企業(yè)“一卡通”水控子系統(tǒng)設(shè)計與研究

　　摘 要：作為“一卡通”的一個子系統(tǒng)，水控管理系統(tǒng)是為了控制用水量、避免目前無限制用水所造成的水資源的浪費(fèi)。本文對水控系統(tǒng)的硬件連接方式，水控系統(tǒng)前端設(shè)備和后端軟件的功能設(shè)計，系統(tǒng)安全保護(hù)措施，終端數(shù)據(jù)保護(hù)等幾方面進(jìn)行了闡述。
　　關(guān)鍵詞：水控系統(tǒng) 連接方式 功能分析 安全保護(hù)
　　中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　?1 引言
　　在企業(yè)范圍內(nèi)，凡有現(xiàn)金、票證或需要識別身份的場合均采用一卡來完成，稱為“一卡通”。 “一卡通”系統(tǒng)是數(shù)字化企業(yè)的重要組成部分，是數(shù)字化企業(yè)中信息采集的基礎(chǔ)工程之一，對企業(yè)的管理和決策支持具有重大意義。其中包括：食堂消費(fèi)、水控、門禁、考勤、停車場、通道、會議簽到、進(jìn)出管理等。實現(xiàn)“一卡在手，走遍企業(yè)”、“一卡通用、一卡多用”的目的。
　　我國是一個嚴(yán)重缺水的國家，水資源的保護(hù)及節(jié)約具有特殊的重要意義，限時供水和水價上調(diào)已經(jīng)是悄然出現(xiàn)在我們身邊，如何既保障正常用水，同時避免不必要的浪費(fèi)，已經(jīng)成為各方各面關(guān)注的問題。水控管理系統(tǒng)是為了控制用水量、避免目前無限制用水所造成的水資源的浪費(fèi)，實現(xiàn)節(jié)約用水，科學(xué)收費(fèi)、高效管理的目的。在澡堂安裝水控機(jī)，采用非接觸式IC卡作為電子錢包，可以在全企業(yè)使用，按用水時間收費(fèi)，收費(fèi)費(fèi)率可以根據(jù)企業(yè)要求進(jìn)行自由調(diào)整。通過管理軟件進(jìn)行設(shè)備參數(shù)設(shè)置、消費(fèi)數(shù)據(jù)采集及查詢、統(tǒng)計、報表、結(jié)算等處理。該系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用主要是解決提高用水效率，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)核算，使每一滴水都能發(fā)揮它的最大作用，其主要經(jīng)濟(jì)效益主要來源于節(jié)水、節(jié)約這部分水的加熱能耗（燃汽、燃煤或電等）。
　　整個水控管理系統(tǒng)由中央處理部分、數(shù)據(jù)采集部分、前端設(shè)備部構(gòu)成。中央處理部分實現(xiàn)授權(quán)卡的發(fā)放、存款、掛失、注銷、卡片回收、數(shù)據(jù)的整理、統(tǒng)計、查詢、打印等功能。數(shù)據(jù)采集部分（聯(lián)網(wǎng)型）采用聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，增大采集記錄數(shù)，查看消費(fèi)明細(xì)。
　　?2 水控系統(tǒng)硬件連接方式設(shè)計
　　水控系統(tǒng)硬件連接方案有四種：全脫機(jī)型，門禁方式聯(lián)機(jī)型，中繼方式聯(lián)機(jī)型以及單獨門禁型。
　　全脫機(jī)型，應(yīng)用范圍：公寓型浴室和集中型浴室。 操作流程：在水控機(jī)上靠卡即預(yù)扣設(shè)定水費(fèi)，電磁閥打開出水，如需暫停則再靠卡，即停水停止計費(fèi)，并將多扣金額寫回卡上；如需再用，再在水控機(jī)上靠卡即預(yù)收設(shè)定水費(fèi)，電磁閥打開出水。每臺水控機(jī)將累計消費(fèi)金額，消費(fèi)金額由采集卡來收集；統(tǒng)一在計算機(jī)中生成財務(wù)報表。
　　門禁方式聯(lián)機(jī)型，應(yīng)用范圍：集中型浴室。操作流程：先到浴室門口在門禁型管理器上靠卡后，門禁型管理器顯示剩余龍頭，指定龍頭號，卡上余額，顯示時間；進(jìn)入浴室，不用帶卡到水龍頭前，只須找到指定的龍頭號；在指定龍頭的水控器上擋一下紅外線探頭即顯示預(yù)扣設(shè)定水費(fèi)，并控制電磁閥打開，水龍頭出水，顯示的預(yù)扣設(shè)定水費(fèi)開始倒計，用完停水；中途如需停用擋一下紅外線探頭則關(guān)閉電磁閥，水龍頭斷水；洗完后，到浴室門口，在門禁型管理器上再靠卡后，將剩余的預(yù)扣設(shè)定水費(fèi)寫回卡上。
　　中繼方式聯(lián)機(jī)型，應(yīng)用范圍：公寓型浴室和集中型浴室。操作流程：在水控機(jī)上靠卡（不用將卡一直放在水控器上，只要靠一次）即顯示預(yù)扣設(shè)定水費(fèi)，并控制電磁閥打開，水龍頭出水；顯示的預(yù)扣設(shè)定水費(fèi)開始倒計，用完停水；中途如需停用再次靠卡則關(guān)閉電磁閥，水龍頭斷水，并將剩余的預(yù)扣設(shè)定水費(fèi)寫回卡上；如需再用，則再次靠卡。
　　單獨門禁型方式：應(yīng)用范圍：集中型浴室。操作流程：先到浴室門口在門禁型管理器上靠卡后，門禁型管理器顯示剩余龍頭，指定龍頭號，卡上余額，顯示時間；并開始計時收費(fèi)（浴室里不安裝水控器）。進(jìn)入浴室，不用帶卡到水龍頭前，只須找到指定給你的龍頭號。洗完后，到浴室門口在門禁型管理器上再靠卡后，將剩余的預(yù)扣設(shè)定水費(fèi)寫回卡上。
　　?3 水控系統(tǒng)主要功能設(shè)計
　　水控系統(tǒng)可按不同的用戶身份設(shè)置不同控水模式（計量或計時），不同的營業(yè)水價。系統(tǒng)可以實現(xiàn)帳戶查詢，發(fā)卡開戶、撤戶、掛失、解掛、換卡、補(bǔ)助等功能，并可按身份劃分不同的透支限額。實現(xiàn)功能強(qiáng)大的營業(yè)統(tǒng)計分析，提供日、周、月報表。系統(tǒng)可自動識別持卡人卡的合法性，根據(jù)卡內(nèi)帳戶信息決定是否允許消費(fèi)。可由使用單位設(shè)置一個最低消費(fèi)額，低于則不能使用。對未注冊卡或非法卡拒絕消費(fèi)，同時顯示提示信息。系統(tǒng)具有掛失操作員口令、管理員口令、權(quán)限分級、報表防偽、合法糾錯、誤操作恢復(fù)及提醒警示。水控機(jī)能自檢，各種狀態(tài)或故障能自檢顯示，水控機(jī)不工作時，采用休眠狀態(tài)。
　　1）前端水控機(jī)、閥門主要功能 水控機(jī)操作界面簡單，易學(xué)易操作，消費(fèi)者只要刷卡（選擇閥門）就可以控制開關(guān)水；數(shù)碼屏顯示用戶消費(fèi)金額，更新延時由管理軟件對每臺設(shè)備進(jìn)行設(shè)定。設(shè)備設(shè)置：設(shè)備剛開始使用時，必須用水控設(shè)置卡對設(shè)備進(jìn)行初始化，主要針對網(wǎng)絡(luò)狀況設(shè)置通訊波特率、設(shè)備起始號等?？刂崎_關(guān)：用戶消費(fèi)時，按開關(guān)可控制水控機(jī)閥門，當(dāng)閥門關(guān)閉，相應(yīng)停止更新消費(fèi)值，反之，繼續(xù)更新消費(fèi)值。消費(fèi)安全機(jī)制：水控機(jī)通過管理軟件設(shè)置，Q4qqf/d2C1zzrEqPOHJCJQ==可識別“偽卡”、“掛失卡”、“過期卡”等。
　　2）后端管理軟件主要功能 監(jiān)控前端水控機(jī)：通過后臺管理軟件可實現(xiàn)對前端水控機(jī)的控制，查詢前端水控機(jī)的消費(fèi)情況，監(jiān)控前臺水控機(jī)的狀態(tài)，提示操作員進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)。數(shù)據(jù)通訊：此功能主要負(fù)責(zé)準(zhǔn)實時采集前端水控機(jī)的消費(fèi)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)處理，保證前端水控機(jī)數(shù)據(jù)與后臺數(shù)據(jù)庫相一致。實時操作：實時校正前端水控機(jī)的時間，并下載臨時黑名單數(shù)據(jù)到水控機(jī)，保證掛失生效的及時性。設(shè)備信息維護(hù)：主要對每臺水控機(jī)設(shè)備信息進(jìn)行維護(hù)，建立設(shè)備基礎(chǔ)信息使之與前端水控機(jī)相對應(yīng)，如：消費(fèi)間隔時間、消費(fèi)單價、網(wǎng)點號、設(shè)備類型等。明細(xì)查詢：本功能提供水控明細(xì)與匯總數(shù)據(jù)，為各種決策提供詳實有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。
　　?4 系統(tǒng)安全保護(hù)措施設(shè)計
　　1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。水控機(jī)可實現(xiàn)連網(wǎng)和脫機(jī)兩種使用方法。脫機(jī)操作：水控機(jī)可以實現(xiàn)真正的脫機(jī)操作，其匯總、掛失均可脫網(wǎng)進(jìn)行；由于水控機(jī)存儲量很大，可存儲幾萬條交易信息。且智能卡上可存儲信息，所以消費(fèi)過程可以在水控機(jī)和智能卡之間完成，從而使設(shè)備不依賴于網(wǎng)絡(luò)。聯(lián)網(wǎng)操作：系統(tǒng)也可以通過485通訊的方式將所有的水控機(jī)和計算機(jī)軟件連成一個網(wǎng)絡(luò)。通過軟件下載參數(shù)、掛失卡片、上載數(shù)據(jù)等功能，網(wǎng)絡(luò)即使有故障，系統(tǒng)脫機(jī)仍能正常運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時，可對水控機(jī)實時監(jiān)控并采集數(shù)據(jù)，提高設(shè)備使用效率及管理效率，例如掛失功能，只需在微機(jī)上發(fā)出一條指令即可完成。
　　2）布線保護(hù)。采用并聯(lián)方式布線，單臺水控機(jī)發(fā)生故障，對其他水控機(jī)不產(chǎn)生影響。在控制器出來的線是四芯屏蔽線，一對電源線、一對通訊線，利用屏蔽線可以防止外界信號對系統(tǒng)的干擾。其中一對控制線和電磁閥相連，電源線和控制線一起布到總控制處，通訊線布到操作機(jī)房，統(tǒng)一管理。
　　3）斷電保護(hù)。系統(tǒng)配備大型UPS延時電源，將控制器出來的線接到變壓器上，變壓器和UPS電源連接，UPS在直接接到220V電源上，水控制器內(nèi)有可充電式后備電源，當(dāng)停電時可作直接轉(zhuǎn)換供電。
　　4）數(shù)據(jù)存儲安全可靠。為確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，產(chǎn)品在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計上嚴(yán)格遵循金融系統(tǒng)安全規(guī)范，實現(xiàn)水控機(jī)終端機(jī)、管理器、管理計算機(jī)“三位一體”數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，從三個層面采取了數(shù)據(jù)保護(hù)措施對系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密防護(hù)。即使水控機(jī)電路損壞或機(jī)器損毀，存儲芯片亦能保存數(shù)據(jù)達(dá)10年以上。
　　
　　5）計算機(jī)數(shù)據(jù)庫保護(hù)。計算機(jī)數(shù)據(jù)按日自動備份，重要數(shù)據(jù)庫永久保存。計算機(jī)、終端的操作流程和每筆交易均作詳盡記載，為數(shù)字化管理提供最直接的數(shù)據(jù)支持?？蛻艨梢栽谟嬎銠C(jī)上完成系統(tǒng)的管理，為客觀評價資源節(jié)約提供完整的數(shù)據(jù)。給決策者提供決策的信息，也可以和其他一卡通系統(tǒng)兼容，達(dá)到資源共享的效果。每日備份的數(shù)據(jù)庫在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可以完全恢復(fù)到以前的狀態(tài)。
　　?5 終端數(shù)據(jù)保護(hù)設(shè)計
　　一般智能卡系統(tǒng)都采用有源器件（如3.6V鋰電池等）維持底層數(shù)據(jù)存放。水控系統(tǒng)數(shù)據(jù)控制器可采取無源器件的保護(hù)方式，可永久保存數(shù)據(jù)，避免電源器件故危及數(shù)據(jù)安全。存儲數(shù)據(jù)芯片采用串行芯片抗干擾性高、無需內(nèi)置鋰電數(shù)據(jù)可靠性高。水控機(jī)對原始數(shù)據(jù)的存儲確保數(shù)據(jù)的安全性，芯片可保存數(shù)據(jù)10年以上。系統(tǒng)中安裝光電隔離保護(hù)裝置，確保在高壓、雷擊、短路等不可避免事件發(fā)生時水控機(jī)的數(shù)據(jù)安全，即使以上事件發(fā)生時僅損壞系統(tǒng)的光電隔離裝置而不損壞水控機(jī)的數(shù)據(jù)。
　　針對數(shù)據(jù)通訊過程中可能受外界環(huán)境干擾，產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)出錯等情況，特設(shè)了底層數(shù)據(jù)不限次數(shù)重復(fù)收集的黑匣子對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，確保計算機(jī)數(shù)據(jù)在意外丟失或出錯的情況下能修復(fù)還原。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，不同權(quán)限的操作員可操作不同安全等級的數(shù)據(jù)庫，并且采用高安全性的加密算法對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，使得作弊者無法對數(shù)據(jù)進(jìn)行纂改。
　　對于聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)，采用實時卡片掛失，掛失信息在確認(rèn)后1秒內(nèi)下傳給所有終端機(jī)。掛失卡數(shù)量可達(dá)六萬條以上，掛失可以采用獨有的廣播下載功能，大大縮短了時間，以最短時間、最大限度地避免了被竊用，保護(hù)了持卡人的利益。如果系統(tǒng)采用完全的電子錢包的形式，可以用系統(tǒng)卡完成掛失信息的傳遞。
　　水控機(jī)在設(shè)計時就考慮到使用的環(huán)境，所以防水實驗將是非常重要，在設(shè)備成型時縫隙之間有防水膠墊，同時利用膠水將縫隙密封，防止蒸氣和水進(jìn)入控制器內(nèi)損壞設(shè)備。
　　?6 結(jié) 語
　　由于目前許多地方用水的環(huán)境比較惡劣，許多地方節(jié)約水資源比較困難，應(yīng)從實際出發(fā)，加強(qiáng)水控系統(tǒng)的實用性、安全性、耐用性?？梢赃M(jìn)一步擴(kuò)大水控機(jī)使用環(huán)境：有水龍頭流水的場所都可以利用控制器達(dá)到節(jié)水的目的，如：浴室、集體和個人公寓等場所使用，設(shè)計時充分考慮設(shè)備的防水性、安全性、實用性和可操作性等方面的性能。水控機(jī)由機(jī)房或變電處的專用電源供電柜（220V變?yōu)?2V）統(tǒng)一供電，節(jié)水控制機(jī)和節(jié)水閥采用交流12V的安全電壓，沒有高壓和220V交流電壓，保證使用者的安全，電磁閥采用低能耗線圈，保證以較低電流工作。水控機(jī)外殼應(yīng)使用防水材料設(shè)計，數(shù)據(jù)線的出入口使用防水接頭，在底蓋和上蓋之間使用橡膠圈先壓在結(jié)合處的槽內(nèi)，橡膠槽采用迷宮型設(shè)計。布線要求和裝修同步進(jìn)行，將線路走在墻內(nèi)最好，起到安全的作用，如果無法改造墻體，可以利用管道布線。對每臺水控機(jī)均單獨設(shè)置水量與時間之比，轉(zhuǎn)化為按照時間計算收費(fèi)的模式，根據(jù)客戶水壓和管徑不同設(shè)置流量和時間對應(yīng)表。和水控機(jī)連接的電動閥在選擇上應(yīng)注重耐用性、安全性、防水性以及經(jīng)濟(jì)性。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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