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一、前言
隨著國民經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高，自來水和燃氣已成為人們工作、生活中不可缺少的基本條件。自來水公司和燃氣公司傳統的抄表方式和水表、燃氣表的管理主要是依賴工作人員現場查看和工作人員上門抄表，但在實際的工作過程中，人工抄表存在著許多的弊端：一方面可能帶來人為的誤差；另一方面也可能給居民帶來新的不安全因素；再則對于企業來說，派人上門抄表也無形中耗費了大量的人力資源和時間，制約著企業的發展，并且采集數據的時間跨度大、采集數據的準確度低，無法實現分時計量和收費，更無法實現監測和分析用電狀態。
目前，一戶一表、抄表到戶的工作正在逐步推行，國務院和建設部頒布了相關的規定，以后將逐步采用以計算機為基礎的自動抄表系統取代傳統的人工抄表，以提高自來水公司、燃氣公司管理的自動化程度，也在提高自動化程度的同時增加效益，并且也適應現代用戶對用水、用燃氣的新需求。
自動抄表技術集計算機技術、通信技術、電子技術、用水和燃氣及計量數據于一體，具有抄收速度快、計算精度高、抄表實時性好，可直接與營業計算機聯網等優點。采用自動抄表系統可以緩解抄表人員的勞動強度、降低人為因素造成的抄表誤差、準確而便捷采集用戶用電數據、降低損耗、降低用水和燃氣運營成本，同時對于加強用水和用燃氣管理，防止國家能源損失、減少貪污腐敗現象都具有現實和積極的意義。
二、系統概述
深圳華奧通無線遠程集中抄表系統是根據自來水和燃氣用戶特征以及水、氣系統管理現狀而設計，該系統利用無線通訊作為通訊媒介，實現遠程采集用戶的用水、用燃氣數據、監控用戶的使用狀態，并能對用水、用燃氣數據進行分析作為上級決策提供依據，同時，該系統預留增值服務功能為將來系統擴展準備了更大的空間。
和同類系統相比具有如下優點：
l 遠程抄讀用戶用水、用燃氣數據，準確率達到100%；
l 徹底解決傳統無線通訊問題，上行使用GPRS，PSTN，GSM等多種公用通訊網絡，下行使用無線通訊，通訊成功率達到100%；
l 重點戶水表、燃氣表整點用量監控；
l 能有效節約營運成本；
l 能有效監控用戶的用水、用燃氣狀態，及時發現和處理異常；
l 能對用戶水、燃氣數據進行分析,為上級管理提供決策依據；
l 杜絕由于抄表誤差而帶來的糾紛，準確及時產生結算清單；
l 支持遠程控制，以斷水、斷燃氣的方式來懲罰欠費用戶；
l 自動路由，自動中繼續技術，方便用戶安裝。
三、系統組成
系統主要由集中器、中繼器、無線水表、無線燃氣表、POS機、主站管理軟件、無線通訊網絡等組成。
3．1 系統結構圖
系統結構如圖3-1所示。
圖3-1 系統結構圖
四、無線遠程集中抄表產品介紹
4．1 無線水表功能/技術參數
4．1．1 主要功能
l 無線水表用水計量，精度：B級、C級；
l 支持無線遠程通訊，最遠距離700—900米；
l 支持階梯水價的多種費率時段，費率時段可靈活配置；
l 支持軟件在線升級；
l 內置繼電器，可遠程控制水表電動閥門通斷；
l 每小時凍結1次用水量，保存90天用水量；
l 檢測、記錄、上傳電池電壓變化信息；
l 檢測并記錄非法攻擊無線水表的事件，如磁攻擊、倒裝等。
l 支持POS機無線抄表，調試無線抄表網絡；
圖4-1無線閥控水表A 圖4-2無線閥控水表B
4．1．2 技術參數
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技術參數及規格 |
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DN20 |
DN25 |
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精 度 |
B級 |
B級 |
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最高工作壓力 |
1.0 MPa |
1.0 MPa |
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最高耐壓 |
2.0Mpa，3分鐘 |
2.0Mpa，3分鐘 |
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壓力損失： |
小于等于0.1 MPa |
小于等于0.1 MPa |
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流量最大允許誤差 |
Qmin—qt：±5％
Qt — qs：±2％。 |
Qmin—qt：±5％
Qt — qs：±2％。 |
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生產流量檢定點 |
(0.9~1)qp、(1~1.1)qt、(1~1.1)qmin |
(0.9~1)qp、(1~1.1)qt、(1~1.1)qmin |
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樣機試驗時流量點 |
(0.95~1)qs，(0.9~1)qp，(0.95~1.05)0.5qp，(1~1.1)qt，(1~1.1)qmin，，0.5 qt、1.5qp |
(0.95~1)qs，(0.9~1)qp，(0.95~1.05)0.5qp，(1~1.1)qt，(1~1.1)qmin，，0.5 qt、1.5qp |
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閥門開關次數 |
不少于1000次 |
不少于1000次 |
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環境溫度 |
0℃～50℃ |
0℃～50℃ |
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工作水溫 |
0℃～50℃ |
0℃～50℃ |
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水表防護等級 |
IP68 |
IP68 |
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休眠電流 |
小于11uA |
小于11uA |
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電池工作壽命： |
不低于5年 |
不低于5年 |
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計量傳感器 |
光電直讀 |
光電直讀 |
B級水表流量范圍
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Type |
Qs
Overload
Flow |
Qp
Permanent
Flow |
Qt
Transitional
Flow |
Qmin
Minimum
Flow |
Minimum
reading |
Maximum
reading |
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m3/h |
L/h |
m3 |
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DN15 |
3.0 |
1.5 |
120 |
30 |
0.0001 |
9999.9 |
4．2 無線燃氣表功能/技術參數
4．2．1 主要功能
l 無線燃氣表用水計量，精度：B級、C級；
l 支持無線遠程通訊，最遠距離700—900米；
l 支持燃氣表多種費率時段，費率時段可靈活配置；
l 支持軟件在線升級；
l 內置繼電器，可遠程控制燃氣表電動閥門通斷；
l 每日時凍結1次用燃氣量，保存90天用水量；
l 檢測、記錄、上傳電池電壓變化信息；
l 檢測并記錄非法攻擊無線燃氣表的事件，如磁攻擊、倒裝等。
l 支持POS機無線抄表，調試無線抄表網絡；
l 產品符合國家安全防暴標準；
圖4-3無線閥控燃氣表A 圖4-4無線閥控燃氣表B
4．2．2 技術參數
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項 目 |
技術參數及規格 |
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1.6L |
2.5L |
4.0L |
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公稱流量Qn (m3/h) |
1.6 |
2.5 |
4 |
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最大流量Qmax (m3/h) |
2.5 |
4 |
6 |
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最小流量Qmin(m3/h) |
0.016 |
0.025 |
0.04 |
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基本誤差限
Qmin≤Q<0.1Qmin
0.1Qmin≤Q≤Qmax |
≤±3% |
≤±3% |
≤±3% |
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≤±1.5% |
≤±1.5% |
≤±1.5% |
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最大工作壓力(kPa) |
10 |
10 |
10 |
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進表燃氣壓力 |
≤5kPa |
≤5kPa |
≤5kPa |
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總壓力損失Q=Qmax (Pa) |
≤200 |
≤200 |
≤200 |
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機械壓力損失Q=Qmin (Pa) |
≤60 |
≤60 |
≤60 |
|
計數器最小讀數(dm3) |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
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計數器最大讀數 (m3) |
99999.999 |
99999.999 |
99999.999 |
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貯存在環境溫度 |
5℃～40℃ |
5℃～40℃ |
5℃～40℃ |
|
工作環境溫度(℃) |
―25～60 |
―25～60 |
―25～60 |
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計量傳感器 |
光電直讀 |
光電直讀 |
光電直讀 |
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存放、搬運、運輸要求 |
直立、防震、防跌落、防撞擊 |
直立、防震、防跌落、防撞擊 |
直立、防震、防跌落、防撞擊 |
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安裝要求 |
通風、防潮、避火、防雨、防塵、避陽光直射 |
通風、防潮、避火、防雨、防塵、避陽光直射 |
通風、防潮、避火、防雨、防塵、避陽光直射 |
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耐久性Q＝Qmax |
運行2000小時后符合國標要求 |
4．3 無線集中器功能/技術參數
4．3．1 主要功能
l 可定時或實時采集、存儲無線水表、無線燃氣表的數據；
l 通過GPRS、RJ45、RS232、PSTN與主站進行數據交換；
l 通過無線與手持POS機進行數據交換；
l 每臺無線集中器最多管理1000臺無線水表或無線燃氣表；
l 支持點抄無線水表或無線燃氣表功能；
l 采集和記憶當前無線水表或無線燃氣表閘閥工作狀態；
l 轉發來自主站中心控制信息，實現對無線水表或無線燃氣表的遠程控制；
l 實時抄表成功率：95%，24小時抄表成功率：100%；
l 選配太陽能供電或充電；
圖4-5 集中器
4．3．2 技術參數
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項 目 |
技術參數及規格 |
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工作電壓 |
AC220V/50Hz， 區間AC85－264V，50Hz±5％ |
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保存溫度 |
-30℃～+65℃ |
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工作溫度 |
-10℃～+55℃ |
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相對濕度范圍 |
10～95％RH |
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有功功率 |
< 3W |
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無線通訊頻率 |
433MHz |
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無線通訊距離 |
700—900米， |
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高可靠性 |
采用防水箱可室外安裝，箱體可必須安全接地 |
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設計壽命 |
10 年 |
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失效率 |
<0.3% |
4．4 無線中繼器功能/技術參數
4．4．1 主要功能
l 可靠轉發集中器至無線表具之間的數據通訊；
l 電池供電，要求低功耗工作；
l 選配太陽能供電或充電；
圖4-5 中繼器
4．4．2 技術參數
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項 目 |
技術參數及規格 |
|
工作電壓 |
AC220V/50Hz， 區間AC85－264V，50Hz±5％ |
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保存溫度 |
-30℃～+65℃ |
|
工作溫度 |
-10℃～+55℃ |
|
相對濕度范圍 |
10～95％RH |
|
有功功率 |
< 3W |
|
無線通訊頻率 |
433MHz |
|
無線通訊距離 |
700—900米， |
|
高可靠性 |
采用防水箱可室外安裝，箱體可必須安全接地 |
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設計壽命 |
10 年 |
|
失效率 |
<0.3% |
4．5 無線手持POS機功能/技術參數
4．5．1 主要功能
l 以無線的方式現場實時設置、修改集中器相關運行參數；
l 集中器自動接收、存儲表具數據信息，通過手持機讀取集中器中的所有有效的具信息，對集中器下發表閥開關命令，并收集表端狀態信息；
l 基于Windows CE 5.0操作系統的工業級掌上電腦。128MB RAM,128MB ROM,超大LCD彩色觸摸屏；
l 集成遠距離激光條碼掃描器；
l 支持WiFi，通過無線網與局域網相連；
l 支持Bluetooth ，可使用藍牙打印票據和條碼標簽；
l 通過GPRS使戶外用戶能夠隨時與總部保持聯系；
l 支持GPS實現定位；
l 中文手寫輸入，支持簽名捕獲功能；
l 工業級IP54硬件設計，經久耐用，可在惡劣環境中使用；
l 具有良好的性價比；
圖4-5 中繼器
4．5．2 技術參數
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項 目 |
技術參數及規格 |
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處理器 |
SAMNSUNG 400 MHz |
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CPU內存 |
FROM128MB, RAM 128MB SDRAM，可通過SD卡槽進行擴展，最大支持2GB |
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顯 示 屏 |
3.5in QVGA (240*320像素) 彩色，透反射式TFT-LCD，LED 背光 |
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操 作 系 統 |
：Microsoft Windows CE 5.0操作系統（多語言） |
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鍵盤功能鍵 |
25+1子母數字背光鍵盤，柔軟按鍵，支持手寫輸入 |
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標 準 通 信 |
USB1.1主機和客戶端，RS232接口 |
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標 準 電 池 |
3.7V 3200mAh鋰離子電池 |
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內部備用電池 |
17mAh |
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內置無線通信選件 |
藍牙接口Class2 V1.1，無線網符合IEEE802.11b/g標準(11Mb/S-54Mb/S)，GSM/GPRS通信模塊(900/1800/1900MHz) |
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信息采集方式 |
無線通信，觸筆，輸入板，條碼掃描，錄音，攝像 |
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音 頻 |
外置麥克風和揚聲器, 附帶迷你耳機插口2.5mm |
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尺 寸 |
190x80x25mm重量：400g（帶標準電池） |
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掃描/解碼速率 |
60±5次/秒 |
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識讀角度 |
54°，高效讀取角度44° |
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可支持條碼類型 |
中國郵政碼、Code 39、Code 93、Code 128、EAN-8、EAN-13、UPC、交叉二五碼等標準、一維條碼。符合標準：光安全性，IEC 825，為激光一級品認證：UL 60950 and UL 1604CCC, TUV, CE mark,CCC |
4.6 通訊網絡
管理中心與集中器之間：GPRS，GSM，PSTN，RS232等可選；
無線水表、無線燃氣表與集中器之間：無線通訊；
無線水表、無線燃氣表與POS機之間：無線通訊；
集中器與POS之間通訊：GPRS，RS232。
4.7 管理系統
該軟件采用面向對象的分布式軟件組件CORBA技術，提供雙向通訊、低壓控制、報警監控、低壓抄讀等中間件，為支持本系統與多種平臺下的管理系統之間的互操作提供可能，也為本系統的推廣應用提供了更大的操作空間，主要功能如下：
（1）、數據采集
1） 數據采集通信工作站支持PSTN、GSM、GPRS方式從集中器獲取數據，采用
無線通訊方式從無線水表、無線燃氣表獲取數據。
2） 可以定時或者隨時采集用戶無線水表、無線燃氣表的計量、用水和用燃氣事件、
開關閥狀態等數據，數據采集準確、完整且可靠，為用水和用燃氣結算提供了
可靠的依據。
3） 可以根據實際應用需要設置定時抄表的時間間隔、重抄次數等，靈活定制抄表策略，管理方便。
4） 對于無法抄錄的計量點可以發出警報，以提醒管理人員采取相應處理措施或者
人工召抄。
5） 對于因通信主站故障導致的未能抄錄的數據，在主站恢復正常時將自動實施補
抄。
（2）、計量監測
1） 遠程監測用水和用燃氣計量裝置的運行信息，分析計量故障、竊水、竊燃氣等
信息，及時發現客戶用水和用燃氣異常情況，生成各類標識的報警信息，如數據異常、通信異常、計量設備故障等。
2） 報警信息包括收到報警的時間、報警發生的時間、報警類型及詳細報警信息等。
（3）、水表和燃氣表通斷控制
1） 動態監測用戶的用水和用燃氣的狀況，為上級用水和用燃氣政策的執行管理提
供準確、及時的數據。
2） 根據需要對用戶的階梯用量定額進行修改，在達到預警范圍時，進行預關閥報
警。
3） 系統還具備遠程強制關閥功能，對惡意欠費用戶立即關閥。
（4）、自動路由
1） 系統可自動尋找每塊無線水表、無線燃氣表通信路由。
2） 系統可對所有無線水表、無線燃氣表累計的通信結果進行分析，選擇其最佳的通信路由，實現對通信路由的自動優化。
（5）、檔案管理
實現檔案信息的管理功能，系統可對設備（例如集中器、中繼器、無線水表、無線燃氣表）、參數等資料進行管理，對系統各種參數進行配置和修改。
（6）、統計分析
1） 按階梯單價規定的定額，統計不同單價內用水、用燃氣量的功能，包括不同季節、不同時段的最大用水量和用燃氣量。
2） 分析總表計量數據與分戶無線水表、無線燃氣表集合后之間的誤差值，尋找水量（燃氣量）損失原因，降低能源不正常的損耗；
3）根據統計供水和供燃氣的可靠性指標，分析找出提升供水和供燃氣的可靠的方法；
4）統計無線水表、無線燃氣表故障事件，針對故障現象，分析產生原因，與廠家一同提升產品質量、系統管理質量；
（7）、報表管理
系統提供了專用和通用（如Excel）的電子制表功能，用戶可方便的建立和修改報表的格式和內容，方便的進行打印。報表內容主要包含以下部分：
1） 用戶信息管理報表
2） 用戶水量、燃氣量統計報表
3） 水量、燃氣量分析比對報表
4） 水量、燃氣量損耗報表
5） 報警信息報表
6） 用戶自行定義的其它報表
（8）、曲線及圖形
1）具備實時及歷史數據顯示、設備參數顯示、查詢等功能。
2）具有任意計量點水量、燃氣量的曲線趨勢圖，并可按月、年顯示電量曲線。
3）具有多種顯示方式，例如數值、棒圖、曲線趨勢圖、表格、餅圖等。
4）實現在線數據查詢、拷貝和打印歷史文檔功能。
所繪制的曲線包含以下幾類
a. 水量、燃氣量曲線
b. 水量、燃氣量損耗率曲線
（9）、系統安全
1）具備用戶和權限管理、系統配置、數據存儲和備份等系統管理功能。
2）操作系統和數據庫的安全：授權使用用戶、關閉不必要的端口、及時更新補丁。
3）應用系統權限控制到菜單級，不同權限的用戶只能執行相應的菜單規定的操作。
系統的原始數據庫有嚴密的安全保密措施。
五、前景展望
l 智能水表、無線水表
中國擁有十二億人口的市場，假設每十人擁有一只智能水表（12億/10）就得一億二千萬只水表，根據現有管道水擁有量及發展趨勢，按國務院《中國21世紀議程》明確指出城市家用水表普及率應達到100%的目標，預計未來十幾年乃至三十年時間才能達到普及率目標，且城市居民用戶逐年還在增加，可以預言，該產品的需求將在很長時期內長盛不衰，市場前景十分廣闊，是一個具有規模效益的產品。
目前仍然采用“先供水，后收費”的抄表計費辦法，自來水部門需派大量人力抄表收費，而且相互扯皮，發生糾紛拖欠水費的情況屢有發生，實際上已形成了一種沒有錢也可以用水的事實。即增加了供水管理的難度和供水成本，降低了供水效益又直接影響了水商品化和供水管理體制改革的進程。有關資料表明大多水企業都背負著巨額的虧損與沉重的債務包袱，負重爬坡，步履蹣跚。因此，市場經濟促使城市供水按經濟規律、價值法則辦事已刻不容緩。當前，水部門都在采取各種措施尋求現代化的科學管理手段，為此市場對質優價廉的新型智能水表已顯的十分迫切和需要，所以無線水表剛好趕上現在發展的好時機。
詳細智能水表、無線水表的未來5年發展趨勢，請見如下附件；
l 智能燃氣表、無線燃氣表
隨著國家西氣東輸工程的實施，全國主要城市正逐步普及天然氣的應用，與之配套的燃氣表需求近幾年來以幾何倍數猛增，同時，免上門抄表收費的智能預付費氣表、無線燃氣表越來越受到各燃氣公司及用戶的青睞。
每個城市（省城約為60萬戶）按30萬臺燃氣表計算，100個這種城市，需安裝3000萬臺氣表，其中50%用智能燃氣表和無線燃氣為1500萬臺，就有45億元的需求。燃氣表市場蘊藏著巨大的商機，市場前景非常可觀。
l 附件：水表市場未來五年預測
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