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。《我國水表行業“十三五”發展規劃綱要》指出，“十三五”期間智能水表（含智能應用系統）銷售收入占全部水表銷售比例要達到40%，伴隨著政策向好，智能水表的市場規模也將穩步提升。
然而現階段，水務行業生產管理技術、理念和運營方式上普遍較為陳舊，缺乏詳實的數據支撐，導致了不合理的生產調度、過高的資源消耗與浪費，同時也給自來水的安全生產和調配埋下了隱患。當前我國每個城鎮基本上都擁有給水排水系統，但絕大多數自動化和信息化程度較低，且大多處于虧損狀態，如果再繼續延用傳統的水務管理模式，不但不利于行業長期發展，還將加大政府與公司的負擔。“供節水管理‘智慧’化是行業發展的必然趨勢,智慧水務對智能水表提出新要求，NB-IoT 技術的應用將大大降低智能水表的成本。我國水表行業已經將NB-IoT 無線網絡接入技術列入我國水表行業“十三五”期間重要推廣的應用技術，并計劃在水表行業內組建“無線通信技術工作組”，制訂相關標準和技術解決方案，進行大面積推廣前的試點工作，推進NB-IoT 技術在智慧供水業務中的應用。
關鍵詞：
物聯網水表、NB-IoT、窄帶物聯網、遠程實時監控、數據采集和傳輸、智慧水表
作者簡介：
1新天科技股份有限公司董事長
2新天科技研發部工程師
1、 傳統智能水表的問題及瓶頸
我國智能水表當前基礎落后。
首先，受安裝環境、測量介質等諸多因素影響，智能水表長期運行在潮濕、生銹環境中，電控模塊極易發生故障。南、北水質，地表水、地下水等檢測指標，水表口徑、安裝方式和安裝環境都不盡相同，因此無法建立統一的技術路線和標準，智能水表在物理層還是在協議層都呈現高度的不統一，嚴重影響智能水表的覆蓋率。
其次，智能水表的技術壁壘很高，在無線通信方面，相比于電表有入網證，每個電表的通信都會受到監測的完善體制，水表的入網無人負責，集中器也無處監測；此外，水表自身技術射頻性能不穩定，外部環境的通信頻段資源緊缺，沒有統一通訊的互聯網絡，各個企業的水表只能自己和自身的系統相通，無法形成大面積的無線抄表系統，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快速實現水表的智能化，仍會由于我國自來水水質的問題導致電控模塊極在潮濕、生銹環境中的運行而極易發生故障。
供水企業在傳統智能水表的使用過程中還存在諸多問題：比如數據傳輸安全問題、功耗問題、網絡覆蓋和大量水表的接入問題。作為供水企業與客戶聯系的重要紐帶-水表，其安全、可靠、準確計量和科學、規范管理十分重要。長期以來供水行業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開始使用“智慧水表”，即融合了NB-IoT技術的新型智慧水表。
2、 窄帶物聯網（NB-IoT）技術
窄帶物聯網是由3GPP（《第三代伙伴計劃協議》）標準化組織定義的一種技術標準，是一種專為物聯網設計的窄帶射頻技術，因此得名。該技術可用于GSM網絡和LTE網絡。
目前，物聯網的應用主要使用WiFi和藍牙技術，數據準確率很低、耗電量極大。而廣域物聯網可用光纖，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絡的物聯網終端僅有6%。但如果利用運營商的網絡組織物聯網，就可真正實現整個城市一張網，便于維護和管理，NB-IoT也由此應運而生，其具有以下技術特點：
3、 新型NB-IoT物聯網水表及系統簡述
應用在NB-IoT智慧水務中的NB-IoT物聯網水表，通過運營商網絡可實現集中抄讀、遠程抄讀和實時抄讀，數據客觀、準確，既可實時讀取、實時監控表具的運行狀況，又可加載水質、水壓等監測，方便水務公司進行數據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、抄錄數據誤差大、自來水公司長期墊資運營等狀況。在信號傳輸方面，解決用戶組網問題與終端水表的最后一公里問題，全面實現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作為水表發送數據的手段，一個基站只能同時負載幾百個水表。采用窄帶物聯網后，一個基站可同時并發5萬個水表數據。在水務管理方面，實現遠程閥控、水質水壓檢測，并實現故障檢測、異常報警等各類智慧水務管理職責。新技術將推動智慧水務的快速發展。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：
借助于物聯網，云計算和大數據等技術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，以更加精細和動態的方式管理水務系統的整個生產、管理和服務流程，實現水務企業對內管理創新和對外服務創新從而實現智能化管理和決策。
4、 智能水表市場前景廣闊，增長迅速
2015 年我國水表產量7000 萬臺，其中智能水表1500 萬臺，出口水表約1000 萬臺，國內銷售的6000 萬臺最主要應用于新建樓盤與住宅改造。雖然目前國內房地產市場已經趨近平穩，但棚戶區改造同樣是巨大的市場。隨著技術的不斷提升以及智慧城市的演進，智能水表行業將穩步發展。
2016 年之前智能水表產量一直以近20%的速度增長，預計新一代的物聯網以及NB-IoT智能水表將于2-3 年內實現批量生產，這將大大滿足市場需求。《我國水表行業“十三五”發展規劃綱要》指出，“十三五”期間智能水表（含智能應用系統）銷售收入占全部水表銷售比例要達到40%，伴隨著政策向好，智能水表的市場規模也將穩步提升，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，對應規模將達到超過400 億元，相較于當前每年50 億元的市場規模將實現顯著的提升。
2016年新天科技業績高速增長，隨著公司產能釋放，行業集中度提高，主營業務智能水表及系統同比增長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模商用的開啟，預計到2017年底全球將有25張網絡商用NB-IoT，新天通過物聯網并購基金收購華奧通，使得公司在NB-IoT、LoRa等物聯網技術領域獲得競爭優勢。
5、小結
新型NB-IoT智慧水表將會給供水企業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監測儀等海量水務基礎設施設備接入NB-IoT網絡，設備的統一接入與互聯、信息監測、等全生命周期管理及如何更好的使用這些設備產生的數據將是水務企業面臨的新問題，而基于云計算、大數據技術的物聯網云平臺可以很好的解決這一問題。而NB-IoT網絡、大數據、云計算與水務企業過程控制和內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實。
相信隨著技術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步發展，新天科技作為智能表、智慧能源領域的龍頭將不負眾望，隨著行業的高速發展，享受到更有利的成長環境。
