高新技术企业立项报告

研究开发项目立项报告

深圳市XXXXXXXX有限公司

一、项目实施的背景和意义

智能水表是一种应用现代技术进行用水计量的新型水表，利用微电子技术、传感技术、智能IC 卡技术等实现用水的精确测量和数据传输功能。智能水表分为带电子装置水表和电子水表，带电子装置水表是在传统机械水表基础上加装电子装置，如通过摄像读取水表的读数并进行数据传输；电子水表不仅在读数上应用现代技术，还利用电磁、超声波等先进测流技术达到精确计量水量的目的，有效克服传统水表的弊端。除实现水量的测量、传输、储存和控制之外，部分电子水表还具有水温水量的监测功能，在水温过高或水量异常时及时告知用户，有效防止意外情况的发生。

二、技术发展趋势及国内外发展现状

目前我国大部分地区使用的仍然是传统机械式水表，成本低且价格便宜；而超声波水表具有始动流量小、精度高、宽量程比、便于维护等优势，同时随着物联网NB-IoT 技术的应用，市场份额有望进一步提高。

相对于传统的机械式水表，超声波水表在始动流量，量程比，测量精度，工作稳定方面都有着无可比拟的优势；而且由于内部无活动部件无阻流元件，不受水中杂质的影响，使用寿命更长；而具有滴水计量检测能力，可以集成 M-BUS 有线远传或 LoRa /NB-IOT无线远传通讯功能，则能很好解决传统水表当前面临的人工抄表，漏损等问题。更加方便实施阶梯水价，适合水资源的节约和合理利用，具有非常广阔的市场和使用前景。

三、项目主要研究内容

3.1技术领域

本项目属于远程抄表和计量仪表领域，特别是一种超声波水表。

3.2拟解决关键技术问题

拟解决并达到以下几个技术问题：

超声波水表主要分两大部分：具有计量功能的基表和数据远传及控制系统。基表的技术核心在于如何确保计量精度、可靠性、稳定性等方面。在确保计量精度方面，超声波水表特别是大口径产品主要向多声道方向发展。在应用领域方面，除用于有压管道的产品外，用于明渠、涵洞的产品是发展方向之一；应用于小流量、低流速流量计量的产

品也是超声计量仪表技术发展的重要方向。

随着超声波水表技术的不断成熟、价格不断降低，大口径超声波水表的性价比已高于机械式水表，大口径超声波水表替代机械式水表趋势明显。目前传统的机械水表生产企业，大多不掌握超声波计量技术，现有机械水表竞争比较激烈，而超声波水表属于新一代电子式智能仪表，集成了大量的电子技术、通讯技术，计量精度高、科技含量高，对技术研发和售后服务要求较高，自来水公司倾向于向具有技术优势的大企业集中采购，造成中小企业很难生存，

超声波水表是通过检测超声波声束在水中顺流逆流传播时因速度发生变化而产生的时差，分析处理得出水的流速从而进一步计算出水的流量的一种水表。

相较传统水表，超声波水表内部无活动部件无阻流元件，不受水中杂质的影响，测量精度高，使用寿命长，能解决众多传统水表的问题。输出通讯功能齐全，可以满足各类通讯和无线组网要求，更适合水费梯度收费和水资源的节约。

除了能够监测水流状况，超声波水表还可以监控设备自身的状况，当设备开始老化或者发生意外时，设备会通过物联网向水务公司发出提醒，方便工作人员及时进行处理。

国内超声波在表计行业的发展最开始受政策驱动，大量企业涌入市场，高速发展超声波热量表，但经过一段时间，热量表需求量较低，部分热量表厂家进行产品转型，进入超声波水表领域，又不断有新玩家进入，超声波水表的企业数量的增加逐渐做大了市场。

相较传统水表，超声波水表内部无活动部件无阻流元件，不受水中杂质的影响，测量精度高，使用寿命长，能解决众多传统水表的问题。输出通讯功能齐全，可以满足各类通讯和无线组网要求，更适合水费梯度收费和水资源的节约。

除了能够监测水流状况，超声波水表还可以监控设备自身的状况，当设备开始老化或者发生意外时，设备会通过物联网向水务公司发出提醒，方便工作人员及时进行处理。

3.3拟采用的技术原理

超声波水表应用超声波测量技术，声波在顺流逆流中传播会产生声束速度差，超声水表借此可以计算出水的流速，进一步计算出水的流量。

3.4项目创新点

本项目的创新点：

精度高：典型误差可达±1%以内，比机械水表高1倍以上。

量程宽：量程比最高可达400：1，是机械水表的5倍，可适用于各种用水条件。

始动低：灵敏度极高，微小水流量均可被识别，可为供水部门有效提升收益。

压损小：直通式的计量管段结构对水流阻碍作用小，可为供水部门降低成本。

无磨损：无传统水表的机械磨损现象，长期运行后计量精度不会下降。

强防护：产品产品结构及原理保证水表可长期工作于高压、低温、浸水条件下不会损坏。

防篡改：数字化的加密技术可防止用户对内部数据进行篡改并在水表被非法拆装时发出报警信息。

四、项目预期目标

项目预期目标如下：

低始动流量，最小流量低于传统水表的 1/3；

无活动部件，无磨损，可长期稳定运行；

整表使用寿命 10 年以上；

用水异常报警；

反向水流检测，计量；

任意角度安装，测量精度不受影响；

整机 IP68 设计，可长期浸水工作；

支持红外、M-Bus、LoRA、NB-IOT等通讯接口；

兼容 GB/T 26831、CJ/T 188 等通讯协议；

五、项目实施方案

EFM32模式低功耗超声波流量计专用芯片，内部包含模拟部分和数字部分，集成了MCU、超声波时间接口部分、温度接口部分、电源管理。可用于超声波水表、热表和气表等领域。单芯片的解决方案使得外围电路十分简化，只需接上电源、时钟和超声波换

能器即可工作。

1.设计依据

GB/T 778.1-2007 封闭式满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表第1部分：规范

2.设计原则

本项目设计必须遵循的设计原则：

（1）单片机使用EFM32；

（2）开发工具使用Keil C，使用C语言编写固件程序；

六、项目计划进度

6.1项目阶段安排

项目开始时间为20XX年X月X日，预计项目结束时间为20XX年XX月XX日，项目实施计划安排如下：

1.90天：完成总体框架、原始数据层、标准数据层、方案设计。

2.20天：设计评估。

3.110天：功能模块流程详细设计、电路设计、编程设计。

4.110天：完成标准数据层后台数据的功能设计、通讯协议编制。

5.70天：完成数据层接口设计、固件程序。

6.集成测试、测试一个月后，如无问题，即可以投入实际试用；

6.2预算、资金使用计划

1．本开发项目所需要的劳务以及经费的总资金预算X万元

七、现有工作基础和条件

现有研究成功：在有线远传水表和IC卡水表领域已经耕耘多年，在水表通讯技术方面已经相当成熟，给日后超声波水表的研发奠定了基础。