郭 輝 劉向陽 李少領(lǐng) 王 娟 卜占成

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

0 引言

出現(xiàn)于上世紀(jì)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(jī)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(shí)際應(yīng)用中，也會(huì)出現(xiàn)一些問題。例如，電池實(shí)際使用壽命及其電量耗盡后的更換、水表的防護(hù)、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(jìn)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(fèi)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(yàn)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(shí)，剩余水量為0)相加并寫入表內(nèi)存儲(chǔ)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(jì)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(shí)掌握自己的用水情況。若剩余水量不足時(shí)，水表會(huì)自動(dòng)提醒用戶購水，等剩余水量用盡后，即自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)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(jì)量用戶用水量；

2)根據(jù)剩余水量，自動(dòng)執(zhí)行開、關(guān)閥功能；

3)自動(dòng)報(bào)警和自我保護(hù)(欠壓、誤操作、人為損壞)功能；

4)通過液晶顯示屏，用戶可及時(shí)掌握用水情況。

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

2 智能IC卡水表的應(yīng)用問題與改進(jìn)創(chuàng)議

智能IC卡水表在實(shí)際應(yīng)用中，也會(huì)出現(xiàn)一些問題。例如，電池實(shí)際使用壽命及電量耗盡后的電池更換、水表防護(hù)、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(biāo)稱使用壽命大于6年，采用3.6V鋰電池，且會(huì)采用電池密封倉設(shè)計(jì)，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(hù)功能，電池欠壓后，電控閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，影響用戶正常用水，若維修或更換不及時(shí)，勢必會(huì)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(huì)收取一定費(fèi)用及電池成本費(fèi)。如果電池的維修或更換費(fèi)用由供水管理部門承擔(dān)，那么成批的電池更換費(fèi)用對于供水管理部門來說，將是很大的負(fù)擔(dān)；如果由用戶承擔(dān)，則其會(huì)認(rèn)為智能IC卡水表是供水管理部門收費(fèi)依據(jù)，理應(yīng)由供水管理部門承擔(dān)，因此不愿承擔(dān)，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(fèi)與管理的理念相矛盾。

這個(gè)問題對智能IC卡水表的推廣帶來一定困擾。筆者認(rèn)為可以將發(fā)展迅速的無線充電技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，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(xiàng)充電技術(shù)，在發(fā)送和接收端各有一個(gè)線圈，發(fā)送端線圈連接有線電源產(chǎn)生電磁信號(hào)，接收端線圈感應(yīng)發(fā)送端的電磁信號(hào)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(shí)現(xiàn)方式。該技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用在汽車、手機(jī)、筆記本電腦等行業(yè)，且市場需求在逐步擴(kuò)大。

雖然目前無線充電技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本投入較高，維修費(fèi)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(rèn)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(jìn)；另一方面，改進(jìn)智能水表的構(gòu)造型式，避免電池的充電過程對水表計(jì)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(gè)研究方向，甚至進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，從而可以不必拆卸更換電池就能補(bǔ)充電源，給電源續(xù)航，這將會(huì)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(hù)

在實(shí)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(jì)量，甚至不能計(jì)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(jì)中已定義為攻擊，那么在遇到上述行為時(shí)，水表程序會(huì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥自動(dòng)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(yán)重，則不得不更換水表，導(dǎo)致用戶無法正常用水。因此，提高智能IC卡水表的設(shè)計(jì)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(dǎo)用戶正確使用水表是必要的。

同時(shí)，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(jī)械卡槽方式連接基表，在安裝時(shí)將兩者分離，基表與供水管道連接后，采用屏蔽機(jī)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(yùn)行狀態(tài)，這樣可達(dá)到對水表計(jì)量部分防護(hù)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(jì)和安裝方法便于IC卡水表遠(yuǎn)傳功能的實(shí)施，也便于供水管理部門適時(shí)掌握水表的運(yùn)行情況，及時(shí)維護(hù)水表，減少因?yàn)楫a(chǎn)品閥門或控制器部分或電池故障等原因而導(dǎo)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(jì)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(shí)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(qiáng)制檢定的計(jì)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(biāo)準(zhǔn)中，對顯示、查詢、提示、控制、保護(hù)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(yàn)、檢定過程(不包括個(gè)別廠家的智能水表兼具有多種功能)，則需向計(jì)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(jìn)行規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具與用戶交互的外部用戶接口與協(xié)議進(jìn)行規(guī)范，使得智能表輸出規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，智能表檢定裝置采集符合接口規(guī)范的輸出信號(hào)即可得到高效甚至全自動(dòng)的檢定，進(jìn)而提高企業(yè)出廠檢驗(yàn)及計(jì)量檢定部門的工作效率，當(dāng)然對于智能表IC卡水表后續(xù)的維護(hù)也有很大的益處。這個(gè)應(yīng)用前景的實(shí)現(xiàn)，需要生產(chǎn)廠家的努力，以及標(biāo)準(zhǔn)化部門對接口、協(xié)議等的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)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(huì)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(gè)長期的過程。上述的一些方法，希望對相關(guān)部門進(jìn)行智能IC卡水表的研發(fā)和管理有所裨益。

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