摘要：我国的660多个城市中有400多个存在不同程度的缺水，其中136个严重缺水；但同时我国水资源又浪费严重：在生活用水方面－－国际平均水平为80L/天，而我国为150－200L/天左右。为了解决这样的矛盾，阶梯水价成了最合理的方式。阶梯水价的原理确保了低收入群体的生活必须，同时让浪费者付出代价。但阶梯水价实施过程中也有一些实际困难需要克服，尤其是选择{zj0}的计量工具才能保证公平合理。本文提出几种方案备选，并一一分析各自的优劣。
关键词：阶梯水价；无盲区抄表；实时抄表；无盲区无源直读；
1、 前言 人们日常接触的资源分为生活所需和生存所需。生活和生存的孰轻孰重，人们都清楚。相比汽油一类生活所需资源的消耗，人们更应该担心水资源的枯竭。 然而人们习惯了长期漠视水资源的危机。尤其是城市里，人们已经习惯了拧开龙头就有水的生活。由于我国对生活必需品采取保障性定价，导致现阶段出现了一方面水资源严重短缺，另一方面水价相对较低，部分高收入人群无限度浪费用水的怪现象。 我国的660多个城市中有400多个存在不同程度的缺水，其中136个严重缺水；但同时我国水资源又浪费严重：在生活用水方面－－国际平均水平为80L/天，而我国为150－200L/天左右；从用水的角度看，由于水价的控制，国家为了保护低收入群体所付出的巨大努力，很大程度上给部分高收入群体的浪费买了单。而依靠人们自觉珍惜用水而节约下来的水，也在部分人的肆意浪费下显得无济于事。 那么，是否有更合理的水资源利用政策呢？答案是肯定的，那就是解决水资源短缺及控制浪费的尚方宝剑——阶梯水价。
2、 阶梯水价的概念
阶梯式水价，就是将水价分为不同的阶梯，在不同的定额范围内，执行不同的价格;使用水量在基本定额之内，采用基准水价；使用水量超过基本定额，则超出的部分按照高于基准水价的价格执行。 以北京地区基准为例：阶梯水价分为五段，1——20吨，水价3.7元；21——30吨，水价4.2元；31——50吨，水价5.2元；50吨以上，水价8元；假设用户一个月用了10吨水，则应向用户收费为 3.7 10=37元。假如用户一个月用了40吨水，则应向用户收费为（3.7 20）+（4.2 10）+（5.2 10）=168元。以此类推。计算原理见图1。 阶梯水价的{dy}阶梯就是保障大多数人用水的平价，而往上的阶梯则是针对超额用水的高价水，用的水越多，水价就越高。正符合保障用水，严惩浪费的初衷。
图1（阶梯水价示意图）
3、阶梯水价的优势
阶梯水价优势在于人性、灵活，主要表现在四个方面： {dy}：阶梯水价保障了低收入群体的生活必需； 第二：用水量越高，收费越高，有助于提高节水意识，避免浪费； 第三：水价阶梯的数量不受限制，可以根据各地区的情况自由设定，从两段阶梯到十几段，可无限调整。 第四：水价阶梯的跨度不受限制，可以根据各地区的情况自由设定，每一阶梯从一吨水到几十吨，可任意调整。 因此，阶梯水价与其他一刀切的解决方案不同，它可以在统一的原则指导下由各地灵活运用。平价水可以保证普通居民必要的生活用水，高价水则可以威慑铺张浪费的用水者。如果说调高水价是一把保护水资源的双刃剑，那么阶梯水价就是一面保护水资源的盾牌。阶梯水价在惩罚了浪费型用水的同时，也为水资源的保护提供了资金。浪费者每浪费一升水，就要还要额外掏出净化一升水的钱。从资源的循环利用来说，阶梯水价也是{zfh}经济学原理的。
4、阶梯水价的应用现状
累进式阶梯水价是国际通行的水资源利用规则。以下是几个国家的实际应用 情况： 以色列：采取梯级收费，以鼓励节水，同时保护基本消费，2009年阶梯水价: 月消费水量>6立方米，水价为5美元/立方米； 马来西亚：小于20立方米，RM 0.57/立方米，即1.5元/立方米;大于20立 方米，RM1.03/立方米，即2.8元/立方米； 巴西：基础价0.3美元/吨，有三级阶梯水价； 我国：1998年开始国家发改委等部门就明确要求推进阶梯水价，2008年，全 国人大通过《循环经济法》，明确“非居民用水超定额加价制度全面实施，居民用水阶梯式水价制度逐步实施”
5、阶梯水价的实施方案
阶梯水价的原理十分清晰明了，但具体实施起来却有很大难度。我国目前各大城市基本还没有全面推行阶梯水价，究其原因，不外乎以下两点。 {dy}：抄表到户难以做到。 第二：抄表时间难以准确。 阶梯水价有两个最基本的因素，一个是用水量，一个是时间段。两者有任何一个不准确，阶梯水价的收费准确性都无法得到保证。 用水量的准确是由水表保证的，水表必须准确的计量并保存用水量。 时间段的准确是由数据的抄收方式保证的，抄收方式必须xx的保证在规定的时间将水表的数据实时的抄收上来。 也就是说，要实现阶梯水价，至少要做到以下三点： {dy}：准确的计量,即用水量，水表要准确； 第二：在规定的时间抄收到用水数据，例如截止每月30日的用水量； 第三：用水数据信息可以保存，以便结算和对账。
针对这样的基本原则，我们来探讨一下目前市场上几种阶梯水价可能的实施方案的区别与优劣。
{dy}种方案：普通机械表阶梯水价管理。
图2 （陶瓷合金机械表）
采用机械表（见图2）作为计量工具的阶梯水价的实施方案如下： {dy}步：由每个抄表人员负责一片区域的抄表工作，在月末或规定的时间将水表的用水量抄回来，然后所有抄表人员将抄到的数据汇总到管理处。 第二步：由管理人员手工录入到电脑中，再由电脑中的阶梯水价计算软件计算出各户居民的应缴水费，并打印单据作为收费凭证。 第三步：通知用户上门缴费。
方案示意图见 图3
图3（机械表阶梯水价方案示意图）
这种以机械表为计量工具，以人工抄表为数据传输方式的阶梯水价实施方案，由于抄表员上门抄表，因此数据的抄收率理论上可以达到百分之百。但实际上是不可能做到的。 {dy}：上门抄表时会遇到很多情况，比如有人不在家，这样就不可能得到当天的数据。而阶梯水价最重要的就是单位时间内的用水数据，一旦时间延后了，得到的数据也无法作为阶梯水价的计算依据了。 第二：即使只在县一级的用水环境下，要想把所有水表的数据在{yt}内全都抄上来，也是根本不可能做到的。 第三：抄回来的数据都要手工录入到计算机里也是一项极繁重的工作。 因此可以得出结论，以机械表为计量工具实现阶梯水价的方案只有在农村或单位等用户数量很少，水表户外安装时才具备可行性。
第二种方案：预付费IC卡表阶梯水价管理。
图4 IC卡水表 图5 IC卡片
采用预付费IC卡表（见图4）作为计量工具的阶梯水价的实施方案如下： {dy}步：由管理方对卡片（见图5）开户售水，用户将自家卡片插入水表，建立一一对应关系。 第二步：用户预付费购水，通过卡片将水量输入表内使用。 第三步：当水量用完后再次到管理方购买，管理方售水的同时通过卡片获得阶梯时间段内用水量等数据，并计算出阶梯水费。 方案示意图见图6。 而在IC卡表中阶梯水价的具体结算方式还有两种：
{dy}类：售水时结算方式。 说明：例如将阶梯水价分为五段，1——5吨，水价1元；6——10吨，水价2元；11——15吨，水价4元；16——20吨，水价10元；20吨以上，水价20元； 假设用户来买水，要求买10吨，软件先调用用户的购水记录，如果本月尚未购水，则应向用户收费为 （1 5）+（2 5）=15元。用户如果在本月内再次来购水，则本月已经有了10吨水的购水记录，系统会在此基础上计算水价，如用户再买10吨水，则应向用户收费为（4 5）+（10 5）=70元。当用户下个月来买水时，上个月的累积购水记录被xx，不再计入本月购水基数。
第二类：下次售水结算方式。（该方式要求水表本身有冻结水量功能。） 说明：例如将阶梯水价分为五段，1——5吨，水价1元；6——10吨，水价2元；11——15吨，水价4元；16——20吨，水价10元；20吨以上，水价20元；假设用户来买水，要求买10吨，软件先按照基本水价卖，则应向用户收费为 （1 10）=10元。用户如果在本月内再次来购水，系统仍然按基本水价，如用户再买10吨水，则应向用户收费为（1 10）=10元。当用户下个月来买水时，系统首先检查卡片带回来的上月冻结水量。冻结水量是由水表在自然月结束的时候在水表内保存的当时用水量减去上月用水量所得。假设上月用户共使用了16吨水，则系统要向用户补收（2-1） 5 +（4-1） 5 +（10-1） 1=29元。补收之后才能给用户进行新一次的售水。
图6 （IC卡表阶梯水价方案示意图）
{dy}种方案的优点在于其功能与水表无关，适合各种预付费IC卡表。 但缺点却是致命的：这种方式类似于法律上有罪推定，虽然你还没浪费，但因为你买得多，就按你浪费的价格收费。这等于是剥夺了用户的选择权：用户买回去的水就必须要用完，否则就吃亏了，因为留到下个月这些用阶梯价格买回来的水就变成平价水了。 因此，这种阶梯水价实施方案是不合理的。
第二种方案的优点在于其阶梯收费是按照用户的实际用水量收取，更公平合理。但是缺点也同样不少： {dy}： IC卡表内必须有准确的时钟，才能确定所有水表的用水量都是在某一阶梯内的时间段内使用的。因此水表使用之前要逐个校对时钟，这对大批量使用的用户难度极大。而且中途更换电池还要校对时钟，在电池更换之前的这段时间里，由于时钟停滞，采集上来的冻结水量不准确，阶梯水价的结算也不可能准确，容易引起纠纷。 第二：用户买水时间不一，通过卡片带回冻结水量的时间也参差不齐，只能来一个结算一个，不符合对数据科学管理的规范。 第三：水表的存储容量毕竟是有限的，最多只能冻结一年内的月用水量，但 不能排除某些购水多的用户超过一年才来再次买水，此时的阶梯水价就无法再结算了。
因此可以得出结论，以预付费IC卡表为计量工具实现阶梯水价的方案对用户的限制很多，在县级以上城市规模很难实施。
第三种方案：远传表阶梯水价管理。
图7 远传式 图8 脉冲式
采用远传表作为计量工具的阶梯水价的实施方案如下： {dy}步：管理方为每一家用户的远传表在计算机中建立档案，并将每个区域内一定数量的远传表连接到对应的集中器上。 第二步：集中器通过远传方式（包括有线、无线等几种方式）抄收表内数据，再通过其他通讯方式（包括手持机、U盘、GSM/CDMA等几种方式）上传到计算机内。 第三步：通过管理软件结算阶梯水价，打印明细，通知用户缴费。 远传表又分为脉冲式远传表（见图8）与直读式远传表（见图7）两种。 脉冲式远传表出现得比较早，其原理是在机械水表内部齿轮上安装发讯装置，一般为1吨位/0.1吨/0.01吨位；齿轮每转一圈，发出一组脉冲；通过计算脉冲组的数量来判断用水量。 其优点是对现有水表改动最小，生产成本低，技术门槛也低。方案示意图见图9。
图9 （脉冲式远传表阶梯水价方案示意图）
但脉冲式远传表缺点也同样明显：由于脉冲式远传表的计数原理是脉冲累加，因此电源一刻都不能断，否则就会丢失数据。而水表的内置电池电量有限，对信号的发送和抄收次数都有限制。而且电池质量的不稳定也成为脉冲式远传表{zd0}的隐患。另外，脉冲累加容易受到外界干扰，容易误发/漏发脉冲信号，如强磁、震动、水锤等，都造成电子计量不准确。 因此作为阶梯水价的实施方案，脉冲式远传表硬伤太多，隐患太大。
可见，并不是所有的远传表都适合实施阶梯水价管理方案。只有符合以下几个特点的远传表，才能真正作为阶梯水价实施方案的工具。 {dy}：可任意设定时间抄表：集中器可以接受计算机下发的命令，在固定的时间自动抄收表内数据，并存储在集中器中。 第二：可随时手工抄表：集中器可以接受计算机下发的命令，实时抄收表内数据，并上传给计算机。 第三：一次抄表成功率达到99%，定时抄表成功率{bfb}。 第四：xx字轮不确定状态，无读数盲区，确保抄收的数据{jd1}xx。
这种以远传表为计量工具，以远程抄表为数据传输方式的阶梯水价实施方案，既可以通过远传表保证用水计量的准确性，又可以通过远程抄表保证用水数据的及时性，是目前最适合的阶梯水价实施方案。 方案示意图见图10。
而作为xx符合以上四点要求的远传表的代表——无盲区无源直读表，可以说是目前实施阶梯水价方案{zh0}的选择。 直读式远传水表出现较晚，但技术更先进。其原理是利用光电、电阻或数字识别技术，判断水表数字轮的位置，直接从数字轮读取用水量；由于直读式远传水表一般通过外部间歇式供电，平时工作不需电源，故又称无源直读表。 其优点是：水表无需内置电池，仅在抄表时从外部供电；直接读取，易于验证机械读数与电子读数的一致性；工作时间短，抗干扰能力强，抄表成功率、可靠性更高。而直读表中的一款无盲区无源直读表，更是其中的佼佼者，除了具备上述所有特点外，还解决了直读表的读数盲点问题。使阶梯水价的准确性更上一个台阶。 为了实现阶梯水价，直读式远传表的集中器也需配备相应的功能。 集中器内部具备时钟及备用电池，可保证时间准确,必要时也可人工校对；集中器可设定任意时间自动抄表，例如每月30日，也接收指令随时抄表；集中器配备大容量存储器，可将数据长时间存储，等待再次读取或核查。
无源直读表为阶梯水价准备了完善有效的实施方案，由大量结算终端和统一的数据服务器构成。 无源直读表安装在用户管道上，完成用户用水量的准确计量，通过RS-485有线远传数据通道将无源直读表和数据集中器连接起来。当需要抄取数据时，数据集中器给无源直读表供电，并发送抄表指令，这时直读表对机械度轮上的数据进行采集，并将采集的数据返传回数据集中器，由数据集中器对各个直读表的计量数据进行保存。保存在数据集中器中的用水量数据，由自来水公司按照一定的时间周期，通过使用手持抄表器将用水量数据全部抄回到自来水公司的抄表网点。 在自来水公司的抄表网点，有一个局域网的抄表收费平台，不同的终端可以完成不同的业务，在手持接入终端可以将手持机中的数据导入到数据库，在人工录入终端可以将抄表工手工抄收的机械表读数录入到数据库，这样就能够保证兼容尚在使用的机械表用户。 业务终端用来办理用户的开户、销户、信息修改设置、换表等业务流程，缴费终端则负担着最核心的任务——为用户结算水费。缴费终端调用服务器数据库里存储的各月抄收上来的用水量，通过阶梯水价的计算公式，计算出用户应缴纳的费用，为用户进行水费缴纳结算，并通过打印机打印xx和各种统计报表。 还可以在自来水公司建立一个广域网的抄表数据平台，将所有的抄表网点全部通过网络连接起来，在自来水公司建立一个管理中心，保存所有用户的用水量数据以及缴费数据。 管理中心采用双服务器+磁盘阵列的方式组成管理软件平台。服务器采用主备机方式，当主服务器出现故障时，程序能够立即切换到备服务器运行，这样就能保证整个系统运行的实时性。
图10 （直读式远传表阶梯水价方案示意图）
6、总结 水资源需要所有人共同珍惜和保护，工欲善其事，必先利其器，保护水资源、珍惜水资源就是我们要善的事，而阶梯水价就是我们要利的器。相信阶梯水价方案一定可以造福广大人民，造福整个世界。
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