摘要：智能水表是基于各类先进技术，诸如微电子技术、传感技术的新型水表。相对于传统水表，智能水表呈现出显著的优越性，不仅大幅度提升了水表的计量性能，还实现了对水表使用功能的有效拓展，在城市水务中得到了日渐广泛的应用。本文简述了智能水表的概念，浅析了智能水表的应用现状，探究了智能水表的发展趋势，以期为自来水公司和水表企业提供借鉴。
关键词：智能水表；应用现状；发展趋势
前言：当前，我国日益推进了城市化进程，“智慧城市”的理念日益深入人心。“智慧城市”要求城市水务建设趋于智能化，即摒弃传统滞后的粗放型供水管理模式，积极转变为精细化的供水管理模式。智能水表在城市水务建设和供水管理中的应用，能促进城市水务的智能化水平和供水管理效率的大幅度提高，且能降低供水管理的人工成本以及供水公司的产销差，能增强供水管理的科学性。
一、智能水表概述
智能水表，是指涵盖具有较高精确性和可靠性的传感与信号处理单元、计算机系统及相关算法、各种类型的输入—输出接口以及电控执行器等先进技术和构件的新型电子水表。智能水表具有多样化的功能，诸如对流量参数进行检测、对数据进行处理、对数据进行通信和显示以及网络接入等[1]。
二、智能水表的应用现状
1、远程集抄概述及其应用现状
远程集抄主要由以下三部分构成：（1）基表。（2）数据存贮与通讯系统。（3）后台软件操作系统。基表，主要负责精确计量水量，并借助传感器对计量信息进行采集，实现对电信号的转化。基表由两部分构件组成：一是计量机，二是传感器。当前，常用基表借助水表计量机构相应的叶轮计量所通过的实际水量，叶轮旋转频率所记录的相关流量信息借助水表相应的指针、字轮等指示元件逐次进行显示。包含有相关流量信息的各类元件，诸如叶轮、字轮等，均属于计量元件。传感器负责采集计量元件呈现出的运动状况，并对计量信息进行转化，使之成为电信号[2]。
依据各类计量元件在基表中呈现出的对水流能量进行传递的具体顺序，在水流作用下发生运动的相应始动元件，诸如叶轮等属于初级计量元件；对初级计量元件相应的运动实施逐级减数，并能指示计量信息的相关元件，诸如指针、字轮等属于次级计量元件。当前，旋翼式水表以及大口径水表应用较多。
磁敏式传感器由干簧管、霍尔元件以及维根等构件构成。其中，使用寿命会对干簧管造成影响，工作频率会对霍尔元件造成影响，这两类元件主要负责采集次级计量元件，并分别采用开关形式和脉冲形式对信号进行输出。使用寿命以及工作频率均未能影响维根，可应用于各级计量元件，并采用脉冲形式对信号进行输出[3]。
在实际应用中，磁敏元件极易受到外界严重的磁干扰，对水表灵敏度造成不良影响。因此，磁敏元件存在较大的使用局限性。但磁敏元件市场售价较低，且安装简单，便于大批量生产。因此，磁敏元件在当前的应用也较为广泛。
电感式传感器利用振荡信号相应的周期性衰减实现对计量信息的采集获取，在初级计量元件中应用较多。此类传感器对非磁激励进行采用，其叶轮相应的运动阻尼相对较小，但具有较强的抗外磁干扰能力，对各种水质均具有较强的适用性。当前，电感线圈存在一定的制作工艺限制，在一定程度上，外磁会对线圈铁芯造成干扰，因此，有必要对抗外磁能力进行提高。当前，线圈制作具体工艺以及相关技术取得了较大进步，全无磁式电感传感器初步得到较快发展和良好应用。
直读式传感器主要分为以下两种：（1）光电式。光电直读主要负责对次级计量元件的相关信息进行采集，完成对字轮读数的准确确定。光电直读涉及较多的传感器元件，具有较为复杂的硬件电路，具有较高的工艺要求，其生产成本相对较高，难以实现大批量生产。（2）机械式。机械直读借助压簧片直接对码盘进行接触，实现对编码信息的有效获取，并对其指示位置进行准确确定。该方式生产成本相对较低，但相对缺乏可靠性，存在较大的机械阻尼，批量生产缺乏良好的工艺性。
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远程集抄对RS485总线以及MBUS总线相应的通信方式进行采用，其标准体系较为完善。当前，各种无线抄表技术也纷纷涌现。另外，各水务管理部门采用各不相同的服务模式以及收费方式，且采用差别性较大的数据接口，因此后台软件操作系统呈现出显著的个性化特点，且互不兼容[4]。
2、卡式智能水表系统概述及其应用现状
卡式智能水表系统主要由三部分构成：（1）卡式智能水表，其计量基表配置有发信装置，将读写卡作为媒体，并对控制器以及电控阀进行加装，能实现用户预付费。（2）读写卡。主要是IC卡、射频卡等媒体，可完成读写操作。（3）后台处理系统。该系统包括相应的硬件系统和软件系统，可完成对读写卡各项具体的读写操作。该系统配置的读写卡实现了管理者与用户、用户与卡表的有效沟通。用户实际持有读写卡，制约了管理者与用户有效的实时沟通，导致人性化服务程度相对降低[5]。
三、智能水表的发展趋势
智能水表主要呈现出如下发展趋势：
1、水表计量性能增强
在未来，智能水表将显著增强其计量性能，其计量精确性将大幅度提高，且将拓宽计量范围，并实现对小流量测量特性的有效改善。当前，城市水务建设和供水管理所使用的智能水表，大多是机械水表，附带有相应的电子装置，此类水表与普通机械水表均存在相同的计量缺陷，呈现出较大的压力损失。另外，仪表相应的非线性特征增加了校正的难度，在宽量程低流量区缺乏较高的测量精度。对此，必须采用超声、射流以及电磁波等先进性更强的流量传感技术。
2、水表使用寿命延长
智能水表在未来发展中将显著延长其使用寿命，增强产品的可靠性。当前，在城市水务建设和供水管理中使用较为广泛的IC卡表以及无线远传水表均受到电池问题的困扰，电池寿命严重影响智能水表的信号的准确性，并导致其可靠性降低。因此，必须有效攻克智能水表在电池容量以及电池体积方面存在的难题，亟须发展智能水表的新型电源，并对低功耗设计以及快速充电等先进技术进行采用。
3、水表管理更为科学化和智能化
将智能水表对互联网进行接入，能增强智能水表管理的科学化和智能化。当前，呈现出强势发展劲头的NB—IOT窄带物联网具有低功耗低成本的显著优势，将智能水表对物联网进行接入，不仅能实现各类传统功能，诸如自动抄表以及网络阀控等，还能与其他管网传感器有效联合，实现对供水的自动化调度、对管网渗漏水进行科学检测和准确定位、对水质进行在线实时监控、对终端设施具体工况进行监测等功能。
结语
综上所述，智能水表具有显著的技术优势。远程集抄以及卡式智能水表在当前的城市水务建设和供水管理中得到了广泛应用。智能水表的发展趋势体现为智能水表的计量性能增强、使用寿命延长、水表管理更为科学化和智能化。自来水公司应深入考察实际情况，对各类智能水表进行科学使用。同时，水表企业要高度重视智能水表与物联网的有效联合，加强对智能水表的研发，有效满足城市水务建设和供水管理需求。
参考文献
[1]王秀文. 智能水表的应用现状及发展趋势[J]. 数码设计, 2017(4):99-101.
[2]贾绍河. 浅议智能水表的应用现状与发展[J]. 科技致富向导, 2013(21):295-295.
[3]曹建文. 新常态背景下智能水表的发展现状及趋势分析[J]. 纳税, 2017(7):59-59.
[4]陆建. 智能水表的应用现状与发展探讨[J]. 工程技术:引文版, 2016(12):00237-00237.
[5]陈玉东. 智能水表的应用现状及发展方向[C]// 水行业流量仪表选型与应用技术研讨会. 2012.
论文作者:陈刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
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