對智能IC卡水表相關(guān)問題的探討及改進創(chuàng)議

郭 輝 劉向陽 李少領(lǐng) 王 娟 卜占成

(1.河北大學，保定 071000；2.河北省計量監(jiān)督檢測院，石家莊 050051)

0 引言

出現(xiàn)于上世紀90年代初的智能IC卡水表，經(jīng)過了近20年的發(fā)展，已日趨成熟且應(yīng)用更加廣泛，與傳統(tǒng)的純機械水表平分市場，隨著物業(yè)管理規(guī)范化，供水智能化，戶用智能水表應(yīng)用更有前景。然而，在實際應(yīng)用中，也會出現(xiàn)一些問題。例如，電池實際使用壽命及其電量耗盡后的更換、水表的防護、規(guī)范化管理等。筆者旨在通過對上述問題的分析，找出相應(yīng)的改進辦法。

1 智能IC卡水表的工作原理及功能

智能IC卡水表一般由基表、電控閥、控制器、顯示屏和電池等構(gòu)成。其工作原理是：用戶需攜帶用戶卡即IC卡(集成電路卡)到購水站繳費購水，工作人員將相應(yīng)水量信息寫入卡中。用戶將新寫入信息的IC卡插入表座或貼在水表卡座上(射頻卡)，等待水表內(nèi)置裝置校驗無誤并獲取水量等信息后拔出或分離，控制器將購水量與表內(nèi)剩余水量(第一次購水時，剩余水量為0)相加并寫入表內(nèi)存儲器，控制電控閥供水。用戶在用水過程中，基表將轉(zhuǎn)換的水量以脈沖或其他形式傳輸?shù)娇刂破?，?jīng)計算后，相應(yīng)的水量信息(已用水量、剩余水量)顯示在液晶顯示屏上，以便用戶能夠及時掌握自己的用水情況。若剩余水量不足時，水表會自動提醒用戶購水，等剩余水量用盡后，即自動關(guān)閉電動閥中斷水的供應(yīng)。

智能IC卡水表具有的基本功能如下：

1)計量用戶用水量；

2)根據(jù)剩余水量，自動執(zhí)行開、關(guān)閥功能；

3)自動報警和自我保護(欠壓、誤操作、人為損壞)功能；

4)通過液晶顯示屏，用戶可及時掌握用水情況。

智能IC卡水表集供水計量、管理等功能于一體，改變了傳統(tǒng)的查表收費模式，開創(chuàng)了“先購水，再用水”的預(yù)付費模式。

2 智能IC卡水表的應(yīng)用問題與改進創(chuàng)議

智能IC卡水表在實際應(yīng)用中，也會出現(xiàn)一些問題。例如，電池實際使用壽命及電量耗盡后的電池更換、水表防護、規(guī)范化管理等。

2.1 電池的使用與更換

對于智能IC卡水表電池，生產(chǎn)廠家一般標稱使用壽命大于6年，采用3.6V鋰電池，且會采用電池密封倉設(shè)計，需技術(shù)人員打開才能維修或更換。由于智能IC卡水表的自我保護功能，電池欠壓后，電控閥會自動關(guān)閉，影響用戶正常用水，若維修或更換不及時，勢必會給用戶帶來極大的不便；另一方面，水表零部件的維修與更換，廠家會收取一定費用及電池成本費。如果電池的維修或更換費用由供水管理部門承擔，那么成批的電池更換費用對于供水管理部門來說，將是很大的負擔；如果由用戶承擔，則其會認為智能IC卡水表是供水管理部門收費依據(jù)，理應(yīng)由供水管理部門承擔，因此不愿承擔，從而給使用帶來困擾。然而這些問題與安裝智能IC卡水表的便于收費與管理的理念相矛盾。

這個問題對智能IC卡水表的推廣帶來一定困擾。筆者認為可以將發(fā)展迅速的無線充電技術(shù)進行改進，應(yīng)用到智能IC卡水表行業(yè)，可以不必拆卸更換電池。

無線充電技術(shù)是基于電磁波感應(yīng)原理及相關(guān)的交流感應(yīng)技術(shù)的一項充電技術(shù)，在發(fā)送和接收端各有一個線圈，發(fā)送端線圈連接有線電源產(chǎn)生電磁信號，接收端線圈感應(yīng)發(fā)送端的電磁信號從而產(chǎn)生電流給電池充電。它有電磁感應(yīng)、無線電波和電磁共振三種實現(xiàn)方式。該技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用在汽車、手機、筆記本電腦等行業(yè)，且市場需求在逐步擴大。

雖然目前無線充電技術(shù)經(jīng)濟成本投入較高，維修費用大，但其在短距離、小功率應(yīng)用方面已較為成熟，而且無線充電設(shè)備磨損率低，占用面積小，技術(shù)含量高，操作方便，且小功率下對人無害。因此筆者認為：一方面，提高電池質(zhì)量并將智能IC卡水表鋰電池加以改進；另一方面，改進智能水表的構(gòu)造型式，避免電池的充電過程對水表計量性能的不良影響，在此基礎(chǔ)上發(fā)展相兼容的無線充電設(shè)備可能成為一個研究方向，甚至進行實際應(yīng)用，從而可以不必拆卸更換電池就能補充電源，給電源續(xù)航，這將會使智能IC卡水表更有市場競爭力。

2.2 智能IC卡水表的防護

在實際生活中，由于使用環(huán)境或用戶對水表的干擾現(xiàn)象(管道井內(nèi)濕度加大使卡座受潮、敲擊水表、用打火器等手段靜電干擾水表、磁干擾等方式)降低IC卡水表的性能，使得水表少計量，甚至不能計量。對于技術(shù)已漸成熟的智能IC卡水表來說，這些影響因素在水表程序設(shè)計中已定義為攻擊，那么在遇到上述行為時，水表程序會驅(qū)動電動閥自動關(guān)閉，切斷水源供應(yīng)，只能等待技術(shù)人員來解決，若情況較嚴重，則不得不更換水表，導致用戶無法正常用水。因此，提高智能IC卡水表的設(shè)計水平、制造質(zhì)量及培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人員安裝和指導用戶正確使用水表是必要的。

同時，采用新的結(jié)構(gòu)型式也是可行的，如分體式構(gòu)造，即智能IC卡水表的控制顯示部分及IC卡槽(射頻水表的感應(yīng)面)通過傳輸電線和機械卡槽方式連接基表，在安裝時將兩者分離，基表與供水管道連接后，采用屏蔽機箱與外界隔離，用戶或技術(shù)人員通過屏蔽箱上的顯示屏掌握水表運行狀態(tài)，這樣可達到對水表計量部分防護的目的。對于現(xiàn)有新建住宅的同樓層或同單元內(nèi)住戶，其水表可集中安裝在樓道內(nèi)的屏蔽箱中(類似許多卡式電表的安裝方式)，這種設(shè)計和安裝方法便于IC卡水表遠傳功能的實施，也便于供水管理部門適時掌握水表的運行情況，及時維護水表，減少因為產(chǎn)品閥門或控制器部分或電池故障等原因而導致的用戶過量用水或無法用水問題，避免糾紛。此外，智能IC卡水表這種結(jié)構(gòu)設(shè)計和安裝方式對于將來可能采用的新充電技術(shù)對多塊電池集中充電的研究與實施也是有幫助的。

2.3 智能IC卡水表的規(guī)范化管理

在我國，戶用水表屬于強制檢定的計量器具，智能水表因其兼有控制功能，在國家檢定規(guī)程及相應(yīng)標準中，對顯示、查詢、提示、控制、保護等功能均提出了相應(yīng)要求。具有相應(yīng)功能的指令卡通過向智能水表發(fā)送相應(yīng)指令，可方便快捷地完成對特定功能的檢測。若需使用初始化卡、指令卡等多種卡片才能完成一次檢驗、檢定過程(不包括個別廠家的智能水表兼具有多種功能)，則需向計量檢定部門提供相應(yīng)的管理卡。如果對智能水表的讀寫卡、系統(tǒng)管理軟件、管理卡、接口協(xié)議等內(nèi)部用戶接口進行規(guī)范，標準計量器具與用戶交互的外部用戶接口與協(xié)議進行規(guī)范，使得智能表輸出規(guī)范化、標準化，智能表檢定裝置采集符合接口規(guī)范的輸出信號即可得到高效甚至全自動的檢定，進而提高企業(yè)出廠檢驗及計量檢定部門的工作效率，當然對于智能表IC卡水表后續(xù)的維護也有很大的益處。這個應(yīng)用前景的實現(xiàn)，需要生產(chǎn)廠家的努力，以及標準化部門對接口、協(xié)議等的規(guī)范化、標準化。

3 小結(jié)

智能IC卡水表經(jīng)過近20年的發(fā)展，其質(zhì)量有了很大提高，隨其應(yīng)用日益普及，日常應(yīng)用中會出現(xiàn)的一些問題，智能IC卡水表生產(chǎn)廠家、相關(guān)科研單位及供水管理部門要發(fā)現(xiàn)并解決這些問題，也是一個長期的過程。上述的一些方法，希望對相關(guān)部門進行智能IC卡水表的研發(fā)和管理有所裨益。

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