基于云服務的智能IC卡水表管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

孫紅軍

摘 要：文章針對現(xiàn)有的智能IC卡分體式水控機，研究一種基于云服務的智能IC卡水表管理系統(tǒng)，對水控機實現(xiàn)計時、計量、單次計時、單次計量收費模式應用，并實現(xiàn)IC的充值、計費、預付費等功能。借助計算機云服務平臺，對水控機的信息實施遠程監(jiān)控，并開發(fā)手機APP無線化遠程監(jiān)控系統(tǒng)。可有效跟蹤設備狀況及用戶個人信息，為客戶提供高質(zhì)量的服務和應用。

關(guān)鍵詞：云服務；IC卡；水表管理系統(tǒng)；APP無線化遠程監(jiān)控

隨著智能IC卡水表在城市的廣泛應用，現(xiàn)有的水表用水信息的獲取已無法滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，人們不能實時地獲取智能IC卡水表的信息。本項目創(chuàng)新開發(fā)了一種智能IC卡水表配套的管理系統(tǒng)的功能設計與實現(xiàn)方法。系統(tǒng)利用采集的數(shù)據(jù)庫維護管理客戶信息以及相關(guān)的歷史記錄，還為客戶提供了實時的信息查詢功能，實時的用戶管理，智能卡的操作，數(shù)據(jù)庫維護，管理權(quán)限以及系統(tǒng)幫助等功能，同時還可以實現(xiàn)計算機云服務平臺，對水控機的信息實施遠程監(jiān)控，并開發(fā)手機APP無線化遠程監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時地獲取智能IC卡水表的信息。

1 管理系統(tǒng)原理及組成

智能IC卡水表配套的管理系統(tǒng)的工作原理是以智能終端卡為媒介，刷卡進行消費，在智能終端可進行如卡充值、數(shù)據(jù)信息反饋等。系統(tǒng)還借助終端PC機將用戶及水表的有關(guān)資料集成在一張IC卡上，水表的數(shù)據(jù)存儲單元讀取IC卡上的資料，當客戶資料核實正確無誤，水閥門就會自動打開供水。系統(tǒng)可根據(jù)使用的水量，利用已經(jīng)設置好的數(shù)學函數(shù)模型計算出費用，該費用會被自動扣除。當用戶的購水余額少于系統(tǒng)模型中設置的余額時，則通過水閥門自動停水。待用戶再次購水后，再次將IC卡資料輸入數(shù)據(jù)存儲單元，則恢復供水[1]。

智能IC卡水表管理系統(tǒng)借助強大的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)了用戶資源共享功能，對用戶數(shù)據(jù)進行集中管理。其系統(tǒng)硬件控制原理如圖1所示。

1.1 IC卡管理系統(tǒng)軟件

智能IC卡管理系統(tǒng)軟件主要包括以下幾大部分：IC卡的用戶管理、卡值的預繳費、大數(shù)據(jù)管理、自動計費（可階梯式水價，計劃用水，超計劃用水等功能計費）、終端刷卡機。其中管理軟件流程主要由系統(tǒng)主程序、掉電中斷子程序、信號檢測中斷子程序和IC卡中斷子程序組成。工作流程原理是主程序控制水量多少及電閥門判斷。系統(tǒng)處于低功耗的睡眠狀態(tài)，當表內(nèi)剩余水量少于系統(tǒng)設定水量時，表內(nèi)蜂鳴器發(fā)出報警提示音，提醒用戶水量剩余不多，需要充值充卡購水。當表內(nèi)剩余量為0時，切斷電閥門，停止對用戶供水，從而實現(xiàn)用水必須先交費的模式。為對客戶實施更加人性化的服務，系統(tǒng)可設置VIP用戶，先預用水一定數(shù)值再結(jié)算模式[2]。

1.2 智能IC水表管理系統(tǒng)組成

智能IC水表管理系統(tǒng)是由普通基表或電子水表及管理系統(tǒng)組成。從安裝形式上可分為一體式和分體式。再圍繞系統(tǒng)微控制單元（Microcontroller Unit，MCU）控制器，搭建電動水閥、射頻IC卡單元、流量信號及數(shù)據(jù)采集單元和相應的IC卡管理機配合使用組成。

該智能水表的MCU控制電路需在原水表的基礎上重新設計控制盒并與水閥組裝在一起。它由水表、電控閥門及智能MCU控制器3個基本部分組成。系統(tǒng)使用大容量的加密IC，卡中可存儲用戶的個人信息和用水數(shù)據(jù)。我們選取低功耗的MSP430系列的控制器，降低整個系統(tǒng)的功耗，減少開發(fā)周期，節(jié)約成本，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且加入了人性化設計理念，不但能實現(xiàn)預付費，還能實現(xiàn)遠程控制和信息的遠程傳輸，真正做到為用戶服務的智能管理系統(tǒng)[3]。

2 云服務

智能IC卡的云服務系統(tǒng)是結(jié)合當今流行的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與先進的移動通信技術(shù)所構(gòu)建出的一個可以對水表，IC卡實時監(jiān)測并發(fā)布水量，費用數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，它包括水表的硬件平臺和人機交互軟件平臺。本設計將基于智能水表硬件平臺，開發(fā)一個基于云平臺的IC卡管理系統(tǒng)軟件，開發(fā)手機APP管理系統(tǒng)。該平臺主要針云端服務器，最終可以實現(xiàn)對智能IC卡的管理監(jiān)測，并可以在任何時間地點，管理人員還可以實現(xiàn)通過手機APP訪問云端服務器的水表和智能IC卡的數(shù)據(jù)信息等功能[4]。

系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)的管理技術(shù)，向各種互聯(lián)網(wǎng)應用提供硬件服務、基礎架構(gòu)服務、平臺服務、軟件服務、存儲服務的系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)計算機云服務平臺，對水控機的信息實施遠程監(jiān)控，并開發(fā)手機APP無線化遠程監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)信息資源管理都集中在位于服務器的數(shù)據(jù)中心層面實現(xiàn)，用戶付費使用云計算產(chǎn)品和服務，無需考慮云端后臺的技術(shù)復雜性。通過云服務的這個平臺，可以實現(xiàn)對水控機的信息實施遠程監(jiān)控。云平臺上位機界面如圖2所示。

3 APP無線化遠程監(jiān)控

為更加方便用戶使用智能管理系統(tǒng)，用戶的個人信息和用水情況等不僅僅可以在云服務平臺中獲取，還可以通過研發(fā)的APP進行遠程的監(jiān)控，獲取用戶個人的信息及用水的使用情況，這樣可以讓用戶第一時間獲得有價值的信息，提醒用戶在差不多沒有的情況下，及時去購水，避免停水[5]。手機APP界面如圖3所示，同時APP也方便管理者實時操作監(jiān)控水表，隨時隨地控制水表狀態(tài)，查詢管理數(shù)據(jù)，分析用戶需求，提供更加完善優(yōu)化的服務。

4 結(jié)語

本項目是基于云服務的智能IC卡管理系統(tǒng)，除了優(yōu)化了智能IC卡水表外，還借助計算機云服務平臺，對水控機的信息實施遠程監(jiān)控，還研發(fā)出一款手機APP無線化遠程監(jiān)控系統(tǒng)，可有效跟蹤設備狀況及用戶個人信息，為客戶提供高質(zhì)量的服務和應用，具有很強的市場應用價值。

[參考文獻]

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[3]呂曉東.IC卡智能水表管理系統(tǒng)的設計與應用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（24）：126-128.

[4]洑云龍.云平臺下的數(shù)據(jù)挖掘研究[D].南京：南京郵電大學，2013.

[5]李樹升.淺析遠傳預付費智能水表管理系統(tǒng)[J].河北水利，2013（8）：56-58.