一、智能水表机电转换技术发展历程
上世纪九十年代中期，国内出现了以干簧管为代表的脉冲转换式水表实现机电转换。该技术理论存在脉冲累积误差；在现场应该方便存在外部磁场干扰和水管抖动产生错误脉冲的问题，后期行业采用霍尔元件替代干簧管以降低外磁干扰和防抖动。国外多采用无磁传感的方式实现脉冲累积过程，有效的降低了外部磁场的干扰。2000年-05年，百花齐放时代，出现了光电直读技术、摄像式直读技术，电阻触盘式技术，其中光电走读技术也产生了透射式、对射式，反射式等类型。2006年-2012年，市场对一些不成熟的产品进行了淘汰，电子远传水表开发更趋理性，更强调稳定和可靠，计数要求准确。在大面积使用过程中光电式对射直读技术和产品趋于成熟并得到了用户的一致认可。随着客户对水表计量精度要求的提高，原有的机械计量技术已经不能满足用户的需求，电子计量技术得到了快速的发展，目前超声计量技术、电磁计量技术、速度感应技术已经应用到水流量计量产品中，在始动流量、量程比、计量精度方面相比传统的机械计量技术有较大的优势。
二、智能水表通讯技术发展历程
上世纪九十年代末，国内智能水表行业借鉴电表、安防等行业经验，采用RS-485 国际标准总线通讯技术来解决自动抄水表功能。2007年左右国内部分智能水表企业开始在欧洲Mini-BUS 的总线电路进行修改后产生了国内的M-BUS 总线电路，但各企业的M-BUS 总线电平处理方式有细微差别，各厂家的产品之间兼容性较差。总线制通讯技术方案由于存在大量工程布线工作，所以主要用于新建楼盘和小区，必须在弱电建设时介入预留布线管道。对于旧小区改造等不方便布线的环境不适用。2010年左右，随着智能抄表在水行业的广泛应用，部分城市除了新建楼盘采用智能水表，周期更换项目也开始采用智能水表。旧小区无法布线原有总线制通讯方案的弊端暴露出来。在这种背景下小无线通讯技术开始在智能水表上应用，从早期的 Zigbee 到 RF(FSK)、 LORA。无论哪种小无线在实际应用过程中都无可避免出现信号干扰、穿透能力有限，无法保证无线水表大面积应用过程中信号的有效覆盖和通讯稳定性。2013年左右，随着中移物联网成立并推出物联网卡业务，GPRS流量费用得到了大幅下降，原来只用在集中器类设备上的GPRS 技术开始向智能水表终端转移。2014年三川水表、兴源仪表推出物联网水表，将智能水表在水司应用趋向于简单化，供水公司可以像普通水表一样去安装和维护。为周期更换水表业务提供了一种更简便的智能化手段。但是也存在一些问题，第一，由于水表安排位置一般在角落或者是比较密闭的管道井，部分水表的位置基站信息并不好，在大面积使用过程中总会碰到一些点信息不好无法保证通讯稳定性。第二，采用GPRS 模块通讯功耗过大，无法进行实时双方通讯，只能采取定向唤醒通讯的方式。2015年随着华为在欧洲商用NB-IOT成功，华为与三大运营商签订了NB-IOT技术在中国商用的战略计划，NB-IOT将在未来的物联网层面上取代现有的GPRS 通信网络。华为在NB-IOT技术宣传中提及的更强的穿透能力、覆盖能力、与LORA相当的低功耗也许能解决上述GPRS 的问题，但我们认为NB-IOT毕竟是基于广域的网络，很难保证每一个角落的信号覆盖和通讯可靠性。
三、基于物联网的水务数据采集整体方案
在第二点中分析各种通讯技术的特点和其在实际应用过程中的优劣势，我们可以看到不管哪一种通讯技术都不能解决水务数据采集所有问题，所以需要综合各种技术特点针对不同应用环境采用不同通讯方案。
以下是整体采集方案的系统架构图，总共分为三种通讯方案，根据应用现场可以采用这三种方案搭配来解决现场应用问题。
系统分为：数据采集层、云数据中心、应用平台三部分。
数据采集层：包括数据采集设备和智能水表，共三种具体的采集方案适用于不同的现场环境。
云数据中心：完成与设备和智能水表的通讯、设置和控制等功能。
应用平台：对采集回来的数据根据客户业务进行管理，对数据进行分析和统计以及数据展示，并预留其它应用软件的接口，如营业收费软件接口。
3.1 采集方案
智能抄表方案一般来说由智能水表、采集设备、现场工程三部分组成，其中设备调试与现场工程是复杂的。
物联网的采集方案基于GPRS或NB-IOT的基站网络通讯技术，同时考虑了水务的应用环境具有几个特点：
a. 最大的特点是最大限度的减少了现场工程量和设备调试工作，使客户应用智能水务的过程更加便捷。
b. 采用运营商专用M2M 芯片，通过运营商专网通讯，专网传输可靠、数据保密性强，同时产品中包括生命同期内通讯费用，无需再单独办理SIM 和缴纳流量费用。
c. 客户可以自行通过后台定义抄表频次和数据上传频次，用于满足不同水务业务的需求。
物联网采集方案共分为三种：
1. 物联网水表，根据现场安排环境又可分为一体式物联网水表和分体式物联网水表。
一体式物联网水表，安装使用简单，用户可以像使用普通水表一样安装使用，没有任何现场工程，适用于安装在地面以上手机信号较好的环境。可以用于新建小区和旧改小区； 特别适用于旧小区改造、别墅区、绿化用表、快速干道表等水表相对分散的环境。
分体式物联网水表是针对水表安装在地面以下或者是水表安装相于密闭的空间，信号不好，通过分体式的安装将通讯部件移到地面以上或有信号的地方，这样就不用改变水表安装位置来解决信号问题。比较常见的应用环境为大口径水表和绿化水表。
两种产品都采用电池供电，使用寿命6年，客户可以根据需求自行在后台设备抄表的频次和数据上传频次。
目前两种产品上行采用GPRS 通讯，后续NB-IOT 网络架设完成后即可切换成NB-IOT通讯。
2. 物联网表井采集方案，利用一个物联采集设备把一个表井的水表通过总线连起来完成水表的数据采集和通讯控制功能。这种方案最大限度的最少了现场工程量，可以用于新建小区，但更适合各种老旧小区改造，省去了绝大部分的布线工程又降低了成本。
物联网表井采集方案主要解决两个问题：
a. 表井密闭，井内信号不好，通过将设备安装表井外解决信号问题。
b. 相对单表物联网产品成本更低，更适合集中楼盘大面积推广。
目前产品上行采用GPRS 通讯，后续NB-IOT 网络架设完成后即可切换成NB-IOT通讯。
3. 单元采集方案，利用一个物联网采集设备把一个单元或一栋楼的水表通过总线连起来完成水表的数据采集和通讯控制功能。适用于新建小区，以管道井为单元，最大限度的兼顾了成本与工程量，建议尽量不要跨单元施工。
目前产品上行采用GPRS 通讯，后续NB-IOT 网络架设完成后即可切换成NB-IOT通讯。
4. 以上方案之所以叫物联网采集方案是因为，以上的方案中使用网络及模组是由运营商提供专用的通讯模块、工业级M2M贴片卡、专用网络，区别于市面上普通的通讯模块、**式的手机SIM卡和2G手机网络。比如：工业级芯片卡是直接嵌入在GPRS模块里面的，使用寿命12年，不用担心松动、表面氧化等情况，专用网络传输可靠、数据保密性强，不用担心电话高峰期网络“堵车”。
