(中國工程物理研究院，四川 綿陽 621900)

0 引言

我國供水行業(yè)水費的收繳與管理大多仍以傳統(tǒng)的機械水表為基礎(chǔ)。這種基于傳統(tǒng)水表而建立的“先用水，后繳費”、人工抄表、人工上門收費的管理模式存在收費難、工作量大、供需雙方易產(chǎn)生糾紛等問題，造成水費回收率低、供水管理效率低、社會效益差等現(xiàn)象，不利于供水行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

IC卡預付費智能水表啟用了現(xiàn)代化的“先繳費，后用水”的新管理模式，可從根本上解決傳統(tǒng)水費收繳過程中存在的諸多問題，實現(xiàn)水費管理的電子化與智能化，是一種方便快捷的良性管理模式[1]。這種模式不但可以提高供水行業(yè)的管理水平，還可直接避免因用戶不及時繳納水費的弊端，提高了供水行業(yè)的水費回收率，有利于公用事業(yè)的長遠發(fā)展。

本文充分調(diào)研了IC卡預付費智能水表管理系統(tǒng)的組成、使用方法、工作原理及其功能，論證了該類水表在我國供水行業(yè)計量器具大規(guī)模變革的可行性和必要性。

1 IC卡預付費管理系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

IC卡預付費系統(tǒng)由智能水表、IC卡和售水管理系統(tǒng)組成[2]，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 IC卡預付費系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 使用流程

初次使用IC卡智能水表，用戶需到供水部門營業(yè)點辦理IC卡并購買所需水量。供水部門通過預付費管理系統(tǒng)向用戶卡中充入對應金額的水量后，用戶只需持卡插入家中的智能水表，卡中的預購水量便自動讀入表中，隨后即可正常用水。當所購水余量低于設(shè)定限額時，用戶需持卡到供水部門營業(yè)點辦理充值業(yè)務(wù)。此時，用戶也可通過IC卡將家中的用水狀況、電池狀態(tài)等信息反饋給供水管理部門，為供水管理的監(jiān)控與宏觀管理提供必要的信息。IC卡預付費智能水表使用流程如圖2所示。

圖2 智能水表使用流程圖

1.3 工作原理

IC卡預付費智能水表由機械水表、CPU微處理器、電控閥、顯示器、IC卡讀寫器、電源等部分組成[3]，即該類水表以普通機械水表為母表，輔以相應的電子測控系統(tǒng)構(gòu)成機電一體化產(chǎn)品[4]，其母表應符合GB/T 778-2007《飲用冷水水表和熱水表》[5]國家標準。IC卡智能水表的智能化是以IC卡(插卡式或射頻式)為工作媒介(其中含有用戶姓名、家庭住址、購水金額等各種信息)，通過表中的IC卡讀寫器讀入卡中信息，經(jīng)CPU微處理器判斷確認無誤后，將卡中預購水量讀入表內(nèi)存儲器，進而控制開關(guān)閥門，最終完成自動供水或停水。IC卡預付費水表的工作原理如圖3所示。

圖3 智能水表工作原理示意圖

當用戶用水時，流量采集裝置開始采集用水量信息，并轉(zhuǎn)換成電子信號供給微機處理器進行處理，同時將其顯示在LED屏上。當用戶的預購水量下降到設(shè)定限額時，水表的報警裝置將自動報警，提示用戶及時充值購水。如未及時充值并超過賒欠用水限額，水表將自動關(guān)閉電控閥，停止供水。

1.4 主要功能

IC卡智能水表具有預付費、報警提示、階梯收費異常檢測等功能，具體歸納如下[6-7]。

① 預付費功能：預收水費，水量用盡關(guān)閥斷水；

② 報警功能：電源欠壓報警、余量不足報警；

③ 囤積限額功能：可有效防止用戶惡意囤積水量；

④ 賒欠功能：具有過零水量的賒欠功能；

⑤ 查抄功能：可查抄近12個月的月用水量；

⑥ 階梯收費功能：配合后臺管理系統(tǒng)實現(xiàn)階梯水價收費；

⑦ 異常檢測功能：可自動記錄異常情況，如強磁場干擾；

⑧ 閥門維護功能：為避免閥門長時間不動作引起結(jié)垢而影響正常開關(guān)，可定期活動一次閥門；

⑨ 當卡反插或非本系統(tǒng)卡插入時，將顯示“卡錯”；

⑩ 一卡通功能：可實現(xiàn)水、電、氣表一卡通。

2 與傳統(tǒng)水表的比較

2.1 收費方式

傳統(tǒng)機械水表采用“先用水，后繳費”的收費方式，增加了抄表員上門抄表的工作量，存在用戶用水不繳費的可能性，使得供水行業(yè)水費回收率遲遲無法提高。

IC卡智能水表的使用，開啟了現(xiàn)代化的“先繳費，后用水”的新收費模式，直接避免了遲繳、欠繳、漏繳水費的現(xiàn)象，加快了供水行業(yè)的資金回籠率，使水費回收率接近100%。

2.2 故障記錄

傳統(tǒng)水表為機械旋翼式水表，這種水表在長期使用中會出現(xiàn)內(nèi)部機械零部件(葉輪、齒輪等)嚴重磨損甚至失靈，指針在小流量下走得較慢、大流量下走得較快[8]，出現(xiàn)水表計量讀數(shù)忽高忽低等現(xiàn)象，導致計量精度降低。而一旦水表出現(xiàn)故障，供水部門無法及時獲知，用戶也無法準確獲取用水信息，容易導致供需雙方產(chǎn)生費用糾紛，造成供水行業(yè)水費收取管理的困難，影響其長遠發(fā)展。

IC卡智能水表的工作原理有別于傳統(tǒng)機械水表，它通過計算機和相應的管理系統(tǒng)實現(xiàn)使用和管理。一旦水表出現(xiàn)異常，智能水表將自動記錄，以方便供水行業(yè)管理部門的后期檢測，避免和減少偷水、漏水、冒水事件的發(fā)生。

2.3 階梯水價

2002年4月1日，國務(wù)院國家計委、財政部、建設(shè)部、水利部、國家環(huán)保總局聯(lián)合發(fā)出《關(guān)于進一步推進城市供水價格改革工作的通知》[9]。該《通知》要求全國各省轄市以上城市須在2013年年底前實行階梯水價，其他城市則在2015年年底前實行階梯水價。階梯水價的實行迫在眉睫，所有城市都應為此做好充足的準備。

階梯水價的實施涉及許多問題，如水費的收繳可按照用戶每月的耗水量分成不同檔次收取，也可根據(jù)不同的用水時段收取，或是以上兩種情況的結(jié)合。實行階梯水價之后，若仍采用機械水表，供水行業(yè)的水費收繳工作將非常繁瑣與困難。而智能水表能利用其計算機管理系統(tǒng)自動實現(xiàn)按階梯水價收費，這種功能將為階梯水價的實施提供強有力的技術(shù)支撐，也將使供水行業(yè)的管理工作步入網(wǎng)絡(luò)化、信息化的高效模式。

3 更換改造與安裝

目前，大多數(shù)城市仍在采用傳統(tǒng)機械水表，若要大范圍推廣使用IC卡智能水表，應對城市住宅分新、舊住宅兩類進行深入調(diào)研。

對于新建住宅，要在小區(qū)建設(shè)初期就做好IC卡智能水表的安裝設(shè)計工作，并與小區(qū)建設(shè)同時設(shè)計、同時施工、同時驗收合格后投入生產(chǎn)和使用。

對于舊宅，應在施工前對其現(xiàn)有水表和閥門狀況等進行摸底登記，以確定智能水表的安裝位置、安裝尺寸以及安裝時能否停水等情況，為安裝作業(yè)的順利開展做好前期準備。

不管是新宅還是舊宅，在智能水表的更換、安裝前，都應預先編制詳細的施工作業(yè)方案，合理安排和調(diào)度各作業(yè)組的施工地點、工程量及作業(yè)時間，最大限度地減少停水次數(shù)；還應利用各種媒體做好宣傳工作，使大家充分認識智能水表的優(yōu)勢，自覺主動地更換、安裝使用智能水表。

4 發(fā)展前景

IC卡預付費智能水表通過表具及計算機管理系統(tǒng)執(zhí)行人工難以完成的管理工作，能夠極大地避免抄表員現(xiàn)場抄表的繁雜工作，具有執(zhí)行的一致性；減少了供水管理部門因上門抄表帶來的人力、物力和財力的浪費，克服了人情、社會等因素造成的弊端。它的使用體現(xiàn)了有效控制用水、及時回收資金、高效管理的管理新理念，其應用將是供水行業(yè)計量表具變革的必然趨勢。

盡管當前市場上使用的智能水表已屬第四代產(chǎn)品，具有很強的防偽、報警、賒欠等功能，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但我國大多數(shù)城市仍在使用管理效率較低、技術(shù)相對落后的傳統(tǒng)計量表具。隨著水資源短缺形勢的不斷惡化和居民節(jié)水意識的增強，以及國家“十二五”規(guī)劃對環(huán)保的嚴格限制和《通知》[9]對不同省市階梯水價推行的強制性要求，傳統(tǒng)計量表具的智能化變革將為整個供水行業(yè)的發(fā)展帶來巨大的改變，將有力推進供水行業(yè)管理的現(xiàn)代化進程。

5 結(jié)束語

IC卡預付費智能水表[10-12]的應用，將給供水行業(yè)的管理工作和用戶的日常生活帶來前所未有的方便和快捷，具有顯著的經(jīng)濟效益與社會效益，但該產(chǎn)品的推廣與普及道路還很艱辛。本文介紹的IC卡預付費管理系統(tǒng)，同樣適用于電表、天然氣表以及網(wǎng)絡(luò)、電視、公交等居民日常消費品的繳費管理。同時，上述各種相對獨立的繳費功能還可統(tǒng)一納入IC卡一卡通預付費綜合管理系統(tǒng)，在一張IC卡上實現(xiàn)水費、電費、氣費、網(wǎng)費、電視費、公交費等的一卡通繳費功能。隨著社會的進步以及計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和快速發(fā)展，實現(xiàn)居民日常生活消費品的一卡通管理將是大勢所趨，這也將極大地促進社會服務(wù)行業(yè)的管理水平和居民的生活水平，使人們真正步入現(xiàn)代化的生活模式。

[1] 孫汝謙，徐佩斌.智能IC卡水表[J].河北建筑工程學院學報，2003，21(1):9-11.

[2] 李國祥.淺析IC卡智能水表[J].中國計量，2005(2):51-52.

[3] 胡桃.IC卡預付費水表的應用與優(yōu)化設(shè)計[J].給水排水，2002，28(2)：76-79.

[4] 楊雪巖，張恩平.預付費智能水表[J].濟南大學學報:自然科學版，2004，18(4)：325-327.

[5] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.GB/T 778.1-2007封閉滿管道中水流量的測量飲用冷水水表和熱水水表第1部分：規(guī)范[S].2005.

[6] 王韌.IC卡智能水表的設(shè)計與實現(xiàn)[J].儀表技術(shù)，2003(4):15-17.

[7] 住房部和城鄉(xiāng)建設(shè)部.CJ/T 133-2002 IC卡冷水水表[S].2012.

[8] 永冠實業(yè)上海有限公司.水表的結(jié)構(gòu)和工作原理[EB/OL].[2013-06-01][2013-10-05].http://ygzkf.com/sb0tcf/sbdjghgz.htm.

[9] 國家計委，財政部，建設(shè)部，水利部，環(huán)?？偩?關(guān)于進一步推進城市供水價格改革工作的通知[EB/OL].[2002-04-01][2013-04-01].http://www.gov.cn/gongbao/content/2003/content_62561.htm.

[10]汪玉鳳,姜林.基于ZigBee和GPRS的無線抄表系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2010(10)：49-51.

[11]王益祥,牛江平.遠程無線抄表系統(tǒng)的研究[J].自動化儀表，2011，32(3)：4-7.

[12]郭丹,李俊芳.ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在抄表系統(tǒng)中的應用[J].自動化儀表,2009，30(4)：20-23.