五金之家讯：智能水表的工作原理 智能水表的缺点有哪些

目前国内制造的智能水表，可分为预付费水表、远传水表两大类，其共同特点是测量水流的传感器仍采用普通水表，通过在水表的读数盘指针或齿轮组的某个位置安装传感元件，将原水表的机械读数转换成电信号数据，然后进行采集、传输和储存，按结算交易方式的要求自动或人工进行控制。因为它们的基表都是采用的速度式水表，所以按照水表的原理分类他们还都属于速度式水表一类，只是在读数方式、指示机构等方面进行了改进，增加了预付费、远传读数等自动化抄表系统功能，而计量机构、传动方式还是机械式的，水表的准确度(精度)等级和普通机械水表一样，都是2.0级。

智能水表把高科技的电子、信息传输技术应用到水表制造上，在相当程度上改变了国内传统的抄表结算方式，提高了我国自来水收费计量的水平，是自来水计量收费的一次技术进步;它的推广应用实现了“先买水，后用水”和集中抄表管理，更新了用水户的交费理念，减少了拖欠水费、入户抄表等现象，减少了供水部门抄表的人力、物力;可提前回收水费，减少了后期运营人员，提高了管理效率和水司的经营管理水平;且防盗性能较普通水表好，完全能实现“预付费”、“阶梯水价”和“囤积水量”功能。

预付费水表

一、概念、原理

预付费水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能储值卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表，也就是在传统的机械水表上加装电控模块和电控阀门而制造的一种新型智能化计量仪表。

预付费水表按照储值卡技术分为IC卡水表、TM卡水表、代码水表三种形式，俗称卡式水表。

二、工作过程

将含有金额或购置信息的储值卡插入水表中的读写器，经微处理器识别和下载金额后，电控阀门开启，用户可以正常用水;当用户用水时，水量采集装置开始对用水量进行采集，并转换成所需的电子信号供给微处理器进行计量，并在LCD显示屏上显示出来;当用户的用水金额下降到一定的数值时，水表的报警装置会自动进行相应报警或警告性关阀，提示用户持卡交费购水;如超过用水金额，则水表会自动将电控阀门关闭，切断供水，用户交费后插入已交费的IC卡，自动开启阀门进行供水。

三、收费软件

对于预付费水表的收费软件国家没有制定指导性的标准，都是制造商根据自己的产品性能、特点研制开发的，每一个制造商都有自己的一套成熟、定型的软件。软件技术发展到今天，预付费水表的收费软件是一个非常简单的程序，数据库并不复杂，制造商可在自己生产的软件上，根据不同水司的需求，增加一些功能，如报表、验收、稽核、票据打印、阶梯水价、囤积水量等，所有开发商对预付费水表的收费程序上的主要功能主要有以下一些内容：

1、日常业务：开户、发卡、售水充值、挂失补卡和换装水表功能;

2、操作员权限设置功能：在需要接触管理软件的人员当中，通过设置不同的使用权限，限制某些可能对系统的正常使用造成伤害的操作，或对管理信息、用户记录等重要数据的非法修改、删除。

3、水量分析功能：能够按照日期，对用户购水情况进行水量分析;

4、数据浏览查询功能：可进行用户查询、充值查询、补卡查询、换表查询、读卡查询;

5、票据设置打印功能：不同的软件使用者，使用的售水发票(收据)在格式、内容等方面会有不同的要求，管理软件可以根据实际情况，由软件操作者对发票的打印情况自行修改。

6、数据汇总及分析功能、可疑用户监测功能：操作员可以自由设定汇总的查询方式，汇总的时间范围，并且可按需要产生报表的明细。如，累计磁扰次数不为零的用户列表;用户最近一次购水情况分析(降序排列最近充值距今天数的用户列表。长时间不充值的用户可能是问题用户);最近购水水表状态异常情况分析(列表显示出用户水表电池电量低和阀门出现故障的用户) ;自动把购水情况不符合常理的可疑用户加以筛选、汇总，编制出“可疑用户清单”供管理者参考。

7、统计报表：对充值数据进行统计，对返回的水表内数据进行分析。

8、备份及恢复：为了系统的安全，要求操作员定期执行备份操作。如果发生意外，执行恢复可以将备份的数据恢复。

9、阶梯水价功能：设置不同阶梯的用水价格，能够自动进行阶梯水量收费计算;

10、囤积水量功能;

这里需要对“阶梯水价”的功能实现作一点说明。阶梯水价，是近几年随着“一户一表”工作的开展，提出的新的收费方式，国内智能水表制造商也都宣传自己的产品能实现阶梯水价，的确，用智能预付费水表是完全能够实现阶梯水价功能，但是必须是收费软件和收费水表同时具备阶梯水价功能才能对用水户进行阶梯水价计算，缺少一个条件都不能实现阶梯水价功能。

因为能实现阶梯水价功能的软件程序很简单，智能水表制造商都能解决，目前已安装使用的没有阶梯水价功能的智能水表，要实现阶梯水价功能，需要对收费软件和收费水表进行更换。

阶梯水价水表在LCD显示屏显示的是“使用的金额和剩余金额”，非阶梯水价水表显示的是“使用的水量(m3)”，如果阶梯水价水表不需要使用阶梯功能，把所有的阶梯设置为一个参数即可。

国内已开发出具有阶梯水价功能水表和收费系统，我们已见到实物的有深圳市东晓达科技有限公司、杭州华立仪表集团股份有限公司和北京金水利科技有限公司三家制造商，因技术并不复杂，其它制造商均有能力开发研制。

智能预付费水表只有两种口径：DN15和DN20

四、IC卡水表

由上面的预付费水表原理图，如果储值卡是IC卡，这块水表就是IC卡水表。它由基表、电源(电池)、IC卡读写器、LCD通讯接口、显示、微机控制模块、阀门控制机构、峰鸣报警装置组成。

基表可采用旋翼式水表(湿式或干式)、或容积式水表，目前国内制造商大都采用旋翼式水表作为IC卡水表的基表。传感器安装于读数盘上或计数齿轮组中。

IC卡读写器分插卡式和感应式。插卡式同磁卡一样，一插即可、简单方便，但卡的接触面易磨损，卡座对外易受潮湿环境和人为攻击干扰，但随着IC卡技术的发展，技术已经成熟，受潮和受攻击问题得到改善，国内IC卡水表制造商大都采用此方式的IC卡读写器。感应式IC卡又称射频卡，俗称非接触式IC卡，制造商采用此方式的不多。

电源采用的有内置锂电池和普通碱性干电池组等。锂电池能量高，自漏电小，寿命长，目前的IC卡水表多采用锂电池供电。电池电量(寿命)是智能预付费水表在使用中的一个至关重要的性能指标，在选用时应引起高度重视。

目前国内IC卡水表的电控阀门主要有球阀、陶瓷阀和膜片阀。球阀因要求的驱动力矩大，使用中因结垢或磨损，很容易出现漏水、开关失灵等问题，国内 IC卡水表采用此类阀门的较多，在使用中出现的问题最多。陶瓷阀的使用寿命长、开关可靠性高、压损小，使用中不易结垢，因是专利产品，国内IC卡水表采用此阀门的制造商屈指可数。膜片阀因成本高制造商使用的不多。IC卡水表阀门也是在使用中的一个至关重要的性能指标。

IC卡水表另一个重要的性能指标就是卡片和电控模块主芯片的采用。IC卡卡片有两种，即逻辑加密卡和CPU卡。逻辑加密卡设计简单、成本低，但安全性低，易被解密复制，主要用在单机版的IC卡收费系统;CPU卡容量大，作为IC卡水表信息传递的介质具有很高的安全性，因采用了3DES算法来保证系统的安全，不易被解密复制，网络版的IC卡收费系统都采用此卡。电控模块主芯片(即原理图中微处理器部分)的质量性能决定了IC卡水表的水量采集、处理、显示、数据保存的可靠、稳定。

五、TM卡水表

TM卡水表是国内较早开发出的一种预付费水表，制造商不多，我公司目前使用的智能水表就是这一种。

TM卡是美国达拉斯公司自主开发具有独立知识产权的独家生产的一种数据交换卡，它有特定的造形和读写器具，接口和读写设备与国际标准IC卡也就是我们常说的IC卡不兼容、不通用。国内除在卡表行业外，仅在门禁系统等少数几个行业有一些应用。

TM卡水表就是采用美国达拉斯公司生产的iButton信息纽扣作为数据交换载体，作为一种新颖的智能化信息载体，iButton信息纽扣采用接触式存取方式的存储器(Touch Memory，简称TM卡)，TM卡相当于一种对准接触式IC卡，数据容量大、安全性好并可分区存放(适合水、电、气用量存在同一卡中)，TM卡不锈钢纽扣式外壳，机械强度高，防损性能好，且读写次数多。

TM卡水表的原理和工作过程以及主要部件同IC卡水表。

六、代码预付费水表

代码预付费水表，简称代码表，是代码交换预付费数据技术在水表产品上的应用。就是用一组变形的数据码来代表需要传输的数据。比如用户预购100m3水，在完成付费操作后，管理系统所提供给用户的是一组8位数(如12345678)，用户在代码表上的键盘上按此码键入这8个数字后，就完成了向水表输入100m3 水的操作，电控阀门开启，水表供水。代码表与IC卡水表、TM卡水表不同之处是在水表上有一个键盘，没有数据传输载体(即IC卡、TM卡)，在环境适应和抗干扰方面优势明显，代码表的原理和工作过程以及主要部件与IC卡水表同，可以把它看作非接触式的IC卡水表。

七、关于制造商

国内智能预付费水表的制造厂家有二百多家，由于在基表的采购和电子部分的研发、制造水平，产品质量良莠不一，在一定程度上阻碍了智能预付费水表的普及;但随着智能预付费水表几年的发展、推广，技术的进步和成熟，建设部于2001年颁布了CJ/T 133—2001《IC卡冷水水表》行业标准，这是预付费水表的第一个行业标准，对该类水表的规范发展起到了积极的作用。

国内智能预付费水表的制造商除五家龙头企业外，大都不生产基表，都是从基表专业生产厂进行采购，基表生产厂的产品质量决定了其基表的质量，实力强、质量好的制造商都从五家水表龙头企业采购。智能预付费水表制造商主要致力于收费软件和水表电子部分的研究开发，特别是制造商对电子部分研发和采用的技术决定了他们之间技术、产品质量和服务的差异。

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