智能IC卡水表核心技術(shù)的突破

   為解決上面提到的抄表收費(fèi)問(wèn)題，用戶使用的計(jì)量水表應(yīng)該能計(jì)量水流量，同時(shí)可以對(duì)水流量進(jìn)行記錄分析，根據(jù)水量及交費(fèi)信息控制閥門，決定用戶是否可以繼續(xù)用水。所以計(jì)量水表必須有智能控制，因此我們稱其為智能水表。

   智能基表結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

   １．閥門的設(shè)計(jì)

   閥門是智能水表的關(guān)鍵部件，要求壓力損失小、體積小、功耗低。壓力損失要達(dá)到中國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ＣＪ／Ｔ１３３－２００１《ＩＣ卡冷水水表》中規(guī)定的≤０．１Ｍｐａ的要求，且智能水表通常只能用電池供電，而且要求長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。如果功耗大，只能采用大容量電池，不僅增加了成本，而且智能表體積也必須增大；況且電池瞬間供電能力有限，功耗大到一定程度增加電池容量也不能解決問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家采用先導(dǎo)閥，也有的采用陶瓷閥、普通球形閥。先導(dǎo)閥安裝簡(jiǎn)單，功耗低，但是壓力損失一般很難達(dá)到中國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且先導(dǎo)小孔容易被雜物堵塞造成閥門失效。陶瓷閥為達(dá)到壓力損失的要求必須增大面積，在增大面積的同時(shí)功耗也隨之增大。普通球形閥也因?yàn)楣奶蠛茈y得到廣泛的應(yīng)用。我們?cè)谏钊胙芯康幕A(chǔ)上，開發(fā)出了一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的浮動(dòng)式球閥，由于采用的是球閥，故解決了ＩＣ卡表普遍存在的壓力損失大的問(wèn)題，又由于采用的球閥是經(jīng)過(guò)了改進(jìn)的浮動(dòng)式的結(jié)構(gòu)，所以開關(guān)閥的功耗較小。這種球閥的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：球閥無(wú)預(yù)緊力，壓力轉(zhuǎn)移到了聚四氟乙烯閥墊上，從而達(dá)到了既保證密封又能輕松開關(guān)閥的目的。經(jīng)測(cè)試，我們的球閥在２Ｍｐａ的水壓下，其*大轉(zhuǎn)矩也不會(huì)超過(guò)１０ｋｇ·ｃｍ。在通常的水壓０．２～０．５Ｍｐａ時(shí)，開關(guān)閥的電流小于１００ｍＡ。

   ２．脈沖采樣技術(shù)的應(yīng)用

   目前ＩＣ卡水表中普遍采用干簧管加磁鋼的發(fā)訊裝置，易誤發(fā)信號(hào)，易受外界磁場(chǎng)干擾，我們研制了一種輕觸發(fā)力的微動(dòng)開關(guān)加凸輪的發(fā)訊裝置，這種發(fā)訊裝置經(jīng)過(guò)近２０萬(wàn)次的試驗(yàn)，無(wú)一次誤發(fā)或不發(fā)訊號(hào)，也不影響水表的示值誤差性能。所以說(shuō)，它是一種既不誤發(fā)信號(hào)又能防外界磁場(chǎng)干擾的新型發(fā)訊裝置。
　　
   ３．考究外形設(shè)計(jì)

   目前大多數(shù)ＩＣ卡水表采用水表基表加電路控制閥門的分體連接結(jié)構(gòu)，只要將水表基表裝上發(fā)訊裝置再與單獨(dú)制造的閥門采用螺紋連接方式連接起來(lái)，就構(gòu)成了ＩＣ卡水表，制造工藝簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是由于采用分體連接，連接部分又是采用螺紋，而在安裝水表時(shí)，一般也是采用螺紋連接，所以若安裝時(shí)操作不當(dāng)，容易使分體連接的ＩＣ卡水表在連接處發(fā)生松動(dòng)，造成漏水，影響了ＩＣ卡水表的正常使用。再者，由于采用螺紋連接，所以在分體連接中會(huì)產(chǎn)生這樣的困難，即既要擰緊螺紋，又要使連接部分的方向一致（如水表的度盤和閥門的電磁鐵都朝上），這就產(chǎn)生了一個(gè)制造工藝的問(wèn)題。還有是整表的長(zhǎng)度問(wèn)題，這些表閥分體連接的ＩＣ卡水表大多比原來(lái)同口徑的機(jī)械式水表要長(zhǎng)，這就出現(xiàn)了這樣的問(wèn)題，若要將原來(lái)的機(jī)械式水表換成ＩＣ卡水表，必須鋸斷原來(lái)裝表處的水管，重新在鋸斷的水管上鉸出螺紋，才能安裝ＩＣ卡水表，而這在實(shí)際操作中又是很麻煩的，甚至在有的場(chǎng)合是很困難的，因此，這種長(zhǎng)方體的ＩＣ卡水表只能用在新建住宅中且與其他表的互換性（在長(zhǎng)度上）很差，當(dāng)然也就制約了它的推廣應(yīng)用。把智能表ＩＣ卡設(shè)計(jì)成表閥一體，與普通機(jī)械式水表長(zhǎng)度一樣，則**解決了分體連接漏水問(wèn)題以及安裝規(guī)格問(wèn)題。

   智能基表功能的提高

   １． 計(jì)數(shù)精度

   水流量流過(guò)水表，水表進(jìn)行一個(gè)基本單位的記錄與處理的流量稱為計(jì)數(shù)精度。精度高實(shí)現(xiàn)困難，代價(jià)高；精度低會(huì)造成計(jì)費(fèi)不**。根據(jù)水的單價(jià)，以及管理部門的結(jié)算習(xí)慣，計(jì)量精度為１／３０立方米。
　　
   ２． 數(shù)據(jù)**性

   基本采樣機(jī)構(gòu)采用供水部門長(zhǎng)期應(yīng)用的二級(jí)水表，數(shù)字化的計(jì)數(shù)應(yīng)與二級(jí)水表相同，實(shí)測(cè)１０萬(wàn)個(gè)基本脈沖，二者讀數(shù)相同。

   ３． 數(shù)據(jù)安全性

   掉電保證數(shù)據(jù)不丟失，掉電保證關(guān)閉閥門， 一表一卡，數(shù)據(jù)傳遞加密。
　　
   ４． 表容量設(shè)計(jì)

   等同采用的模擬基表，總處理流量１０萬(wàn)立方米。
　　
   ５． 無(wú)故障使用時(shí)間
　　
   目前水管理部門制定的檢定周期為３—５年，各項(xiàng)設(shè)計(jì)應(yīng)保證不出故障情況下連續(xù)工作６年以上。主要考慮電源，單節(jié)電池供電，采用２Ａｈ高能鋰電池，保證在２０千克壓力下正常開閥，保證６年以上工作時(shí)間。
　　
   ６．操作設(shè)計(jì)
　　
   為使用戶方便使用水表，設(shè)計(jì)液晶顯示界面，顯示用水信息，應(yīng)有購(gòu)水信息、已用水量信息、剩余水量信息、閥門狀態(tài)、電池狀態(tài)。為了節(jié)電液晶顯示通常是關(guān)閉的，只有插卡后才顯示。為避免意外事故影響用水，應(yīng)該在系統(tǒng)不正常時(shí)有告警提示，除了液晶顯示的提示外，關(guān)閥是更可以引起用戶注意的方式。剩余水量不足，關(guān)閥提示，用戶注意到后可以插入ＩＣ卡觀察液晶顯示判斷閥門狀態(tài)，同時(shí)閥門打開。電量不足關(guān)閥提示，用戶注意到后可以插入ＩＣ卡觀察液晶顯示判斷狀態(tài)，同時(shí)閥門打開。

   ＩＣ卡的選擇

   目前ＩＣ卡在連接方式上分有接觸式和非接觸式兩種，非接觸式卡操作時(shí)不用直接連，使用方便，但是存在功耗大，不是非常穩(wěn)定等因素，接觸式卡必須在水表上設(shè)計(jì)插槽，不如非接觸式卡方便，而且插槽容易受損。但是，考慮到功耗與穩(wěn)定性等因素，還是采用接觸式卡。

   ＩＣ卡種類上主要有ＣＰＵ卡、加密卡、存儲(chǔ)卡，綜合考慮成本、安全等因素，建議采用ＳＬＥ４４４２加密卡，配以加密算法，保證數(shù)據(jù)安全。

   管理軟件的設(shè)計(jì)

   １． 基本功能

   管理計(jì)算機(jī)可以記錄管轄的各個(gè)智能水表信息，記錄用戶信息，將水表信息與用戶信息對(duì)應(yīng)，將卡與表一一對(duì)應(yīng)?？梢詫?duì)卡操作，將購(gòu)水信息寫在卡內(nèi)，可以讀出卡的信息。

   ２．統(tǒng)計(jì)功能

   管理計(jì)算機(jī)可以對(duì)單個(gè)用戶的一定時(shí)間內(nèi)的購(gòu)水及用水狀況進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)。通過(guò)輸入用戶姓名或身份證號(hào)碼，可以查詢相關(guān)信息?？刹樵兦懊妫保按蔚馁?gòu)水情況及用水情況。
　　
   在管理計(jì)算機(jī)上可以對(duì)整個(gè)管轄范圍內(nèi)的用水狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；可以進(jìn)行維修記錄，對(duì)每次維修過(guò)程結(jié)果進(jìn)行記錄；可以進(jìn)行告警統(tǒng)計(jì)，標(biāo)記出長(zhǎng)時(shí)間用水遠(yuǎn)低于平均用水量的用戶，供管理部門查詢分析。
　　
   管理者登錄進(jìn)行記錄，管理員分級(jí)別進(jìn)行操作，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)使用。
　　
   ３．軟件使用環(huán)境
　　
   編程語(yǔ)言：Ｃ＋＋
   應(yīng)用環(huán)境：ＷＩＮＤＯＷＳ９８，
   ＷＩＮＤＯＷＳ２０００
   *低要求計(jì)算機(jī)配置：５８６以上ＣＰＵ，３２Ｍ以上內(nèi)存，１００Ｍ以上硬盤