丹東思凱電子發(fā)展有限責任公司 李曉明
摘要 IC卡水表是改變傳統(tǒng)的人工查表收費方式，實現(xiàn)自動計費的最佳計量器具。丹東思凱公司的IC卡表應(yīng)用已有近十年的歷史，在IC卡表應(yīng)用 方面有一定的經(jīng)驗，希望我們的經(jīng)驗?zāi)転镮C卡水表的良性發(fā)展做出貢獻。
關(guān)鍵詞 IC卡水表 設(shè)計問題 使用建議
引言
在我國，公用事業(yè)收費基本上是一直延用著原始的入戶查表收費的方式進行的，隨著人民生活水平、住宅條件的改善及改革開放的深入，這種方式的弊端越來越突出。具體表現(xiàn)在：
1、入戶難，平時人們都上班，查表收費只能在休息時間進行，影響人們休息。百姓家中都有不同程度裝修，進戶很不方便，有些高檔住宅根本就不開門。假冒查表人員入室搶劫現(xiàn)象時有發(fā)生。
2、查表收費人員工作條件差，效率低，勞動強度大。
3、查表收費人員管理費用過高，以水表為例，有些民用水表是幾家共用的，而我國是一個嚴重缺水的國家，為實現(xiàn)節(jié)水，建設(shè)部已確定水表計量查表收費要到戶，為兩步計價做準備。但要查表到戶，僅北京市就要增加2000多人的查表收費人員，每年增加人工費用4000萬以上。
4、用戶和查表收費人員聯(lián)合作弊，拒交費現(xiàn)象時有發(fā)生，造成費用的流失，漏失率居高不下。
正是在這種情況下，我公司研制了IC卡水表，使用IC卡水表完全可以解決上述問題。
一、IC卡水表
IC卡水表是采用國際上最新的微功耗大規(guī)模集成電路、專用的低功耗閥門和先進的表面貼裝工藝精工制造的新一代水表。它集用戶預(yù)付費、水表自動計費、狀態(tài)報警提示和防止竊用等功能于一體，是適應(yīng)用水管理現(xiàn)代化的最佳計量器具。
IC卡水表主要由中央控制單元、發(fā)訊水表、閥門、IC卡讀寫單元、顯示單元等幾部分構(gòu)成。構(gòu)成示意圖如下：
用戶安裝IC卡水表后，用戶首先在自來水銷售管理部門開戶，將用戶信息如姓名，住址，表類型，表號等寫到管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。然后由管理人員發(fā)具有開戶功能用戶IC卡，使用時，用戶持IC卡到自來水銷售站交錢購水，計算機銷售終端將用戶購買水量寫入IC卡中。用戶將IC卡插入表中，閥門打開，用戶可正常使用水。在使用過程中，IC卡水表會將用水量從預(yù)購量中自動扣除，當預(yù)購量用到所剩的報警值時，表會發(fā)出聲響報警，并關(guān)閥提示，這時需插入用戶卡可開閥，提示用戶需購水。當預(yù)購量全部用完時，供水閥門會自動關(guān)閉，停止供水，用戶需重新持卡購水，并將有量的IC卡插入表，才能恢復(fù)正常供水。IC卡可以反復(fù)使用。
這樣就可以實現(xiàn)免查表、免收費、自動計費和預(yù)收費。
二、在設(shè)計IC卡水表中應(yīng)注意的幾個問題
1、傳感器的選擇
在IC卡水表的設(shè)計中，把機械的流量信號轉(zhuǎn)換成電信號，目前國內(nèi)的解決方案都是采用“干簧－磁鐵”的方式來完成機電轉(zhuǎn)換。
單干簧計數(shù)方式：
共用兩個干簧，一個干簧計數(shù)，一個干簧防磁。如圖所示：
這種方案是繼承了IC卡煤氣表傳感器的使用方法。在正常工作狀態(tài)下，磁鐵只對計數(shù)干簧起作用；如果有外界磁場干擾，防磁干簧動作。但在自來水管道中存在水錘現(xiàn)象。管道系統(tǒng)中，如果發(fā)生液流瞬變流動，管流的流速、壓力等參數(shù)均隨時間變化，其變化幅度取決于管流初始流態(tài)、管系特征、瞬變形成條件等因素。因流速突然變化而引起的一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象，管道將發(fā)生劇烈振動和較大的聲響，這種現(xiàn)象稱為水錘現(xiàn)象。在日常生活中，我們經(jīng)常遇見水管劇烈抖動和發(fā)出聲響的情況，也就是水錘現(xiàn)象。正是這種劇烈的抖動造成了干簧管簧片在很短時間里，頻繁地吸合，發(fā)出大量的脈沖，會產(chǎn)生重復(fù)計數(shù)。再者由于水表傳感器安裝的空間狹小，安裝比較困難，防磁干簧容易產(chǎn)生誤動作。
水錘現(xiàn)象產(chǎn)生原因極其復(fù)雜，與管道內(nèi)壁摩擦力、壓力、液體流速等均有關(guān)系，我們并不能在根本上解決它。但是，我們可以在硬件和軟件上，設(shè)置一定的判斷功能，來濾出多余的脈沖。為了更好的解決這個問題，宜采用雙干簧計數(shù)方式。
雙干簧計數(shù)方式：
共用兩個干簧，都用于計數(shù)。在安裝位置上保證磁鐵每次只能對一個干簧起作用。
當兩個干簧同時閉合時，說明有外磁場干擾，中央處理單元會做出相應(yīng)的處理。
在正常工作時，磁鐵旋轉(zhuǎn)一周，分別作用兩個干簧各一次，算做一次計量。即使有“水錘”現(xiàn)象出現(xiàn)，磁鐵只是對一個干簧起作用。一個干簧反復(fù)開關(guān)，而另一個干簧沒有動作，中央處理單元也不作計數(shù)處理，使這一問題得到很好的解決。
2、閥門的選擇
國內(nèi)外的IC卡水表用控制閥門從驅(qū)動形式的不同，可分為自保持先導型電磁閥和電機閥兩大類。自保持先導型電磁閥具有開、關(guān)閥瞬間通電、功耗低的優(yōu)點，也有先導孔易發(fā)生堵塞、對水壓有一定要求、有一定的壓力損失的缺點，更為嚴重的是經(jīng)過一段時間后，磁鐵會退磁導致閥門失效。電機閥雖然有功耗大的缺點，但有壓損極低、對水壓無要求的優(yōu)點，長期穩(wěn)定性較好，應(yīng)該是IC卡水表的首選。
3、電池的選擇
目前國內(nèi)的IC卡水表（包括IC卡水表、熱量表等）所采用的電源方案基本是兩種：堿性電池和鋰電池。使用鋰電池要考慮到電池的更換問題。國外的表到強檢期后，一般進行強檢或換表，這時可以解決鋰電池的更換問題。但國內(nèi)的表經(jīng)常會超期服役，鋰電池的到期更換將是一個問題，而且還涉及到鋰電池的費用由誰來出的問題。因此設(shè)計的時候應(yīng)考慮選用堿性電池，同時還要保證斷電可靠關(guān)閥。
三、對使用IC卡水表應(yīng)用系統(tǒng)的建議
自來水公司在選擇使用IC卡水表時，應(yīng)注意以下幾個問題：
1、IC卡水表基表的分類與選擇
依據(jù)水表的計數(shù)器是否浸在水中，可分為干式和濕式兩種；依據(jù)流經(jīng)水表葉輪的水流形式可分單流束表和多流束水表。
其各自的特點如下：
1）干式水表
優(yōu)點：由于計數(shù)器無水、隔離，可保持刻度盤清潔。
缺點：由于干式水表采用磁傳動，如果水中有磁屑、鐵屑及臟物，則浸在水中的下磁軛處易吸上鐵磁性雜質(zhì)、或因退磁等原因造成堵塞，而造成水表計量不準，甚至停表。
2）濕式水表
優(yōu)點：由于濕式水表采用直接傳動，故適用于較差的水質(zhì)，工作壽命長。
缺點：由于計數(shù)器浸在水中，如果水質(zhì)不好，影響讀數(shù)。
3）單流束水表
只有單流束干式水表，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單。但由于流經(jīng)水表的水流以單流束的方式?jīng)_擊葉輪，致葉輪受力不均，存在使用壽命較低的問題。
4）多流束水表
又分為多流束干式水表和多流束濕式水表。
與單流束表相比，由于流經(jīng)水表的水流從葉輪下部進入，形成多流束，故其受力較均勻，因而水表運行平穩(wěn)，且壽命長。結(jié)構(gòu)較單流束表復(fù)雜，成本高。
上述水表都是采用機械傳動，經(jīng)過多級齒輪減速，并且驅(qū)動機械計數(shù)器，這就不可避免的存在由于摩擦力和扭力矩等原因造成現(xiàn)有機械式水表靈敏度低、啟動流量值高、計量精度低的情況。
在制造IC卡水表的過程中，表的選型也是比較困難的事情。濕式表計量精度較高，但影響傳感器的使用壽命，安裝不方便。干式表有利傳感器使用和安裝，但計量精度稍差。我們正在開發(fā)的新型水表－機電結(jié)合非磁性傳感器水表很好的解決了這個問題。
2、系統(tǒng)兼容問題
從引入競爭，提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的角度來說，自來水公司應(yīng)至少選用兩家的IC卡水表。在使用之前應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃好卡結(jié)構(gòu)，考慮好IC卡銷售管理系統(tǒng)的兼容問題，否則會造成日常管理混亂，重復(fù)設(shè)置銷售網(wǎng)點，居民用戶有時不了解情況，常常感到不方便?？紤]好兼容問題還可以擺脫日后對表廠的依賴，自來水公司有更大的主動性，更多的選擇余地。
3、系統(tǒng)安全性問題
1）加強自來水公司內(nèi)部的管理軟件及工具卡的管理，嚴格登記，嚴格管理。首次登錄系統(tǒng)必須采用注冊卡登錄，注冊卡登錄成功后僅可以發(fā)出一張系統(tǒng)管理員卡，系統(tǒng)管理員卡擁有全部操作權(quán)限，應(yīng)嚴格授權(quán)管理，再次進入系統(tǒng)必須以系統(tǒng)管理員卡登錄，并提示插入注冊卡，系統(tǒng)將對注冊卡作清空處理，系統(tǒng)管理員卡登錄后可以發(fā)出中級操作員卡、初級操作員卡，由系統(tǒng)管理員設(shè)定中級操作員、初級操作員各自擁有的權(quán)限，售水站操作員應(yīng)作為初級操作員，IC卡辦操作員可作為中級操作員，主管領(lǐng)導可作為系統(tǒng)管理員。對操作員應(yīng)嚴格管理，以免造成不必要的損失。登錄系統(tǒng)必須插入操作員卡，系統(tǒng)將操作員登錄后所做的操作自動保存到操作員日志中，操作員操作要做到認真負責，操作員每天交接班時應(yīng)認真核對當天發(fā)生的交易數(shù)據(jù)，及時記錄出現(xiàn)的各種異常情況，出現(xiàn)問題或交易數(shù)據(jù)不符應(yīng)及時查找原因，并及時上報主管領(lǐng)導盡快解決，數(shù)據(jù)庫中保存的是用戶檔案信息和重要的交易數(shù)據(jù)，若遭到破壞后果不堪設(shè)想，對數(shù)據(jù)庫應(yīng)定期可靠備份，以免丟失數(shù)據(jù)或回復(fù)數(shù)據(jù)時出現(xiàn)故障。對操作員的違規(guī)操作或蓄意破壞應(yīng)有嚴格的懲治辦法，內(nèi)部管理的規(guī)范化對于保障整個系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要，作為廠家我們建議用戶單位選用專用機以減少不必要的損失，最大限度地保障微機環(huán)節(jié)的可靠性和穩(wěn)定性，我們廠家將與用戶單位密切配合、共同努力，以保障IC卡預(yù)付費表銷售管理系統(tǒng)能在一個管理有序、穩(wěn)定安全的環(huán)境里運行。
2）從安全性方面考慮，建議采用CPU卡，CPU卡表在生產(chǎn)過程中，有一組測試密鑰，到自來水公司后，由自來水公司替換成自來水公司的運行密鑰，可以做到密鑰與廠家完全無關(guān)。采用CPU卡后，最重要、最核心的是密鑰分散及密鑰下裝時的安全管理?，F(xiàn)在，許多城市都在開展“一卡通”工作，就是希望有一張IC卡就可以辦完所有的事，使用CPU卡更利于真正實現(xiàn)“一卡通”。
3）建議IC卡預(yù)付費水表銷售管理系統(tǒng)選用專用機
經(jīng)過幾年來用戶的使用實踐及對常見問題的經(jīng)驗分析，我們總結(jié)出一些在微機銷售管理系統(tǒng)使用方面出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及原因分析，其中可包括以下幾種情況：
① 管理系統(tǒng)軟件與其他應(yīng)用軟件安裝在同一臺機器中，管理系統(tǒng)軟件與這些應(yīng)用軟件共同使用時，若操作不當，有時會造成資源沖突甚至數(shù)據(jù)破壞，如：其它應(yīng)用軟件運行結(jié)束后未完全退出內(nèi)存并釋放串口，造成串口沖突，管理系統(tǒng)軟件無法與讀寫卡器進行通訊，以及后安裝的其它應(yīng)用軟件向系統(tǒng)目錄安裝的組件及控件，覆蓋了本系統(tǒng)已安裝的部分組件及控件，造成本軟件在使用時出現(xiàn)組件及控件版本沖突，無法正常使用。當在用戶機器上卸載其它應(yīng)用軟件時，由于卸載軟件錯誤，造成本軟件的個別組件及控件被損壞，導致系統(tǒng)無法正常使用。
② 有時用戶機器上安裝或下載的一些軟件帶有病毒，當運行本軟件時會被病毒感染，導致用戶無法正常使用，更有甚者還會直接破壞本軟件生成的數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)發(fā)生混亂或數(shù)據(jù)庫驅(qū)動引擎出錯。
③ 有時操作員對其他軟件進行操作時，不小心將本軟件的一些部件破壞甚至刪除，導致系統(tǒng)無法正常使用。
④ 用戶機器操作系統(tǒng)或硬盤等出現(xiàn)錯誤，導致系統(tǒng)無法進入。
