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智能水表計量——消費者用水需求管理的未來

2021-01-26 09:51:55

  幾年來,電能計量行業一直在為各種應用開發智能水表,水計量技術一直比較落后。智能水表現在越來越普遍,但往往局限于收集基本的水表信息,除了自動抄表(AMR)功能外,幾乎沒有其他功能。然而,新的技術突破使得與電表的雙向通信成為可能,并為引進先進的計量基礎設施(AMI)鋪平了道路。同時,智能水表功能的改進為智能計量成為水務公司的標準創造了機會。

  智能水表計量提供了與電力行業類似的水公用事業和消費者利益:

  對公用事業的好處消除了紙質賬單實時泄漏檢測實時故障和篡改報告遠程打開或關閉供應所需的遠程軟件升級和更改對消費者的好處遠程購買和加載信用卡(預付)遠程支付賬單(延期)主動報告故障遠程選擇/應用操作模式遠程訪問消費/計費信息。

  智能水表計量面臨的挑戰:全世界都越來越意識到水是一種有限的資源,雖然人口每年都在增加,但可利用的水量幾乎保持不變,在供水管理方面所能做的就是增加儲存設施和改進管網系統,以便更有效地處理水。然而,人們也意識到,以巨大的代價向用戶提供的大量水,實際上是流入下水道而沒有用于預期目的。

  水需求管理已成為全球水資源管理部門的口頭禪,因為他們接受了很容易超過60%的不明原因水(UFW)水平。雖然可以通過安裝主要的網絡系統來降低UFW的水平,但在消費者層面仍然會有大量的浪費。在大多數社區,人們似乎很少關心水源保護問題。在經濟階梯上參觀各個層次的居民區,看到水龍頭漏水并不罕見。

  傳統計量系統的收入收取率通常低至30%,這一事實加劇了消費者層面的浪費。即使收繳率超過90%,確保收繳收入所需的努力和費用也會吸收可用于其他服務提供領域的資源。除此之外,還有偷盜水源的問題,要么通過非法連接到主供水系統,要么僅僅通過安裝的水表。

  在消費者環境中,正在朝著為獨特的個人提供獨特的解決方案的方向發展,甚至在服務交付等領域也是如此。用戶越來越要求有一系列能夠滿足其獨特需求的選擇。例如,在非洲許多國家,社會和文化習俗要求人們為大家庭提供支助。這往往導致需要額外的水,以備不時之需,例如為家庭葬禮提供飲食或為艾滋病毒患者提供護理。傳統的電表和傳統的計費系統無法滿足用戶的獨特需求,但這在智能計量系統中是可能的。

  有兩種流行的方法試圖在消費者層面管理消費,首先是限制消費者每天或每月的用水量。這通常用于低收入地區,在這些地區,需要向沒有支付水費的用戶提供維持生命的水量。在一些國家,社區對向所有消費者提供不間斷供應的需求越來越大,當局正在研究如何提供持續但受限制的流量。

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  第二種方法是管理對消費者的供水,使當局能夠確保消費者為他們使用的水付費,這可以在預付或延期的基礎上完成。對于消費者來說,購買水信貸(預付)或結算未償債務(延期)需要盡可能方便和無痛苦,例如使用手機技術。對于公用事業來說,系統是無紙化和自我調節的。到目前為止,大多數預付費電表系統都依賴于客戶在自動售貨點的實際存在以及與電表的某種形式的交互,大多數延遲電表都需要紙質賬單。

  智能水表的自動化是對傳統水表的一種超越,它通常需要在傳統水表的基礎上增加一個單獨的閥門和某種形式的電子控制系統。這些裝置的可靠性很差,這是組件“栓接在一起”時的一個常見問題,同時也是用戶試圖篡改它們的固有吸引力。新一代智能儀表在一個單元中使用集成儀表和閥門系統,專門設計用于提高可靠性和減少篡改機會。

  制造商試圖在水表上添加“智能”功能的任何嘗試都受到了水表有限電源的阻礙。一個電表可以使用盡可能多的電力,因為它需要執行其所有功能,但水表通常必須提供自己的電源,傳統上是一個車載電池的形式。這迫使那些處于電表開發前沿的制造商在優化功耗和延長電池壽命方面大顯身手。

  水計量行業面臨的挑戰是生產一種足夠靈活的計量系統,以滿足水供應商和水消費者的需求。要求從每天或每月釋放預設水量的基本水管理設備到完全靈活的支付解決方案。支付解決方案需要通過消除計費周期來確保100%的收入回收和降低管理成本。同時,收入的收取——無論是預收款還是后收款——都要求電表控制系統具有防欺詐和自我管理能力,而電表本身需要在較長的運行期內保持準確性。

  自動抄表(AMR)是一種對電表電池要求很高的功能。為了使電表數據真正用于公用事業,需要考慮許多要求。傳輸的數據量相對較大,特別是在使用高級功能時。此外,數據的傳輸需要相當頻繁(無論是定時的還是按需的)。如果要實現雙向通信以優化高級儀表功能,則這將對電源管理和電池技術提出更高的要求。

  同時,構成系統核心的儀表通常需要與惡劣的操作環境相抗衡。包括長時間紫外線照射、極端溫度和暴雨在內的氣候帶來了許多挑戰。除此之外,許多水務部門只能泵送水質多變、供水頻繁中斷的水。這可能會導致沙子夾帶在供應或流經管道的空氣中。電表的工作方式必須使其能夠處理這些事件,同時保持其準確性。

  此外,許多國家將獲得用水視為一項基本人權,要求向消費者,特別是那些處于經濟階梯底層的消費者提供一定數量的免費水的呼聲越來越高。水務公司通常需要在其需求管理規劃中考慮到這一點。


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