丹東思凱電子發(fā)展有限責(zé)任公司 張戈
摘要：本文主要論述水表的發(fā)展歷程，即由普通機(jī)械水表到智能的IC卡預(yù)付費(fèi)水表、無線遠(yuǎn)傳水表及今后水表的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：普通水表 預(yù)付費(fèi)卡式智能水表 遠(yuǎn)傳水表
我國城市供水事業(yè)自新中國成立以來有了迅速發(fā)展。1949年，全國僅有水廠60座，2004年城市供水廠達(dá)到3000多座，供水管網(wǎng)長度358410公里，供水日綜合生產(chǎn)能力24753萬立方米，城市供水總量490億立方米，用水普及率達(dá)89．0％。隨著城市化進(jìn)程的加快，城市供水對(duì)城市的發(fā)展發(fā)揮著愈來愈重要的作用。
水表是計(jì)量用水的專用儀器，自1998年國內(nèi)開始由普通機(jī)械水表向智能型預(yù)付費(fèi)水表發(fā)展至今，水表的發(fā)展也是隨著城市供水事業(yè)的進(jìn)步而進(jìn)步，智能型水表也在多元化發(fā)展。
一、普通水表
普通水表基本可以分為干式、濕式和液封式三種。基本的工作原理是通過自來水流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力將水表內(nèi)的齒輪帶動(dòng)，而水表表面指針在齒輪的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，從而顯示用水量，原理與機(jī)械手表相似。其使用范圍十分廣泛，最主要的原因是價(jià)格比較低廉，計(jì)量也相對(duì)準(zhǔn)確。
對(duì)于供水管理方面，普通水表存在幾個(gè)弊端。首先，長期以來，我國住宅水表均設(shè)于室內(nèi)廚房或衛(wèi)生間等用水集中處，對(duì)于用水點(diǎn)較多且分散的住宅，有時(shí)甚至一戶內(nèi)設(shè)多個(gè)水表。近年來，水表設(shè)于戶內(nèi)而引發(fā)的諸多問題日益引起人們的重視：入戶抄表擾亂人們的正常生活及可能導(dǎo)致的入戶搶劫，使住宅私密性及安全性得不到保障：管理人員抄表不易且抄表勞動(dòng)強(qiáng)度大：個(gè)別用戶偷水而管理部門無法制止及處罰等。由于這些問題的產(chǎn)生，水表出戶已成為必然的選擇。
雖然水表出戶方便了抄表和維護(hù)，此外還杜絕了人情抄表、人情收費(fèi)，人為竊水等現(xiàn)象，但改造費(fèi)用較大，比較適用于新建住宅，老住宅改造難度太大、費(fèi)用太高。尤其是在寒冷的北方，必須設(shè)立凍層以下的水表井，敷管、防凍和開挖水表井的一次性投入很大，維護(hù)費(fèi)用也很高。并且由于戶外工作的環(huán)境比戶內(nèi)的要差的多，水表內(nèi)的齒輪容易變形老化，大大影響水表的計(jì)量精確度；再是水表的玻璃面由于戶外的不可知因素，經(jīng)常有水泥、雜物等粘在水表的玻璃面上，還有水表指針?biāo)鶎?duì)的刻度盤也很容易產(chǎn)生污垢，遮蓋刻度，使抄表員無法準(zhǔn)確讀數(shù)，給抄表工作帶來更大的難度，最終，這個(gè)計(jì)劃很快就宣告失敗。
隨著改革開放，我國水表行業(yè)與國外同行的合作也打開了局面，寧波水表廠、福州水表廠、連云港水表廠等分別與德國、意大利等多家水表公司合作成立了合資公司并引進(jìn)了先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)了國內(nèi)的普通水表步入現(xiàn)代化的技術(shù)革新歷程。
二 預(yù)付費(fèi)卡式智能水表
預(yù)付費(fèi)卡式智能水表是以普通水表作為基表、加裝了控制器和電控閥所組成的一種具有預(yù)置功能的水表。實(shí)現(xiàn)用戶憑用戶卡繳費(fèi)預(yù)先購水，再將卡內(nèi)預(yù)水量（或金額）輸入水表內(nèi)，自動(dòng)限額供水的管理模式的計(jì)量表具，體現(xiàn)了有效控制用水、及時(shí)回收資金、高效管理的管理模式。目前典型的有IC卡預(yù)付費(fèi)冷水水表、TM卡水表和代碼預(yù)付費(fèi)水表。
ＩＣ卡預(yù)付費(fèi)水表，采用ＩＣ卡為預(yù)購水量的信息載體。按IC卡與外界數(shù)據(jù)傳送的形式等來分，有接觸型IC卡和非接觸型(又稱射頻感應(yīng)型)IC卡兩種。接觸型IC卡的觸點(diǎn)可與外界接觸；非接觸型IC卡帶有射頻收發(fā)電路及其相關(guān)電路，不向外引出觸點(diǎn)。
ＴＭ卡水表，是一種非接觸式的智能預(yù)付費(fèi)水表，是采用美國ＤＡＬＬＡＳ公司獨(dú)家開發(fā)的一信息載體，也屬于ＩＣ卡類信息卡，又名“觸擊式存儲(chǔ)器”。其具有獨(dú)特的不銹鋼紐扣電池型外包裝，可有效地防潮、防塵、防火、防磁、防振、防機(jī)械損傷等，具有ＩＣ卡所不具有的物理、化學(xué)特性。
代碼預(yù)付費(fèi)水表，用一組變形的數(shù)據(jù)碼來傳輸交換預(yù)付的水購置量數(shù)據(jù)，采用這種數(shù)據(jù)控制技術(shù)的智能預(yù)付費(fèi)水表。由于其成本相對(duì)較高，不利于計(jì)算機(jī)信息管理，因此可能難以推廣應(yīng)用。
目前就國內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用情況看IC卡預(yù)付費(fèi)水表、TM卡水表和代碼預(yù)付費(fèi)水表已經(jīng)成為預(yù)付費(fèi)卡式智能水表的主流產(chǎn)品，適用于“先付費(fèi)后用水”條件下的管理系統(tǒng)。
以IC卡預(yù)付費(fèi)水表為例，IC卡預(yù)付費(fèi)智能水表由自動(dòng)控制器、智能IC卡、機(jī)電一體化控制閥、水計(jì)量表（普通水表基表）及水銷售管理系統(tǒng)五大部分組成。
水計(jì)量自動(dòng)控制器是智能水表的核心部件，它是由一套超小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，內(nèi)部采用單片計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)與傳統(tǒng)的水表相結(jié)合，對(duì)水的用量進(jìn)行精確計(jì)量控制，該控制器芯片具有識(shí)偽、防竊、LCD顯示、時(shí)針控制、聲光提示等多種功能，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，計(jì)量準(zhǔn)確。
IC卡預(yù)付費(fèi)水表采用的智能IC卡是目前國際通用的IC卡式數(shù)據(jù)存貯器，不僅可任意寫出預(yù)購的水?dāng)?shù)據(jù)，而且還進(jìn)行了防偽加密及自糾錯(cuò)處理。
機(jī)電一體化水控制閥是智能水表的重要執(zhí)行部件，它接收控制器發(fā)出的指令，可準(zhǔn)確、及時(shí)地執(zhí)行開關(guān)閥動(dòng)作，達(dá)到開通、切斷水源的目的。閥門設(shè)計(jì)精巧，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，外觀小巧玲瓏、美觀大方，用戶安裝方便。
自來水銷售管理系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)和配套設(shè)備構(gòu)成，在專用軟件的支持下，可進(jìn)行銷售營業(yè)和系統(tǒng)管理。可建立用戶購水檔案，分析銷售形勢(shì)，打印銷售憑證及日、月、年統(tǒng)計(jì)報(bào)表等，并可對(duì)用戶用水情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問題重點(diǎn)檢查等。
自1998年建設(shè)部“一戶一表”政策的推出、居民用戶安全意識(shí)和法律意識(shí)的加強(qiáng)推動(dòng)了水表的發(fā)展。各地執(zhí)行該政策采取多種形式。有的采用“移表出戶”，有的采用預(yù)付費(fèi)卡式智能水表，有的采用遠(yuǎn)傳水表和抄表系統(tǒng)。這些水表品種的出現(xiàn)，打破了多年來全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面，增加了水表的產(chǎn)品技術(shù)含量和使用管理的方便可靠。
三、遠(yuǎn)傳水表
IC卡預(yù)付費(fèi)管理模式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶表的抄表、收費(fèi)、控制。有效地解決了惡意拖欠費(fèi)用的問題，但是，不能做到實(shí)時(shí)掌握用戶使用情況。
遠(yuǎn)傳IC卡表收費(fèi)管理系統(tǒng)將IC卡技術(shù)和自動(dòng)抄表技術(shù)結(jié)合在一起，彌補(bǔ)了IC卡表和自動(dòng)抄表的不足，解決了收費(fèi)難和實(shí)時(shí)抄表的問題。
遠(yuǎn)傳水表通常是以普通水表作為基表、加裝了遠(yuǎn)傳輸出裝置的水表，遠(yuǎn)傳輸出裝置可以安置在水表本體內(nèi)或指示裝置內(nèi)，也可以配置在外部。
目前遠(yuǎn)傳水表大體分為脈沖式和直讀式兩大類。遠(yuǎn)傳輸出的方式包括有線和無線。
脈沖式遠(yuǎn)傳水表是由旋翼式水表（干式、濕式）及水量采集傳感器組成，目前采用雙傳感器方式的遠(yuǎn)傳水表能夠把水表的計(jì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，具有靈敏度高、信號(hào)傳輸準(zhǔn)確，克服了由于水錘等臨界點(diǎn)的顫動(dòng)誤發(fā)信號(hào)的缺點(diǎn)，可確保千萬次信號(hào)無誤差。具有短線、斷線檢測(cè)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)視用戶的非正常用水狀態(tài)。對(duì)系統(tǒng)的適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)不同的采集系統(tǒng)，設(shè)置不同的脈沖當(dāng)量或內(nèi)部電路。該遠(yuǎn)傳水表性能穩(wěn)定、計(jì)量精確、抗磁干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
直讀式遠(yuǎn)處水表采用直讀表技術(shù)，徹底解決了傳統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)方式的弊端。該技術(shù)直接讀取表具的計(jì)度器數(shù)字，表內(nèi)不需設(shè)置表底數(shù)等參數(shù)，無需存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，不存在累計(jì)誤差，真正實(shí)現(xiàn)了“讀表”，結(jié)束了累積脈沖、換算數(shù)值的歷史。直讀表電子部份與表內(nèi)的計(jì)數(shù)器等裝置完全分離，不影響原表計(jì)量精度，且直讀表可達(dá)到百分之百的準(zhǔn)確率。真正做到了“無源”表具：表具的電子部分平時(shí)不工作，讀表瞬間通過網(wǎng)絡(luò)供電，內(nèi)部不設(shè)電源，避免了傳統(tǒng)方式因電源或電池故障造成的漏計(jì)現(xiàn)象，因平時(shí)不工作、不耗電，整機(jī)故障率和功耗得以大大降低，使用壽命更長。直讀表使用智能前移技術(shù)，具有遠(yuǎn)端控制功能，可防止惡意拖欠，保證按時(shí)收費(fèi)：表具內(nèi)設(shè)有控制裝置，可遠(yuǎn)程報(bào)警，靈活方便實(shí)施控制開關(guān)閥門等到功能。抄表方式靈活，可以單元集抄，也可以組成網(wǎng)絡(luò)抄表。
四、發(fā)展趨勢(shì)
根據(jù)建設(shè)部提出的小康型住宅小區(qū)規(guī)劃要求，今后要對(duì)新建和改建的住宅統(tǒng)一規(guī)劃，逐步實(shí)行水、電、氣三表出戶統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、計(jì)量、收費(fèi)。自來水抄表到戶適合社會(huì)總體發(fā)展的要求，自動(dòng)抄收系統(tǒng)把先進(jìn)的信息技術(shù)﹑電子技術(shù)﹑通信技術(shù)等納入到供水企業(yè)的營業(yè)收費(fèi)管理中，提高供水企業(yè)的管理水平，加大營業(yè)收費(fèi)的力度，是能源管理體制現(xiàn)代化的體現(xiàn)。在國家相關(guān)政策的推動(dòng)下，民用計(jì)量表智能化已是大勢(shì)所趨。隨著行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷成熟規(guī)范、管理水平的不斷提高。國家對(duì)抄表設(shè)備監(jiān)管力度、市場(chǎng)引導(dǎo)等不斷加強(qiáng)。將抄表系統(tǒng)及相關(guān)配套產(chǎn)品納入重點(diǎn)計(jì)量器具范圍，建立市場(chǎng)準(zhǔn)入制度也將是必然。
五、結(jié)束語
智能水表及自動(dòng)抄表系統(tǒng)是近十幾年發(fā)展起來的新興技術(shù)。雖然經(jīng)過多方努力在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域和技術(shù)層面上做了很多工作，并在各地住宅小區(qū)進(jìn)行了大量有益的實(shí)踐活動(dòng)，總結(jié)了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。但從總體上說該項(xiàng)技術(shù)還處在發(fā)展和完善階段，有待于進(jìn)一步的創(chuàng)新與提高。隨著基表技術(shù)、傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、電源技術(shù)的發(fā)展與成熟，以及水資源管理力度的加大和智能小區(qū)工程推進(jìn)速度的加快，作為用水計(jì)量器具和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳工具的智能水表及自動(dòng)抄表系統(tǒng)．必定有很廣闊的應(yīng)用前景和良好的發(fā)展空間。
