智能水表與管理應(yīng)用

彭建雄 劉陽 趙巖 蔡曉清 劉松

摘要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展信息化行業(yè)越來越普及，以互聯(lián)網(wǎng)通信為特征、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸控制的智能遠(yuǎn)傳水表產(chǎn)品及技術(shù)逐漸成熟，標(biāo)志著供水行業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代已經(jīng)到來。

針對(duì)目前互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)的時(shí)代特點(diǎn)，供水行業(yè)中逐漸興起智能遠(yuǎn)傳水表。從目前遠(yuǎn)傳智能水表具有代表性功能包括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制閥門、設(shè)置階梯水價(jià)等。其中關(guān)鍵技術(shù)在傳輸控制過程。根據(jù)智能遠(yuǎn)傳水表的基本特性，提出了面向供水行業(yè)，可以滿足使用范圍較大數(shù)量的遠(yuǎn)傳智能水表提供穩(wěn)定供水、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)閥控和預(yù)付費(fèi)方式等功能，可以滿足業(yè)務(wù)基本需求。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng);智能水表;管理應(yīng)用

從20世紀(jì)末至今，智能遠(yuǎn)傳的概念在被提出后不斷發(fā)展與進(jìn)步。根據(jù)《封閉滿管道中水流量的測量飲用冷水水表和熱水水表》2007年版“水表準(zhǔn)則”國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，為推動(dòng)我國智能水表產(chǎn)業(yè)的規(guī)范發(fā)展起到了極為重要的作用。傳統(tǒng)水表基本采用人工現(xiàn)場抄表的方式，其工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、誤抄、漏抄現(xiàn)象客觀存在，同時(shí)因入戶抄表而影響用戶隱私也是抄表工作的老大難問題。

智能遠(yuǎn)傳水表通過水表通訊單元輸出采集數(shù)據(jù)通過智能表綜合集管理系統(tǒng)，無需人工干預(yù)就可以完成準(zhǔn)確、可靠且持續(xù)的計(jì)量工作，這是智能水表的基本功能特點(diǎn)。而“互聯(lián)網(wǎng)+”將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新與實(shí)踐深度融入于供水行業(yè)及各行各業(yè)中，極大地提升了供水行業(yè)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力。

通過結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+智能水表，智能水表可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化計(jì)量、遠(yuǎn)程閥門控制、網(wǎng)上支付、居民用水統(tǒng)計(jì)與查詢、數(shù)據(jù)分析、消息通知、節(jié)水管理等功能，為供水行業(yè)帶來便利也是服務(wù)的變革和進(jìn)步。

一、遠(yuǎn)程智能抄表的關(guān)鍵技術(shù)分析

智能遠(yuǎn)傳水表引用了物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、軟件工程和信息化管理等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)概念。

（一）物聯(lián)網(wǎng)

“物聯(lián)網(wǎng)概念”建立在“互聯(lián)網(wǎng)概念”是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，是將其用戶端延伸和擴(kuò)展到物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。智能水表的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)平臺(tái)正是實(shí)現(xiàn)了智能水表、集中器、服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸通信，在城區(qū)實(shí)際供水應(yīng)用中形成了城市級(jí)別的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

（二）網(wǎng)絡(luò)傳輸

集中器發(fā)送抄表或閥控指令到指定水表后，智能水表執(zhí)行指令將執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)通過有線或無線的數(shù)據(jù)傳輸方式，經(jīng)過采集器中繼回傳給集中器，然后再通過集中器傳輸?shù)狡脚_(tái)服務(wù)器進(jìn)行指令報(bào)文的解析和處理，完成一次自動(dòng)抄表操作。在整個(gè)通信過程中數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸是非常重要的一個(gè)技術(shù)點(diǎn)。

（三）軟件工程和信息化管理

智能表綜合管理系統(tǒng)平臺(tái)是一個(gè)比較典型的管理系統(tǒng)軟件，智能表綜合管理系統(tǒng)從水表環(huán)境的搭建、調(diào)試開始到整個(gè)平臺(tái)業(yè)務(wù)的形成，系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息管理，包括實(shí)際運(yùn)行過程中的統(tǒng)計(jì)分析等，都與信息化管理息息相關(guān)。

（四）智能水表物理結(jié)構(gòu)及通信過程

智能水表通過有線或者無線的組網(wǎng)方式，每天固定時(shí)刻會(huì)保存水表讀數(shù)、水表電量、閥門狀態(tài)等數(shù)據(jù)，待集中器到指定時(shí)間發(fā)送釆集指令后，水表數(shù)據(jù)經(jīng)過采集器到集中器，然后通過集中器對(duì)主站的有線連接、WIFI、GPRS等互聯(lián)網(wǎng)連接方式，每天將數(shù)據(jù)批量發(fā)送至采集服務(wù)器主機(jī)，完成每天的定時(shí)上報(bào)任務(wù)。服務(wù)器接收所有集中器上報(bào)過來的水表數(shù)據(jù)并解析后存入數(shù)據(jù)庫，完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的釆集和解析過程。

二、智能表綜合管理平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

智能表綜合管理系統(tǒng)主要內(nèi)容包含了智能采集終端（智能表）、集中處理傳輸設(shè)備（集中器、采集器）、數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)（無線、有線）和智能表綜合管理系統(tǒng)（服務(wù)器、軟件系統(tǒng)）。智能表綜合管理系統(tǒng)的主要包含以下幾大功能模塊：

（一）抄表查詢，智能遠(yuǎn)傳水表平臺(tái)能夠記錄系統(tǒng)中水表每天的上報(bào)情況和歷史上報(bào)記錄，時(shí)間具體準(zhǔn)確到年月日時(shí)刻，可以根據(jù)每日上報(bào)歷史進(jìn)行水表的用量分析。

（二）維護(hù)管理。智能遠(yuǎn)傳水表平臺(tái)具有對(duì)系統(tǒng)中異常狀態(tài)設(shè)備和異常水表的統(tǒng)計(jì)和明細(xì)查詢功能，且要具備通信過程中與系統(tǒng)對(duì)接時(shí)通信調(diào)試的功能，以便能夠直觀地看到系統(tǒng)的底層報(bào)文數(shù)據(jù)傳輸情況，查找錯(cuò)誤的發(fā)生原因，確保在系統(tǒng)癱瘓無法操作時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)的解析情況做出最快、最準(zhǔn)確的判斷，從而保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運(yùn)行。

（三）閥控管理。基于供水服務(wù)需要，對(duì)日常運(yùn)營過程中費(fèi)用不足的用戶或者特殊情況需要時(shí)，可對(duì)水表進(jìn)行遠(yuǎn)程閥控操作。

（四）水費(fèi)預(yù)結(jié)算。由于實(shí)現(xiàn)了水表的每日讀數(shù)上報(bào)，系統(tǒng)可以根據(jù)每天上報(bào)至系統(tǒng)的水量記錄對(duì)應(yīng)用戶預(yù)存余額來進(jìn)行每日水費(fèi)預(yù)結(jié)算，形成用戶的實(shí)時(shí)水費(fèi)。

（五）水量統(tǒng)計(jì)及分析。通過統(tǒng)計(jì)小區(qū)內(nèi)全部水表的水量，可以結(jié)合大口徑總表，進(jìn)行用戶和小區(qū)水量使用情況的查詢和產(chǎn)銷差分析，從中發(fā)現(xiàn)有水量異常情況的水表，及時(shí)排查處理。

（六）檔案管理。針對(duì)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，比如集中器、小區(qū)、住戶等信息的管理和維護(hù)。

三、智能表綜合管理平臺(tái)的技術(shù)方案

（一）水表的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)抄讀方案

在北京市水科院試驗(yàn)區(qū)安裝水表，水表具有分布較集中、數(shù)量小、水量變化較小的特點(diǎn)，所以智能遠(yuǎn)傳水表需做到每天至少一次定時(shí)抄讀，集中器每天至少一次向服務(wù)器的水表數(shù)據(jù)定時(shí)上報(bào);且可以通過實(shí)時(shí)抄讀得到當(dāng)前水表狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將每天上報(bào)的讀數(shù)存入數(shù)據(jù)庫用于分析統(tǒng)計(jì)。

（二）水表的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)閥控方案

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水表的實(shí)時(shí)開關(guān)閥控制，需要保證集中器至水表的通信路徑上所有設(shè)備處于實(shí)時(shí)在線狀態(tài)，隨時(shí)可以接收和響應(yīng)服務(wù)器發(fā)送的閥控指令。實(shí)時(shí)閥控方案與預(yù)結(jié)算相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)用戶用水余額不足時(shí)的自動(dòng)關(guān)閥和繳費(fèi)后的自動(dòng)開閥功能。

（三）用戶的水費(fèi)預(yù)結(jié)算方案

預(yù)結(jié)算方案使供水行業(yè)的收費(fèi)模式，從先用水后付費(fèi)向先預(yù)存后用水方式的轉(zhuǎn)變提供了系統(tǒng)方面的技術(shù)支持。根據(jù)用戶水表每天的用水量進(jìn)行水費(fèi)賬戶余額的預(yù)存提醒，配合必要時(shí)采取的關(guān)閥操作，以及已關(guān)閥用戶繳費(fèi)后的自動(dòng)開閥，可以為供水企業(yè)的有效管理帶來極大的便利。

（四）結(jié)合短信通知、電子支付渠道的方案

基于智能水表每日上報(bào)和預(yù)結(jié)算的特點(diǎn)，可以發(fā)送短信通知用戶即將欠費(fèi)或者已經(jīng)欠費(fèi)，提醒用戶及時(shí)繳費(fèi)。同時(shí)通過結(jié)合支付寶、微信、銀聯(lián)等電子支付平臺(tái)的繳費(fèi)功能，使用戶可以足不出戶就能了解用水情況，完成繳費(fèi)，實(shí)現(xiàn)供水企業(yè)與用戶之間的“零距離溝通”。

智能遠(yuǎn)傳水表相比傳統(tǒng)機(jī)械水表，由于其具有信息化、自動(dòng)化、人性化等特點(diǎn)，是今后供水計(jì)量行業(yè)的一個(gè)主要發(fā)展方向。通過對(duì)智能水表平臺(tái)的技術(shù)需求分析和功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了城區(qū)供水行業(yè)的智能表綜合管理系統(tǒng)的主要功能分解，并從系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)接角度出發(fā)，提出了一套與實(shí)際供水業(yè)務(wù)相結(jié)合的技術(shù)解決方案。在系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)完成并投入前期實(shí)驗(yàn)性運(yùn)營后，抄表平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營運(yùn)行情況良好，且取得了較好的預(yù)期結(jié)果，表明了較大水表數(shù)量的智能表綜合管理系統(tǒng)是符合城區(qū)實(shí)際客觀需求的，同時(shí)也是適應(yīng)未來市場發(fā)展需要的。

作者簡介：

彭建雄（1992-04-），男，漢族，河北保定，?？?，研究方向： 水利信息化。