淺析智能水表的選型及在漏損控制中的應用

●林 森

水表作為供水企業計量收費的唯一依據，是國家重點管理的計量器具，對我國水資源的科學利用與保護、創建節水型社會起著不可替代的重要作用。同時，水表作為控漏節水和智慧水務系統的基礎硬件，其正確的選型和安裝，也將對水資源的高效利用到至關重要的作用。

寧波東海集團有限公司自1973年成立以來，先后創造了多項業內第一：首創中國水表行業專利技術知識產權，在國內首次成功研發出B級計量等級小口徑水表；首創中國第一代智能IC卡水表控制管理系統；首創適合國情的液封式民用和工業大口徑水表；主持并完成《容積式水表》“浙江制造”標準制訂。

一、水表的類型及技術特點

國標《飲用冷水水表和熱水水表》將水表分二類，即：機械式水表和電子式水表。機械式水表主要由傳統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，以其結構簡單、計量穩定、價格低廉，在國內得到廣泛的應用，其主要應用場景是在小口徑管網中使用，例如戶表。寧波東海集團有限公司早在1980年，就成功研發了7位數指針式旋翼式小口徑系列水表，并于1985在國內首次成功研發出B級計量等級小口徑水表，在國內水表市場得到了廣泛應用。

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，與旋翼式水表對比，螺翼式水表結構設計是軸向進水，軸向出水，水流狀態相對穩定，壓力損失小，流通能力大，適合在大口徑管路中使用。1991年，寧波東海集團有限公司研發生產的大口徑螺翼式水表首次通過國家級重點新產品技術鑒定，同時走出國門，出口東南亞國家。

容積式水表，采用旋轉活塞式的計量原理，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，而不影響計量精度。相比由水流運動速度直接使其獲得動力速度的速度式水表，容積式水表最大的一個優點是不會因管道中水壓波動的影響而引起水表自轉。寧波東海集團有限公司在1999年自主創新研發的容積式系列水表量程比達到R512，成功打破國際頂級水表生產企業創造的最高記錄，成為內地首家獲得香港市場準入資格的自主水表品牌。2002年，寧波東海集團有限公司在秘魯設立生產基地，成功打開美洲市場；2011年，寧波東海集團有限公司在歐洲比利時設立研發制造中心，成功打入由歐美計量儀表企業長期壟斷的歐洲市場；2017年，寧波東海集團有限公司主持并完成《容積式水表》“浙江制造”標準制訂，東海境內外企業同時通過“浙江制造”認證，獲得首張“浙江制造”海外認證證書。

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，與螺翼式水表對比因其計量原理采用電子感應技術，內部無運動部件故而其流通能力巨大，無磨損使用壽命長，且其輸出信號為數字信號更容易實現智能化，但也因為電子產品，對安裝、使用環境要求高，易受電磁、機械環境影響較大。2008年，寧波東海集團有限公司與同濟大學合作成立“東?！瑵暅y量技術研究所”，成功研發超聲波水表；2013年，寧波東海集團有限公司的大口徑高精度新型電磁水表也研究開發成功，并快速投入量產。

二、水表的計量適應和選型分析

根據速度式水表和電子式水表的技術特點，速度式水表的安裝使用更加方便，對使用環境要求低，計量更加穩定；電子式水表對安裝、使用環境要求高，易受電磁、機械環境影響較大，但相對速度式水表無運動部件，使用壽命長。

因此，大口徑水表的選型在當下技術條件下，考慮到電子式水表因內部無運動部件故而其流通能力巨大的特性，在一二級特大流量的大口徑管路上，無復雜電磁或機械環境的情況下，且對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較強，垂直螺翼式水表的小流量流通能力強，因此建議根據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，對于始動流量和量程比、計量精度要求并不苛刻的應用場景，例如普通的戶表，綜合性價比考慮建議選擇旋翼式水表；對于始動流量要求較苛刻的直飲水水表，目前國內外均采用容積式水表；國內北上廣深等一線城市或對于量程比、計量精度要求較高的大城市，且管路水質較好的，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價格低廉、強度和韌度高，但制造過程耗能大、環境污染嚴重，且容易二次污染；銅殼水表加工容易，鑄造精致，耐腐蝕，但原材料價格高，且容易被盜；不銹鋼水表機械性能好、耐酸堿、衛生環保，但原材料價格高；工程塑料殼水表制造方便、無毒無污染、耐腐蝕、不生銹、不結垢、重量輕，衛生環保。

國內目前水表還是以鑄鐵表殼為主，占比在90%左右，隨著經濟、科技不斷發展，國家對綠色、環保、節能要求越來越高，人民群眾對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、香港地區也開始試驗并小批使用。歐美發達國家應用的更早，如法國、英國、美國等，埃爾斯特早在2006年就開始開發塑料表殼。隨著全球對環境、能源的不斷重視，相信在自來水領域塑料表殼應用越來越能得到更廣泛的應用。

三、水表在漏損控制中的應用

隨著全球水資源的日益短缺，在節約用水的理念越來越深入人心和水價杠杠的雙重作用下，加強水資源漏損控制的社會意義和經濟效益都是巨大的。

1949年以前，漏損控制中的聽漏以實心鐵釬、聽漏餅及美國的真空管漏水聲音放大器為主；20世紀50～60年代，我國引進蘇聯的聽漏技術，開始使用晶體管聽漏儀；20世紀70～80年代，我國聽漏以機械聽音桿為主，同時開始管道測流測壓；90年代，聽漏擴展使用電子聽音桿、聽漏儀、相關儀、地探雷達，使用小型區域計量區，用區域裝表法和區域測漏法，通過夜間最低流量發現漏損；2000年以后，聽漏擴展使用漏水記錄儀，使用小區、門棟、用戶三級水平衡計量，對夜間流量異常的門棟進行查漏和分析，并對干管進行測流和測壓，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分區計量管理、引入國際水協無收益水量管理、中國水協制訂統一城市供水管網漏損控制及評定標準，大規模使用區域裝表法和區域測漏法。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、不同技術特點的水表來減少計量損失的同時，目前廣泛應用的智能水表遠傳模塊，對于水表計量數據的讀取主要有感應式傳感器（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，其中感應式傳感器（無磁）相比其他三種傳感器類型，具有更高的計量精度（可精確到升）、不受外磁影響、制造工藝簡單、非接觸分體結構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分區計量管理通過一二三級四五級水網的智能水表遠傳數據分析，可快速尋找測定管道漏點，進行快速處置，因此智能水表的大規模普及和區域組網在現代化漏損控制中的基礎性作用得到前所未有的重視：不同于傳統的人工抄表，早在20世紀90年代初中國第一代遠程發訊水表及基于RS485的分線制抄表系統開始應用；1998年，自寧波東海集團有限公司首創中國第一代智能IC卡水表控制管理系統以來，智能IC卡水表在20世紀初得到廣泛應用；2008年后，國內陸續推出MBUS總線制直讀抄表系統；2016年前，FSK無線智能表（基于私網的無線集中抄表系統）+智慧計量一攬子解決方案開始普及；2016年以后，NB-IoT智能表（基于低功率廣域網的無線集中抄表系統）+智慧計量一攬子解決方案，為智能水表的大規模普及、區域組網及綜合性的漏損控制管理提供了技術支撐。