企業“一卡通”水控子系統設計與研究

　　摘 要：作為“一卡通”的一個子系統，水控管理系統是為了控制用水量、避免目前無限制用水所造成的水資源的浪費。本文對水控系統的硬件連接方式，水控系統前端設備和后端軟件的功能設計，系統安全保護措施，終端數據保護等幾方面進行了闡述。
　　關鍵詞：水控系統 連接方式 功能分析 安全保護
　　中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　?1 引言
　　在企業范圍內，凡有現金、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”系統是數字化企業的重要組成部分，是數字化企業中信息采集的基礎工程之一，對企業的管理和決策支持具有重大意義。其中包括：食堂消費、水控、門禁、考勤、停車場、通道、會議簽到、進出管理等。實現“一卡在手，走遍企業”、“一卡通用、一卡多用”的目的。
　　我國是一個嚴重缺水的國家，水資源的保護及節約具有特殊的重要意義，限時供水和水價上調已經是悄然出現在我們身邊，如何既保障正常用水，同時避免不必要的浪費，已經成為各方各面關注的問題。水控管理系統是為了控制用水量、避免目前無限制用水所造成的水資源的浪費，實現節約用水，科學收費、高效管理的目的。在澡堂安裝水控機，采用非接觸式IC卡作為電子錢包，可以在全企業使用，按用水時間收費，收費費率可以根據企業要求進行自由調整。通過管理軟件進行設備參數設置、消費數據采集及查詢、統計、報表、結算等處理。該系統的推廣和應用主要是解決提高用水效率，加強經濟核算，使每一滴水都能發揮它的最大作用，其主要經濟效益主要來源于節水、節約這部分水的加熱能耗（燃汽、燃煤或電等）。
　　整個水控管理系統由中央處理部分、數據采集部分、前端設備部構成。中央處理部分實現授權卡的發放、存款、掛失、注銷、卡片回收、數據的整理、統計、查詢、打印等功能。數據采集部分（聯網型）采用聯網采集數據，增大采集記錄數，查看消費明細。
　　?2 水控系統硬件連接方式設計
　　水控系統硬件連接方案有四種：全脫機型，門禁方式聯機型，中繼方式聯機型以及單獨門禁型。
　　全脫機型，應用范圍：公寓型浴室和集中型浴室。 操作流程：在水控機上靠卡即預扣設定水費，電磁閥打開出水，如需暫停則再靠卡，即停水停止計費，并將多扣金額寫回卡上；如需再用，再在水控機上靠卡即預收設定水費，電磁閥打開出水。每臺水控機將累計消費金額，消費金額由采集卡來收集；統一在計算機中生成財務報表。
　　門禁方式聯機型，應用范圍：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扣設定水費，并控制電磁閥打開，水龍頭出水，顯示的預扣設定水費開始倒計，用完停水；中途如需停用擋一下紅外線探頭則關閉電磁閥，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，將剩余的預扣設定水費寫回卡上。
　　中繼方式聯機型，應用范圍：公寓型浴室和集中型浴室。操作流程：在水控機上靠卡（不用將卡一直放在水控器上，只要靠一次）即顯示預扣設定水費，并控制電磁閥打開，水龍頭出水；顯示的預扣設定水費開始倒計，用完停水；中途如需停用再次靠卡則關閉電磁閥，水龍頭斷水，并將剩余的預扣設定水費寫回卡上；如需再用，則再次靠卡。
　　單獨門禁型方式：應用范圍：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（浴室里不安裝水控器）。進入浴室，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，將剩余的預扣設定水費寫回卡上。
　　?3 水控系統主要功能設計
　　水控系統可按不同的用戶身份設置不同控水模式（計量或計時），不同的營業水價。系統可以實現帳戶查詢，發卡開戶、撤戶、掛失、解掛、換卡、補助等功能，并可按身份劃分不同的透支限額。實現功能強大的營業統計分析，提供日、周、月報表。系統可自動識別持卡人卡的合法性，根據卡內帳戶信息決定是否允許消費。可由使用單位設置一個最低消費額，低于則不能使用。對未注冊卡或非法卡拒絕消費，同時顯示提示信息。系統具有掛失操作員口令、管理員口令、權限分級、報表防偽、合法糾錯、誤操作恢復及提醒警示。水控機能自檢，各種狀態或故障能自檢顯示，水控機不工作時，采用休眠狀態。
　　1）前端水控機、閥門主要功能 水控機操作界面簡單，易學易操作，消費者只要刷卡（選擇閥門）就可以控制開關水；數碼屏顯示用戶消費金額，更新延時由管理軟件對每臺設備進行設定。設備設置：設備剛開始使用時，必須用水控設置卡對設備進行初始化，主要針對網絡狀況設置通訊波特率、設備起始號等。控制開關：用戶消費時，按開關可控制水控機閥門，當閥門關閉，相應停止更新消費值，反之，繼續更新消費值。消費安全機制：水控機通過管理軟件設置，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 監控前端水控機：通過后臺管理軟件可實現對前端水控機的控制，查詢前端水控機的消費情況，監控前臺水控機的狀態，提示操作員進行相應的維護。數據通訊：此功能主要負責準實時采集前端水控機的消費數據，并進行相應處理，保證前端水控機數據與后臺數據庫相一致。實時操作：實時校正前端水控機的時間，并下載臨時黑名單數據到水控機，保證掛失生效的及時性。設備信息維護：主要對每臺水控機設備信息進行維護，建立設備基礎信息使之與前端水控機相對應，如：消費間隔時間、消費單價、網點號、設備類型等。明細查詢：本功能提供水控明細與匯總數據，為各種決策提供詳實有效的數據依據。
　　?4 系統安全保護措施設計
　　1）網絡結構。水控機可實現連網和脫機兩種使用方法。脫機操作：水控機可以實現真正的脫機操作，其匯總、掛失均可脫網進行；由于水控機存儲量很大，可存儲幾萬條交易信息。且智能卡上可存儲信息，所以消費過程可以在水控機和智能卡之間完成，從而使設備不依賴于網絡。聯網操作：系統也可以通過485通訊的方式將所有的水控機和計算機軟件連成一個網絡。通過軟件下載參數、掛失卡片、上載數據等功能，網絡即使有故障，系統脫機仍能正常運行，網絡正常運行時，可對水控機實時監控并采集數據，提高設備使用效率及管理效率，例如掛失功能，只需在微機上發出一條指令即可完成。
　　2）布線保護。采用并聯方式布線，單臺水控機發生故障，對其他水控機不產生影響。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，通訊線布到操作機房，統一管理。
　　3）斷電保護。系統配備大型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，水控制器內有可充電式后備電源，當停電時可作直接轉換供電。
　　4）數據存儲安全可靠。為確保系統數據安全，產品在系統結構設計上嚴格遵循金融系統安全規范，實現水控機終端機、管理器、管理計算機“三位一體”數據保護技術，從三個層面采取了數據保護措施對系統重要數據進行嚴密防護。即使水控機電路損壞或機器損毀，存儲芯片亦能保存數據達10年以上。
　　
　　5）計算機數據庫保護。計算機數據按日自動備份，重要數據庫永久保存。計算機、終端的操作流程和每筆交易均作詳盡記載，為數字化管理提供最直接的數據支持。客戶可以在計算機上完成系統的管理，為客觀評價資源節約提供完整的數據。給決策者提供決策的信息，也可以和其他一卡通系統兼容，達到資源共享的效果。每日備份的數據庫在系統出現故障時可以完全恢復到以前的狀態。
　　?5 終端數據保護設計
　　一般智能卡系統都采用有源器件（如3.6V鋰電池等）維持底層數據存放。水控系統數據控制器可采取無源器件的保護方式，可永久保存數據，避免電源器件故危及數據安全。存儲數據芯片采用串行芯片抗干擾性高、無需內置鋰電數據可靠性高。水控機對原始數據的存儲確保數據的安全性，芯片可保存數據10年以上。系統中安裝光電隔離保護裝置，確保在高壓、雷擊、短路等不可避免事件發生時水控機的數據安全，即使以上事件發生時僅損壞系統的光電隔離裝置而不損壞水控機的數據。
　　針對數據通訊過程中可能受外界環境干擾，產生數據丟失和數據出錯等情況，特設了底層數據不限次數重復收集的黑匣子對數據進行保護，確保計算機數據在意外丟失或出錯的情況下能修復還原。數據庫的數據進行加密，不同權限的操作員可操作不同安全等級的數據庫，并且采用高安全性的加密算法對重要數據進行加密，使得作弊者無法對數據進行纂改。
　　對于聯網的系統，采用實時卡片掛失，掛失信息在確認后1秒內下傳給所有終端機。掛失卡數量可達六萬條以上，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，保護了持卡人的利益。如果系統采用完全的電子錢包的形式，可以用系統卡完成掛失信息的傳遞。
　　水控機在設計時就考慮到使用的環境，所以防水實驗將是非常重要，在設備成型時縫隙之間有防水膠墊，同時利用膠水將縫隙密封，防止蒸氣和水進入控制器內損壞設備。
　　?6 結 語
　　由于目前許多地方用水的環境比較惡劣，許多地方節約水資源比較困難，應從實際出發，加強水控系統的實用性、安全性、耐用性。可以進一步擴大水控機使用環境：有水龍頭流水的場所都可以利用控制器達到節水的目的，如：浴室、集體和個人公寓等場所使用，設計時充分考慮設備的防水性、安全性、實用性和可操作性等方面的性能。水控機由機房或變電處的專用電源供電柜（220V變為12V）統一供電，節水控制機和節水閥采用交流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。水控機外殼應使用防水材料設計，數據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合處的槽內，橡膠槽采用迷宮型設計。布線要求和裝修同步進行，將線路走在墻內最好，起到安全的作用，如果無法改造墻體，可以利用管道布線。對每臺水控機均單獨設置水量與時間之比，轉化為按照時間計算收費的模式，根據客戶水壓和管徑不同設置流量和時間對應表。和水控機連接的電動閥在選擇上應注重耐用性、安全性、防水性以及經濟性。
　　
　　參考文獻
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