，脈沖式水表一度成為了電子式水表的代名詞。隨著脈沖分線產(chǎn)品在實際應(yīng)用中的弊端（主要表現(xiàn)在計量準確性不高、故障處理機制不好）日漸顯露，遠程抄表行業(yè)才逐漸理性起來，二十一世紀初，一些研究單位和生產(chǎn)廠家開始對電子式水表重新定位，基本確立以具有數(shù)據(jù)處理與存儲功能、帶數(shù)據(jù)傳輸接口和通信規(guī)約的智能水表為主要研究目標，即不再依賴外部設(shè)備完成電子計量，而以表為工作單元實現(xiàn)真正的、完整的電子計量與遠傳的功能。
二、電子式智能水表技術(shù)現(xiàn)狀分析
發(fā)展到今天，國內(nèi)實際使用的電子式智能水表種類并不多，基本可按兩種方式分類：
（一）按機電轉(zhuǎn)換形式分
1、實時轉(zhuǎn)換式
又稱脈沖累加式。一般在機械表的基礎(chǔ)上加裝電子單元，包括脈沖發(fā)信裝置和信號處理裝置，信號處理裝置通過不斷累計脈沖發(fā)信裝置發(fā)出的脈沖而獲得用水量信息。
由于電子計量需實時監(jiān)控機電轉(zhuǎn)換過程，因此電子單元的工作需不間斷供電，同時要求發(fā)信準確、轉(zhuǎn)換可靠、不受外界電磁干擾，但這些條件在實際使用過程中卻難以保證——目前大多數(shù)水表采用的發(fā)信元件為干簧管，其可靠性在此本人不另贅述；而解決供電問題的辦法一般是為電子單元配備電池，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前電池能夠滿足水表使用要求的合格率至多達95%，盡管生產(chǎn)水表時篩選使用，仍然不能徹底避免使用中出現(xiàn)掉電問題。
2、直讀式
是以機械表的字輪讀數(shù)為基礎(chǔ)，直接讀取表的示值的一種電子計量方式。采用的機電轉(zhuǎn)換方式為光電式、或觸點式、攝像式。目前國內(nèi)應(yīng)用較為成熟的為光電式，一般在字輪的圓周面上設(shè)置反光區(qū)域與吸光區(qū)域（或采用透射方式），對應(yīng)可識別的位置安裝光電器件組，讀數(shù)時對電子單元瞬間供電，以光電器件組的輸出信號判斷字輪轉(zhuǎn)動的位置。
由于其電子計量屬靜態(tài)判別過程，與工作過程無關(guān)，獲取的用水量信息直接以機械表的字輪讀數(shù)為基準，所見即所得，不會出現(xiàn)誤差；而且讀表時可由外部提供電源，無須長期供電，抗外界干擾的能力大大增加，電子單元的壽命也長。因此以直讀方式實現(xiàn)機電轉(zhuǎn)換的電子式智能水表自問世后，深受用戶歡迎，逐漸成為行業(yè)內(nèi)最受關(guān)注的技術(shù)。
表一 不同機電轉(zhuǎn)換方式的電子式智能水表特點比較
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分類
特點 |
實時轉(zhuǎn)換式（脈沖累加式） |
直讀式 |
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電子計量過程 |
脈沖累計，動態(tài)（實時）識別 |
讀表時直接讀取表的示值，靜態(tài)識別 |
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計量準確性 |
一般。電子計量值與表的示值可能出現(xiàn)誤差 |
準確。無誤差 |
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計量可靠性、穩(wěn)定性 |
一般 |
很高 |
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電源能耗 |
需長期供電，掉電則出現(xiàn)計量誤差 |
不須長期供電，讀表瞬間外部供電 |
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抗外界干擾（磁、震動等） |
易受干擾 |
不受干擾 |
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成本 |
較低 |
較高 |
（二）按數(shù)據(jù)信息傳輸形式分
1、總線制智能水表（專線傳輸）
總線制智能水表可自身完成電子計量，并具存儲功能，其數(shù)據(jù)信息則需通過特定的傳輸通道傳輸。一般傳輸通道敷設(shè)專用線纜，數(shù)據(jù)信息按照某種通信協(xié)議（如RS485、M-BUS等）與外圍設(shè)備進行交換。
目前總線制智能水表是國內(nèi)使用較多的電子式智能水表，其傳輸方式準確、可靠、穩(wěn)定。但安裝時需敷設(shè)線纜，施工工作量大，而且運行過程中要求保證線路完好，一旦線路出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)便無法讀取，需售后服務(wù)人員現(xiàn)場恢復(fù)，后期的維護工作量較大。另外系統(tǒng)抗雷擊能力較弱，需綜合考慮組網(wǎng)布線問題。
2、IC卡水表
IC卡水表是電子式智能水表的一種特殊形式，包含電子計量，收費，控制多項功能，數(shù)據(jù)與信息的傳輸以IC卡為載體，居民須在自來水公司指定售卡點預(yù)購水后刷卡方能使用。這種方式可限量用水、能有效解決用水收費糾紛等問題，其優(yōu)勢是其它傳輸抄表方式無法比擬的，另外由于無需敷設(shè)線纜及后期對線路的維護，因此安裝極為方便、維護也簡單。但由于不聯(lián)網(wǎng)使得每戶水表在使用中帶有某種私有特性，數(shù)據(jù)信息的安全性由IC卡決定，自來水公司和物業(yè)公司難以監(jiān)控，再次因無法確知各表用水量使得自來水公司對用水量的統(tǒng)計、供水調(diào)度和均衡都較為困難，也無法進行水損的用量分攤、實現(xiàn)階梯計價，而且消費者需要心理上接受。
目前由于IC卡水表自身技術(shù)上存在一些缺陷，如計量準確性不高、電池質(zhì)量不穩(wěn)定、閥門不能正確而嚴格開閉等問題，使IC卡表概念雖好，市場效應(yīng)卻逐漸變差。
3、無線水表
無線水表除完成常規(guī)電子計量與存儲功能外，另設(shè)置了無線發(fā)射裝置，通過遠程接收裝置接收數(shù)據(jù)信息，此種水表不需敷設(shè)線纜，安裝方便、維護簡單。
目前無線傳輸網(wǎng)絡(luò)形式之一是借助GSM網(wǎng)絡(luò)，由于單表設(shè)置GSM無線發(fā)射裝置，表體費用高，還需交付一定的運行費用，目前在我國只應(yīng)用于大口徑水表的數(shù)據(jù)信息傳輸。另一種方式為短距離無線數(shù)傳方式，如基于ISM頻段（315M/433M）、FSK調(diào)制方式技術(shù)，價格較低，無運行費用，但容易受到干擾，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性較低。兩種形式的水表都需使用電池供電，電池的質(zhì)量將直接影響其使用效果；另外安裝時需選擇合適的位置，保證傳輸信號不受屏蔽，同時注意防止對其它設(shè)備產(chǎn)生輻射干擾。
表二 不同傳輸方式電子式智能水表優(yōu)缺點比較
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分類
性能 |
總線制智能表
（專線傳輸） |
IC卡水表 |
無線水表 | |
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GSM |
短距離無線數(shù)傳 | |||
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傳輸可靠性、穩(wěn)定性 |
好 |
好 |
較好 |
一般 |
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抗干擾能力 |
較強（要求組網(wǎng)布線合理） |
強 |
較強 |
弱 |
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工程施工項目 |
安裝水表
敷設(shè)線纜
安裝外圍設(shè)備
系統(tǒng)調(diào)試 |
安裝水表
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安裝水表
信號調(diào)試（難度小） |
安裝水表
安裝中繼設(shè)備（可能）
信號調(diào)試（難度大） |
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維護項目 |
水表
線路
外圍設(shè)備 |
水表 |
水表
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水表
中繼設(shè)備（可能） |
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抄表管理（能否實時抄表和統(tǒng)計分析） |
能 |
不能 |
基本實現(xiàn) |
基本實現(xiàn) |
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收費管理 |
用水后收費 |
預(yù)付費 |
用水后收費 |
用水后收費 |
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成本 |
生產(chǎn)成本低
安裝成本高
維護成本高 |
生產(chǎn)成本較高
安裝成本低
維護成本低 |
生產(chǎn)成本高
安裝成本較低
維護成本低 |
生產(chǎn)成本較高
安裝成本較低
維護成本較低 |
經(jīng)行業(yè)研發(fā)人員多年的不斷研究與探索，我國已基本上從技術(shù)困境中走了出來，以不同傳輸方式與機電轉(zhuǎn)換方式有機結(jié)合構(gòu)成的不同制式電子式智能水表在電子計量的準確性、組網(wǎng)的靈活性、安裝與操作的簡單性、維護的方便性方面與國外產(chǎn)品存在的差異已逐漸縮小。
三、電子式智能水表發(fā)展平臺與前景展望
較長一段時間里，電子式水表與遠程抄表系統(tǒng)基本上處于一種無序發(fā)展的狀態(tài)。隨著技術(shù)的不斷進步，國家相關(guān)管理部門相繼組織制訂了一些標準：
2004年建設(shè)部發(fā)布行業(yè)標準《戶用計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件》（CJ/T 188-2004），其中規(guī)定了戶用儀表（包括水表）的接口形式、物理性能、數(shù)據(jù)鏈路、數(shù)據(jù)標識、數(shù)據(jù)表達格式以及安全性等要求，為搭建開放式信息平臺奠定了基礎(chǔ)。
2005年，國際標準組織出臺關(guān)于水表的標準草案表決稿ISO/FDIS 4064-1：2005~ISO/FDIS 4064-3：2005《封閉管道中水流量的測量—飲用冷水水表和熱水水表》，內(nèi)容涉及“基于電或電子原理以及基于機械原理的帶電子裝置、飲用冷水和熱水實際體積流量的水表”，也涉及“任何一種技術(shù)連續(xù)測定流經(jīng)水表的水體積的積算儀表型水表”。我國作為ISO正式成員，2005年投出贊成票，自此電子式智能水表在技術(shù)標準上開始國際接軌。
2006年建設(shè)部發(fā)布行業(yè)標準《電子遠傳水表》（CJ/T224-2006），規(guī)定了電子遠傳水表的定義、技術(shù)要求、試驗要求與試驗方法等內(nèi)容，借此指導(dǎo)并規(guī)范國內(nèi)各研究單位、生產(chǎn)企業(yè)的電子遠傳水表研發(fā)與生產(chǎn)，為國家檢驗檢測部門提供電子遠傳水表的檢驗依據(jù)，為廣大用戶正確選擇電子遠傳水表產(chǎn)品提供技術(shù)支持。
2006年建設(shè)部再次組織行業(yè)標準《住宅遠傳抄表系統(tǒng)》的編制工作，旨在對智能化及遠傳抄表系統(tǒng)集成提出技術(shù)要求。
如果說行業(yè)的誕生離不開新技術(shù)的出現(xiàn)，那么行業(yè)的發(fā)展便始終離不開國家政策與標準的引導(dǎo)。通過標準的貫徹與實施，目前整個行業(yè)已經(jīng)從無序、無標準時期走向有標準、有規(guī)范，并逐漸步入遵循標準、依照規(guī)范的新的歷史時期。
在這一新的歷史時期里，雖然我們還有很長的路要走：產(chǎn)品本身需要進一步完善，使人們逐漸認知也需要一段時間。但是經(jīng)歷多年的凈化，整個行業(yè)的技術(shù)積累已逐漸豐富、有益的思想已基本形成，相信我國的電子式智能水表和智能抄表技術(shù)也會與時俱進。
（注：此文2007年發(fā)表于《環(huán)球表計》第1期）
