浅谈智能水表工业的演变及发展路径

2020-03-03 08:52李江山
经济师 2020年3期
关键词:智能水表水表仪表

●李江山

水表属于仪器仪表行业,是先导性产业、国家战略性基础产业。当前,我国水表市场处在普通机械水表、智能水表共存的局面。随着智慧城市理念和实践不断发展,智慧水务建设的推进,加速了对具备数据分析、远程操作、远程计量等功能的相关计智能量水表的需求,为智能水表及其系统的生产带来了持续的市场需求和良好的发展机遇,智能水表行业进入了高速发展的历史最佳时机。智能水表将在未来的居民生活用水、工业生产用水中起到更大的作用。

一、智能水表发展的几个阶段

有着“水表之都”美誉的宁波,水表产业集中度、产品竞争力、品牌覆盖率及出口和年销售额,均在全国同类区域中名列第一,是国家重要的水表产业基地。坐落在宁波横街的宁波东海集团有限公司40 多年来专注水表的研发、生产和销售,是我国水表产业发展的见证者和践行者,经历我国水表产业由小变大,由弱做强,技术更新迭代的全过程。

(一)远程抄表系统技术的诞生

上世纪90年代,在国家“八五”规划期间,建设部开始酝酿推进城市建设智能住宅的构想,并启动了水、电、气三表智能化装置与系统科研课题。其目标是推动计量化节能、治污、减排、抄表到户智能化技术的发展,实现“一户一表”技术改造工程的规划建设。在当时住宅建设工程领域,三表远程抄表系统技术在国内尚属空白。东海集团水表产业相随建设部“八五”科技攻关项目规划构想,结合自身产业特点与科研院校合作研发,于1994年首创发明中国第一代远程发讯水表及抄表系统,并在深圳特区试点应用。

(二)智能化水表的进一步发展

“九五”期间,机电一体化、智能化仪表及远程抄表系统进程继续向深度和广度发展,东海集团水表产业与高等院校合作,首创发明制造出中国第一代智能IC 卡水表,在第一届深圳高交会上获得好评。当时,全国涌现2000 余家科研机构和小微企业创业研究智能化仪表及各类系统,并在行业内推广应用。但由于当时技术条件的限制,即一揽子实施研发、试制、系统销售和服务的技术创新模式,虽然可以发挥年轻技术人员的社会实践和科研机构的优势,但其内部生产组织结构和运营机制并不适合庞大而复杂系统的生产和经营,不可能坚持到最后,因此影响和冲击了行业市场的有序发展。

(三)智能化水表应用技术的突破

“十五”期间,我国在智能化仪表应用技术等方面的关键技术上取得了一系列突破。东海集团与中科院合资经营成立了宁波东冠科技有限公司,利用光电技术知识产权,研发五表抄表系统,并在中科院广州电子所建立技术开发分中心。在这种创新模式中,完成技术创新的科研成果到生产成果的转化。技术创新是科技要素与生产要素有机结合的过程,企业自主创新是在长期实践中逐步积累形成的、成为支撑企业长期发展的动力源。制造业和高新技术有机的内在关系是制造业向高技术发展的必然方向。

(四)计量仪表制造业与高新技术融合集成

“十一五”期间,由信息化带动工业化,并行工程迈向融合、系统工程技术集成。在计量仪表制造业发展的历史上,高新技术和制造方法与制造工具之间往往是带动或推动的关系。随着时代的发展,进展到并行和同步,高新技术和新制造之间相辅相成、互为因果。未来新技术和新的制造能力将形成一种融为一体的集成能力,新技术的发明者和新制造技术的创造者之间是一体化的关系,目标相同,技术相连,水表产业进入集成创新时代。

(五)基于无线传感物联网技术系统工程集成应用

“十二五”期间,智慧城市建设、物联网技术的广泛应用,推动水表产业相关技术进一步革新。基于物联网技术是通过信息传感设备,按照约定的协议,将特定物体与信息网络及存储集控系统连接起来,进行信息的交换和自动控制,以实现智能化识别、定位、跟踪。城市公共事业领域关系到社会民生事业服务的智能电网、智能水网、智能气网、智能热网计量、节能、减排、治污、生态环境保护和“五水共治”,向着自动化计量监控和管理网络体系方向发展。

二、新时期水表工业发展的思考

水表制造业工程技术的发展必须紧紧跟踪新技术、新材料、新工艺的进展步伐和行业用户不断变化的新需求,着眼未来,立足集成创新。

(一)水表行业的发展方向

水表应用领域的变化。目前水表应用已从封闭满管道的饮用水计量领域拓展至非饮用水计量、热水与污水计量、明渠水计量以及工农业过程用水计量等方面,采用的技术也已涵盖到机械、电子、计算机、网络通信、传感与信号处理、流体动力学、新材料等学科。

水表产品变化。水表产品已从单一的传统机械水表向机械水表与智能水表1.0 产品(即带电子装置的机械水表)共存使用阶段过渡,水费抄收与管网用水监测等工作也从人工管理逐步向智能化、信息化和系统化应用方面推进。智能水表2.0 产品(即电子水表)是近期及未来一段时期的发展趋势和方向,它的高性能、长寿命、自校正、方便网络接入等特性,是物联网技术在供水系统中应用的重要环节,也是智慧水务领域必不可少的先进智能计量表计和终端。

《我国水表行业“十三五”发展规划纲要》指出,“十三五”期间智能水表(含智能应用系统)销售收入占全部水表销售比例要达到40%。伴随着政策向好,智能水表的市场规模也将稳步提升,预计增速将达到28%,2020年智能水表的渗透率将接近45%,年出货量约4500 万台。

(二)水表工业发展的必然途径

“十三五”期间,水表企业将迎来更大的机遇和挑战,走新型工业化道路是中国计量仪表工业自主自强的必然途径。企业要根据《中国制造2025》行动纲领,在市场拉动和政府推动下,走新型工业化道路,要求计量仪表工业以电子化和信息化为根本途径,形成企业自主产品研发创新能力。

以东海集团为例,经历了20 多年的技术引进、消化吸收,已具备了基本技术条件,实现机电一体化高技术化升级。机电一体化概念早已扩展为多元技术的集成,包括“机、电、光、声、磁、热、化、生一体化”综合集成技术,而机电一体化产品五要素(结构、运动、检测、控制、驱动)在信息技术的催化下,在实现充分融合和集成的基础上,机电产品自此真正成为软件定义智能的新一代智能化系统产品的使用对象。

(三)行业制造产业基础仍然不足

目前,水表行业制造产业基础、共性制造技术研究面临的形势仍然非常严峻,仪器仪表测量控制科技的发展涉及到自动化检测系统及装备制造业基础、共性制造技术,主要包括材料及其选择、制造工艺、自动化技术、智能传感器关键技术、测试标准化和系统管理等技术。

我国计量仪表检测系统及装备制造技术的基础、共性制造技术研究工作,主要由行业性的研究院所进行,装备制造业大多数都是作坊式企业,结合我国计量仪表装备制造业发展的实际情况,我们必须清醒地看到,尽管我国已经成为制造大国,然而还远不是制造强国。

在仪器仪表行业装备制造业中的基础、共性制造技术研发工作,单靠企业的力量是不够的。在一些前沿技术研究中,科研牵头、院企合作、优势互补的新的研发攻关组织形式开始发挥作用,推动了计量仪表行业整体技术发展,科技成果产业化初见成效。在研究开发领域方面,科研开发工作的重点也正在从过去单一注重制造技术的提高,转向智能化产品技术、智能制造技术和计算机应用技术的开发和应用、工业4.0 方向发展全面提高。

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