淺析智能水表的選型及在漏損控制中的應(yīng)用

●林 森

水表作為供水企業(yè)計(jì)量收費(fèi)的唯一依據(jù)，是國家重點(diǎn)管理的計(jì)量器具，對(duì)我國水資源的科學(xué)利用與保護(hù)、創(chuàng)建節(jié)水型社會(huì)起著不可替代的重要作用。同時(shí)，水表作為控漏節(jié)水和智慧水務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件，其正確的選型和安裝，也將對(duì)水資源的高效利用到至關(guān)重要的作用。

寧波東海集團(tuán)有限公司自1973年成立以來，先后創(chuàng)造了多項(xiàng)業(yè)內(nèi)第一：首創(chuàng)中國水表行業(yè)專利技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在國內(nèi)首次成功研發(fā)出B級(jí)計(jì)量等級(jí)小口徑水表；首創(chuàng)中國第一代智能IC卡水表控制管理系統(tǒng)；首創(chuàng)適合國情的液封式民用和工業(yè)大口徑水表；主持并完成《容積式水表》“浙江制造”標(biāo)準(zhǔn)制訂。

一、水表的類型及技術(shù)特點(diǎn)

國標(biāo)《飲用冷水水表和熱水水表》將水表分二類，即：機(jī)械式水表和電子式水表。機(jī)械式水表主要由傳統(tǒng)的速度式水表和容積式水表組成，典型的速度式水表有旋翼式水表、螺翼式水表，而電子式水表主要有電磁水表和超聲波水表。

速度式水表——旋翼式水表，是速度式水表用得最多的水表品種，以其結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)量穩(wěn)定、價(jià)格低廉，在國內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，其主要應(yīng)用場景是在小口徑管網(wǎng)中使用，例如戶表。寧波東海集團(tuán)有限公司早在1980年，就成功研發(fā)了7位數(shù)指針式旋翼式小口徑系列水表，并于1985在國內(nèi)首次成功研發(fā)出B級(jí)計(jì)量等級(jí)小口徑水表，在國內(nèi)水表市場得到了廣泛應(yīng)用。

速度式水表——螺翼式水表，可分水平螺翼式和垂直螺翼式兩種，與旋翼式水表對(duì)比，螺翼式水表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸向進(jìn)水，軸向出水，水流狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，壓力損失小，流通能力大，適合在大口徑管路中使用。1991年，寧波東海集團(tuán)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的大口徑螺翼式水表首次通過國家級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品技術(shù)鑒定，同時(shí)走出國門，出口東南亞國家。

容積式水表，采用旋轉(zhuǎn)活塞式的計(jì)量原理，相比旋翼式水表其測量范圍寬，量程比R160以上；靈敏度高，始動(dòng)流量??；安裝位置不受任何限制，可水平、垂直或傾斜安裝，而不影響計(jì)量精度。相比由水流運(yùn)動(dòng)速度直接使其獲得動(dòng)力速度的速度式水表，容積式水表最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)因管道中水壓波動(dòng)的影響而引起水表自轉(zhuǎn)。寧波東海集團(tuán)有限公司在1999年自主創(chuàng)新研發(fā)的容積式系列水表量程比達(dá)到R512，成功打破國際頂級(jí)水表生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造的最高記錄，成為內(nèi)地首家獲得香港市場準(zhǔn)入資格的自主水表品牌。2002年，寧波東海集團(tuán)有限公司在秘魯設(shè)立生產(chǎn)基地，成功打開美洲市場；2011年，寧波東海集團(tuán)有限公司在歐洲比利時(shí)設(shè)立研發(fā)制造中心，成功打入由歐美計(jì)量儀表企業(yè)長期壟斷的歐洲市場；2017年，寧波東海集團(tuán)有限公司主持并完成《容積式水表》“浙江制造”標(biāo)準(zhǔn)制訂，東海境內(nèi)外企業(yè)同時(shí)通過“浙江制造”認(rèn)證，獲得首張“浙江制造”海外認(rèn)證證書。

電子式水表目前多為大口徑水表，主要有電磁水表與超聲水表，與螺翼式水表對(duì)比因其計(jì)量原理采用電子感應(yīng)技術(shù)，內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件故而其流通能力巨大，無磨損使用壽命長，且其輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)更容易實(shí)現(xiàn)智能化，但也因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品，對(duì)安裝、使用環(huán)境要求高，易受電磁、機(jī)械環(huán)境影響較大。2008年，寧波東海集團(tuán)有限公司與同濟(jì)大學(xué)合作成立“東?！瑵?jì)超聲測量技術(shù)研究所”，成功研發(fā)超聲波水表；2013年，寧波東海集團(tuán)有限公司的大口徑高精度新型電磁水表也研究開發(fā)成功，并快速投入量產(chǎn)。

二、水表的計(jì)量適應(yīng)和選型分析

根據(jù)速度式水表和電子式水表的技術(shù)特點(diǎn)，速度式水表的安裝使用更加方便，對(duì)使用環(huán)境要求低，計(jì)量更加穩(wěn)定；電子式水表對(duì)安裝、使用環(huán)境要求高，易受電磁、機(jī)械環(huán)境影響較大，但相對(duì)速度式水表無運(yùn)動(dòng)部件，使用壽命長。

因此，大口徑水表的選型在當(dāng)下技術(shù)條件下，考慮到電子式水表因內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件故而其流通能力巨大的特性，在一二級(jí)特大流量的大口徑管路上，無復(fù)雜電磁或機(jī)械環(huán)境的情況下，且對(duì)成本要求并不苛刻的情況下，建議選擇電磁水表或超聲波水表；在二三級(jí)大流量的大口徑管路上，水平螺翼式水表的大流量流通能力相對(duì)較強(qiáng)，垂直螺翼式水表的小流量流通能力強(qiáng)，因此建議根據(jù)管路的水流量情況選擇水平或垂直螺翼式水表。

在小口徑水表的選型中，對(duì)于始動(dòng)流量和量程比、計(jì)量精度要求并不苛刻的應(yīng)用場景，例如普通的戶表，綜合性價(jià)比考慮建議選擇旋翼式水表；對(duì)于始動(dòng)流量要求較苛刻的直飲水水表，目前國內(nèi)外均采用容積式水表；國內(nèi)北上廣深等一線城市或?qū)τ诹砍瘫?、?jì)量精度要求較高的大城市，且管路水質(zhì)較好的，可選擇容積式水表，目前歐洲市場也主要選用容積式水表。

另外，在水表的選型過程中，還要充分考慮到不同材質(zhì)的水表表殼，目前主要有金屬類的鐵殼、銅殼、不銹鋼殼，以及工程塑料殼。其中，金屬類的鐵殼水表優(yōu)價(jià)格低廉、強(qiáng)度和韌度高，但制造過程耗能大、環(huán)境污染嚴(yán)重，且容易二次污染；銅殼水表加工容易，鑄造精致，耐腐蝕，但原材料價(jià)格高，且容易被盜；不銹鋼水表機(jī)械性能好、耐酸堿、衛(wèi)生環(huán)保，但原材料價(jià)格高；工程塑料殼水表制造方便、無毒無污染、耐腐蝕、不生銹、不結(jié)垢、重量輕，衛(wèi)生環(huán)保。

國內(nèi)目前水表還是以鑄鐵表殼為主，占比在90%左右，隨著經(jīng)濟(jì)、科技不斷發(fā)展，國家對(duì)綠色、環(huán)保、節(jié)能要求越來越高，人民群眾對(duì)飲水安全的要求也不斷提高，像不銹鋼、工程塑料制成的表殼會(huì)越來越受歡迎，如上海早在2009年開始全面使用，寧波在2011年開始局部采用并不斷加大推廣力度，廣州、香港地區(qū)也開始試驗(yàn)并小批使用。歐美發(fā)達(dá)國家應(yīng)用的更早，如法國、英國、美國等，埃爾斯特早在2006年就開始開發(fā)塑料表殼。隨著全球?qū)Νh(huán)境、能源的不斷重視，相信在自來水領(lǐng)域塑料表殼應(yīng)用越來越能得到更廣泛的應(yīng)用。

三、水表在漏損控制中的應(yīng)用

隨著全球水資源的日益短缺，在節(jié)約用水的理念越來越深入人心和水價(jià)杠杠的雙重作用下，加強(qiáng)水資源漏損控制的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益都是巨大的。

1949年以前，漏損控制中的聽漏以實(shí)心鐵釬、聽漏餅及美國的真空管漏水聲音放大器為主；20世紀(jì)50～60年代，我國引進(jìn)蘇聯(lián)的聽漏技術(shù)，開始使用晶體管聽漏儀；20世紀(jì)70～80年代，我國聽漏以機(jī)械聽音桿為主，同時(shí)開始管道測流測壓；90年代，聽漏擴(kuò)展使用電子聽音桿、聽漏儀、相關(guān)儀、地探雷達(dá)，使用小型區(qū)域計(jì)量區(qū)，用區(qū)域裝表法和區(qū)域測漏法，通過夜間最低流量發(fā)現(xiàn)漏損；2000年以后，聽漏擴(kuò)展使用漏水記錄儀，使用小區(qū)、門棟、用戶三級(jí)水平衡計(jì)量，對(duì)夜間流量異常的門棟進(jìn)行查漏和分析，并對(duì)干管進(jìn)行測流和測壓，繪制壓力等壓線圖，使用增壓泵站來平均供水壓力減少漏損和爆管；2010年以后，綜合性的漏損控制管理，引入DMA分區(qū)計(jì)量管理、引入國際水協(xié)無收益水量管理、中國水協(xié)制訂統(tǒng)一城市供水管網(wǎng)漏損控制及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，大規(guī)模使用區(qū)域裝表法和區(qū)域測漏法。至此，水表特別是智能水表，在綜合性漏損控制管理中的重要性得到前所未有的重視。

計(jì)量損失作為漏損控制管理中的兩大要素之一，通過選用不用類型、不同技術(shù)特點(diǎn)的水表來減少計(jì)量損失的同時(shí)，目前廣泛應(yīng)用的智能水表遠(yuǎn)傳模塊，對(duì)于水表計(jì)量數(shù)據(jù)的讀取主要有感應(yīng)式傳感器（無磁）、脈沖式傳感器（有磁）、光電直讀式傳感器和攝像直讀式四種，其中感應(yīng)式傳感器（無磁）相比其他三種傳感器類型，具有更高的計(jì)量精度（可精確到升）、不受外磁影響、制造工藝簡單、非接觸分體結(jié)構(gòu)不需拆換基表維修更換簡單，廣泛適用于各類型水表。

管道漏失作為漏損控制管理中的兩大要素之一，DMA分區(qū)計(jì)量管理通過一二三級(jí)四五級(jí)水網(wǎng)的智能水表遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)分析，可快速尋找測定管道漏點(diǎn)，進(jìn)行快速處置，因此智能水表的大規(guī)模普及和區(qū)域組網(wǎng)在現(xiàn)代化漏損控制中的基礎(chǔ)性作用得到前所未有的重視：不同于傳統(tǒng)的人工抄表，早在20世紀(jì)90年代初中國第一代遠(yuǎn)程發(fā)訊水表及基于RS485的分線制抄表系統(tǒng)開始應(yīng)用；1998年，自寧波東海集團(tuán)有限公司首創(chuàng)中國第一代智能IC卡水表控制管理系統(tǒng)以來，智能IC卡水表在20世紀(jì)初得到廣泛應(yīng)用；2008年后，國內(nèi)陸續(xù)推出MBUS總線制直讀抄表系統(tǒng)；2016年前，F(xiàn)SK無線智能表（基于私網(wǎng)的無線集中抄表系統(tǒng)）+智慧計(jì)量一攬子解決方案開始普及；2016年以后，NB-IoT智能表（基于低功率廣域網(wǎng)的無線集中抄表系統(tǒng)）+智慧計(jì)量一攬子解決方案，為智能水表的大規(guī)模普及、區(qū)域組網(wǎng)及綜合性的漏損控制管理提供了技術(shù)支撐。