摘要：階梯水價促進智能水表逐漸普及。國務院2015 年上半年印發(fā)的《水污染防治行動計劃》要求加快水價改革，縣級及以上城市應于2015 年底前全面實行居民階梯水價制度，具備條件的建制鎮(zhèn)也要積極推進。同時，2020 年底前，全面實行非居民用水超定額、超計劃累進加價制度。為了貫徹階梯水價政策，對階梯水價的科學機制做到準確計量，智能水表的支持必不可少?！段覈硇袠I(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要》指出，“十三五”期間智能水表（含智能應用系統(tǒng)）銷售收入占全部水表銷售比例要達到40%，伴隨著政策向好，智能水表的市場規(guī)模也將穩(wěn)步提升。

然而現(xiàn)階段，水務行業(yè)生產(chǎn)管理技術(shù)、理念和運營方式上普遍較為陳舊，缺乏詳實的數(shù)據(jù)支撐，導致了不合理的生產(chǎn)調(diào)度、過高的資源消耗與浪費，同時也給自來水的安全生產(chǎn)和調(diào)配埋下了隱患。當前我國每個城鎮(zhèn)基本上都擁有給水排水系統(tǒng)，但絕大多數(shù)自動化和信息化程度較低，且大多處于虧損狀態(tài)，如果再繼續(xù)延用傳統(tǒng)的水務管理模式，不但不利于行業(yè)長期發(fā)展，還將加大政府與公司的負擔。“供節(jié)水管理‘智慧’化是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,智慧水務對智能水表提出新要求，NB-IoT 技術(shù)的應用將大大降低智能水表的成本。我國水表行業(yè)已經(jīng)將NB-IoT 無線網(wǎng)絡接入技術(shù)列入我國水表行業(yè)“十三五”期間重要推廣的應用技術(shù)，并計劃在水表行業(yè)內(nèi)組建“無線通信技術(shù)工作組”，制訂相關(guān)標準和技術(shù)解決方案，進行大面積推廣前的試點工作，推進NB-IoT 技術(shù)在智慧供水業(yè)務中的應用。

關(guān)鍵詞：

物聯(lián)網(wǎng)水表、NB-IoT、窄帶物聯(lián)網(wǎng)、遠程實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和傳輸、智慧水表

作者簡介：

1新天科技股份有限公司董事長

2新天科技研發(fā)部工程師

1、 傳統(tǒng)智能水表的問題及瓶頸

我國智能水表當前基礎(chǔ)落后。

首先，受安裝環(huán)境、測量介質(zhì)等諸多因素影響，智能水表長期運行在潮濕、生銹環(huán)境中，電控模塊極易發(fā)生故障。南、北水質(zhì)，地表水、地下水等檢測指標，水表口徑、安裝方式和安裝環(huán)境都不盡相同，因此無法建立統(tǒng)一的技術(shù)路線和標準，智能水表在物理層還是在協(xié)議層都呈現(xiàn)高度的不統(tǒng)一，嚴重影響智能水表的覆蓋率。

其次，智能水表的技術(shù)壁壘很高，在無線通信方面，相比于電表有入網(wǎng)證，每個電表的通信都會受到監(jiān)測的完善體制，水表的入網(wǎng)無人負責，集中器也無處監(jiān)測；此外，水表自身技術(shù)射頻性能不穩(wěn)定，外部環(huán)境的通信頻段資源緊缺，沒有統(tǒng)一通訊的互聯(lián)網(wǎng)絡，各個企業(yè)的水表只能自己和自身的系統(tǒng)相通，無法形成大面積的無線抄表系統(tǒng)，這也很大程度上影響了四表集抄的進行。即使通過引進國外先進技術(shù)快速實現(xiàn)水表的智能化，仍會由于我國自來水水質(zhì)的問題導致電控模塊極在潮濕、生銹環(huán)境中的運行而極易發(fā)生故障。

供水企業(yè)在傳統(tǒng)智能水表的使用過程中還存在諸多問題：比如數(shù)據(jù)傳輸安全問題、功耗問題、網(wǎng)絡覆蓋和大量水表的接入問題。作為供水企業(yè)與客戶聯(lián)系的重要紐帶-水表，其安全、可靠、準確計量和科學、規(guī)范管理十分重要。長期以來供水行業(yè)在運營管理中存在許多痛點：因供水設施故障導致的漏損問題、因水表故障導致的貿(mào)易糾紛問題、因人工費用上升導致的運營成本增加問題等等。

而為了解決上述問題許多供水企業(yè)開始使用“智慧水表”，即融合了NB-IoT技術(shù)的新型智慧水表。

2、 窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）技術(shù)

窄帶物聯(lián)網(wǎng)是由3GPP（《第三代伙伴計劃協(xié)議》）標準化組織定義的一種技術(shù)標準，是一種專為物聯(lián)網(wǎng)設計的窄帶射頻技術(shù)，因此得名。該技術(shù)可用于GSM網(wǎng)絡和LTE網(wǎng)絡。

目前，物聯(lián)網(wǎng)的應用主要使用WiFi和藍牙技術(shù)，數(shù)據(jù)準確率很低、耗電量極大。而廣域物聯(lián)網(wǎng)可用光纖，但只適用于連接攝像頭等寬帶終端；低容量傳感器雖然可以使用2G/3G/4G網(wǎng)絡，但難以滿足低功耗低成本的要求。因此，目前接入到運營商網(wǎng)絡的物聯(lián)網(wǎng)終端僅有6%。但如果利用運營商的網(wǎng)絡組織物聯(lián)網(wǎng)，就可真正實現(xiàn)整個城市一張網(wǎng)，便于維護和管理，NB-IoT也由此應運而生，其具有以下技術(shù)特點：

3、 新型NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)水表及系統(tǒng)簡述

應用在NB-IoT智慧水務中的NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)水表，通過運營商網(wǎng)絡可實現(xiàn)集中抄讀、遠程抄讀和實時抄讀，數(shù)據(jù)客觀、準確，既可實時讀取、實時監(jiān)控表具的運行狀況，又可加載水質(zhì)、水壓等監(jiān)測，方便水務公司進行數(shù)據(jù)分析和加強用水管理，還可以提供智能收費等管理和服務，融入智慧城市建設，解決了機械水表人工抄讀效率低、抄錄數(shù)據(jù)誤差大、自來水公司長期墊資運營等狀況。在信號傳輸方面，解決用戶組網(wǎng)問題與終端水表的最后一公里問題，全面實現(xiàn)水表端與云平臺處理端的有效融合；在水表接入方面，原來，使用GPRS作為水表發(fā)送數(shù)據(jù)的手段，一個基站只能同時負載幾百個水表。采用窄帶物聯(lián)網(wǎng)后，一個基站可同時并發(fā)5萬個水表數(shù)據(jù)。在水務管理方面，實現(xiàn)遠程閥控、水質(zhì)水壓檢測，并實現(xiàn)故障檢測、異常報警等各類智慧水務管理職責。新技術(shù)將推動智慧水務的快速發(fā)展。下圖展示了NB-IoT在智慧水務應用中的整體解決方案示意圖：

借助于物聯(lián)網(wǎng)，云計算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)將海量水務信息進行及時采集、分析與處理，幫助水務公司提升運營管理效率，以更加精細和動態(tài)的方式管理水務系統(tǒng)的整個生產(chǎn)、管理和服務流程，實現(xiàn)水務企業(yè)對內(nèi)管理創(chuàng)新和對外服務創(chuàng)新從而實現(xiàn)智能化管理和決策。

4、 智能水表市場前景廣闊，增長迅速

2015 年我國水表產(chǎn)量7000 萬臺，其中智能水表1500 萬臺，出口水表約1000 萬臺，國內(nèi)銷售的6000 萬臺最主要應用于新建樓盤與住宅改造。雖然目前國內(nèi)房地產(chǎn)市場已經(jīng)趨近平穩(wěn)，但棚戶區(qū)改造同樣是巨大的市場。隨著技術(shù)的不斷提升以及智慧城市的演進，智能水表行業(yè)將穩(wěn)步發(fā)展。

2016 年之前智能水表產(chǎn)量一直以近20%的速度增長，預計新一代的物聯(lián)網(wǎng)以及NB-IoT智能水表將于2-3 年內(nèi)實現(xiàn)批量生產(chǎn)，這將大大滿足市場需求。《我國水表行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要》指出，“十三五”期間智能水表（含智能應用系統(tǒng)）銷售收入占全部水表銷售比例要達到40%，伴隨著政策向好，智能水表的市場規(guī)模也將穩(wěn)步提升，預計增速將達到28%，到2020 年智能水表的滲透率將接近45%，年出貨量4500 萬臺。根據(jù)滲透率提升的預測以及銷售收入的預計增幅比例，假定未來40%-50%的新增水表需求為智能水表，按我國當前約4.5 億家庭用戶以及智能水表價格270 元/臺計算，預計未來五年我國將新增智能水表超過1.5 億臺，對應規(guī)模將達到超過400 億元，相較于當前每年50 億元的市場規(guī)模將實現(xiàn)顯著的提升。

2016年新天科技業(yè)績高速增長，隨著公司產(chǎn)能釋放，行業(yè)集中度提高，主營業(yè)務智能水表及系統(tǒng)同比增長21.39%。隨著2017年3月22日全球首個NB-IoT智慧水務在深圳正式規(guī)模商用的開啟，預計到2017年底全球?qū)⒂?5張網(wǎng)絡商用NB-IoT，新天通過物聯(lián)網(wǎng)并購基金收購華奧通，使得公司在NB-IoT、LoRa等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域獲得競爭優(yōu)勢。

5、小結(jié)

新型NB-IoT智慧水表將會給供水企業(yè)以及城市的治理帶來巨大的變革，未來隨著包括水表，流量計和壓力計和水質(zhì)監(jiān)測儀等海量水務基礎(chǔ)設施設備接入NB-IoT網(wǎng)絡，設備的統(tǒng)一接入與互聯(lián)、信息監(jiān)測、等全生命周期管理及如何更好的使用這些設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將是水務企業(yè)面臨的新問題，而基于云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)云平臺可以很好的解決這一問題。而NB-IoT網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)、云計算與水務企業(yè)過程控制和內(nèi)部管理深度融合通過挖掘和運用水務信息資源、提升管理效率和效能，智慧的管理城市的供水、用水、耗水、排水、污水收集處理、再生水綜合利用等成為現(xiàn)實。

相信隨著技術(shù)的不斷提升以及智慧城市建設進程的加快，智慧能源信息化將穩(wěn)步發(fā)展，新天科技作為智能表、智慧能源領(lǐng)域的龍頭將不負眾望，隨著行業(yè)的高速發(fā)展，享受到更有利的成長環(huán)境。