水控系统标准方案.doc

感应卡水控系统设计方案 认证企业二零零九年一月一、方案概述本方案提供了可用于大、中型校园、企业环境中规划、构建、部署和操作一卡通水控应用系统的指南。一卡通应用系统伴随着信息技术和网络技术的发展而成长起来，带给使用者方便和快捷，带给管理者效率和轻松。而水控是一卡通应用系统中最主要的部分，同时由于水控系统的应用场合供水系统控制热水、冷水、纯净水都可能存在，作为一个独立的系统，水控的应用也越来越广泛。本方案中所采用的软件及硬件主要设备均为FT系列产品，该设备符合国家及行业相关标准，其核心电路全部选用原装进口产品。1、本方案设计依据智能建筑设计标准（DBJ08-47-95）民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92）商用建筑线缆标准（EIA/TIA-569）电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ23-90，92）集成电路(IC)卡读写机通用规范（GB/T 18239-2000）信息技术设备（包括电气事务设备）的安全（GB4943-1995）2、本方案卡片选型我们的系统选用的PHILIPS公司原产的MIFARE I型感应式IC卡，该卡具有32位的全世界唯一序列号，具有严密的逻辑运算和逻辑加密功能，以及高达8Kbit的存储容量，分为 16个扇区支持多种应用，每个扇区有自己的一组密码，可自定义每个扇区的访问条件，在读写速度、读写安全性、系统的扩展性等方面远优于磁卡、ID卡。当然，在更高的安全要求下，可以选择CPU卡作为水控系统的用户卡；而本方案中所推荐的FT智能卡系统软硬件已经升级对CPU卡的支持，在任何时候将旧的M1卡回收，并重新发行CPU卡，则不需要对系统软硬件进行任何升级即可实现安全过渡到CPU卡系统。考虑到系统的造价和应用场合，本方案中重点选择M1卡做介绍。3、感应式IC卡技术参数尺寸符合ISO10536工作频率1356MHZ通讯速率106KB波特率工作距离100 mm以内（与天线性装有关）读写存储器8K Bit EEPROM数据安全性相互三次通过认证，数据加密，支持多应用数据完整性半双工握手通信，循环冗余校验（CRC）读写器写次数100，000次(读无限次)数据保持时间10年工作温度-20+50材料PVC4、设备类型经过多年的努力和不断的产品技术更新，FT系列水控器系列产品已经发展齐全，针对不同的企业、校园应用以及不同的应用要求，可以选择不同的产品来构建和实施，在下面的叙述中，将对产品做简要的描述和比较。4.1脱机水控u 可采用计时方式扣费，可以对费率进行灵活设置，符合各种要求。u 可采用计量方式扣费，配合流量表，计费更加科学、合理。u 采用电子钱包方式，仅记录消费额，免去帐目核对的烦恼，采用采集卡即可提取消费累计数据。u 可以外接不同控制机构，例如接电磁阀或者电动阀来控制用水；接继电器来控制其他用电设备。4.2脱机水控FT机型在以原机型功能基础上还具有如下高级功能：u 可对用户卡进行每天限次、限时、限量、每天限额的个性化设置。u 可对用户卡进行免费使用时间，免费使用量的个性化设置。u 可进行阶梯收费模式、优惠、罚款等可灵活设置。u 可实现对同一张卡两次刷卡时间间隔的设定。4.3 联网水控u 可采用计时方式扣费，可以对费率进行灵活设置，符合各种要求。u 可采用计量方式扣费，配合流量表，计费更加科学、合理。u 可记录消费明细，可以通过网络将消费明细传到数据库。 u 可下载黑名单，挂失卡片，对丢卡用户的利益能有效的保护。4.4 计时一体化水控u 控制器、电动阀、后备电池一体化设计，安装方便快捷，防拆防盗。u 采用计时方式扣费，可以对费率进行灵活设置，符合各种要求。u 采用电子钱包方式，仅记录消费额，免去帐目核对的烦恼，采用采集卡即可提取消费累计数据。u 可以查询最近50笔消费明细，方便给用户补卡。u 可以对用户卡进行挂失，增加系统安全性，减少系统管理损失。4.5 计量一体化水控u 控制器、电动阀、脉冲水表、后备电池一体化设计，安装方便快捷，防拆防盗。u 采用计量方式扣费，可以对费率进行灵活设置，符合各种要求。u 采用电子钱包方式，仅记录消费额，免去帐目核对的烦恼，采用采集卡即可提取消费累计数据。u 可以查询最近50笔消费明细，方便给用户补卡。u 可以对用户卡进行挂失，增加系统安全性，减少系统管理损失。三、客户需求分析此处由制作人填写需求描述参考案例案例一:一张洗澡票，不洗白不洗，平均用水 40 分钟。南京某高校在未安装使用 IC卡水控系统之前，采用的是凭票洗澡制，据统计学生冬天洗澡一次约需持续用水20分钟（女同学用水时间更长一些），浪费惊人。安装使用IC卡洗澡控制系统后，洗澡用水按实际时间或流量计费，学生每分钟的用水费用都要自己交付，因此在洗澡过程中，大家都自觉勤按开关节约用水，洗澡的时间也大大减少，平均在1015分钟，节约用水达50以上。 案例二：洗澡又洗衣，水龙头不够用，洗一个澡太难。某工厂员工有8000 多人，工厂有澡堂，供员工免费洗澡，员工基本上每天洗一次澡，每次洗澡的平均时间为30 分钟以上，特别是女员工还要附带在澡堂洗衣服，长期霸占水龙头，而外面等待洗澡的人排起了长长的队伍，常常出现澡堂为争水龙头的事情而打架，等到后面的人洗完澡和衣服，时间已经是深夜了，而第二天又要早起上班，许多员工的休息得不到保证。加上由于当地政府在用水收费上实行阶梯式收费，对超额用水的工厂收费非常高昂。工厂为督促员工节约用水，并提高澡堂的利用率，决定在员工澡堂安装节水控制器。公司将每月补贴水费发放到员工的IC卡中，员工洗澡自己通过 IC 卡付费，水费补贴没有用完的属于员工自己的收入。 自从实行这个措施并安装了节水控制器后，效果非常明显，不但用水下降到政府规定的额度，而且员工洗澡的时间下降了许多，提高了澡堂的利用率，解决了员工洗澡拥挤的问题。 案例三：平摊水费，太不公平。上海某学生公寓共 4 人，共用一个水龙头洗澡，水费每月由管理处收取，然后再由宿舍 4个人平均分摊，结果在分摊的过程中常常出现矛盾，因为 4个人洗澡的频率不一样，而且每次洗的时间不一样，有的洗一次澡只要 10 分钟，有的却要将近一个小时，那么洗澡快的人就认为凭什么要让我出那么多的钱，长期以来，洗澡快的慢慢也就洗的时间长了，而且经常心理不平衡，既造成许多水的浪费，而且也导致大家闹矛盾。管理处了解了这个问题后，给他们安装了节水控制器，这样自己洗澡就要自己掏钱，洗得时间长的人慢慢就缩短了时间，而且大家各自出各自的费用，矛盾也就减少了许多。四、感应卡水控系统结构一个完整的水控管理系统主要由三大部分组成：管理中心部分、网络传输部分、前端设备部分。管理中心部分1、 人事及用户卡的发放、发卡、充值、挂失、卡片回收等。2、 终端的管理，终端数据的采集。3、 数据整理、统计、查询、打印。硬件配置：l P3以上计算机（最小配置：P31.0GHz/内存64M/10G/VGA显示器 16位支持800600 ）l 打印机l 非接触IC卡发卡器软件配置：l 操作系统：Windows2000以上中文操作系统l SQL server 2000数据库系统网络传输部分（仅针对联网型水控）主要完成数据的传输任务，主机命令的下载，终端数据的采集。良好的网络环境是水控系统运行的可靠保证，网络结构要求严格按照总线型485布线结构来布线，主要组件如下：l RS-485转换器（适配卡）l 数据线，通常选用双绞屏蔽线前端设备部分主要完成水控消费的控制，控制阀门、刷卡、存储数据，联网型水控还需要将数据上传。主要配置：l 水控器（依不同型号，下面配置有所区别）l 水表l 电磁阀、继电器l 电源l 充值机（可选配）l 转账机（做消费、水控一卡通时选配）1、水控系统特点u 一卡：一次性发卡，做到一张IC卡可以在不同类型水控器上刷卡，使用方便。u 一库：系统采用C/S架构，一个公用数据库，全部人事数据和消费数据可以通过一个数据库来管理；特别在大型水控系统中，多台管理计算机时最能体现出效率。2水控系统的选择水控系统根据网络型式分类可以分为联网和脱机两种；而根据采用的计费方式分类又可分为计量和计时两种；根据安装方式分类又可分为分体机和一体机两种。在实际中选用那种方式根据该用户的具体要求而定。在这里我们从成本和使用的角度出发做如下比较：2.1 按照网络型式l 采用联网水控，方便采集数据和参数设置通过管理软件，在计算机上操作即可实现；系统具有挂失功能，可采集数据对用户补卡，有效的降低丢卡用户损失。而485网络组建投入较大，网络质量要求较高。在公共浴室场合下，由于布线成本可以接受，用户可以考虑选择联网或者脱机，而安装在公寓的浴室中的水控，往往数量很庞大，而且布线十分的复杂，在用水消费金额不大的情况下，建议还是不要考虑联网型水控系统。同时采用联网水控的方案时，通常使用系统发行卡片的主钱包来管理，这样软件可以提供更全面和丰富的报表和功能。l 采用脱机水控，不需要复杂的网络布线，安装施工简单，投入较低。采用该型号机型时，水控系统使用小钱包，软件对小钱包账户只开放有限的报表查询和功能。对于管理者来讲，通常可以采集每台机器累计消费总金额，减去上次所采集上来的总金额，两者之差就是这一段时期的收费金额。根据网络型式划分进行比较如下表。联网型脱机型系统配置联网水控（套）、通讯设备、通讯线脱机水控（套）系统工程量需要布线，工程量很大；终端数量多时调试难度高无须布线，工程量小；无调试难度系统造价系统造价较高，尤其在线路较长或布线难度较大时造价急剧提高系统造价合理设备管理管理方便，软件设置后下载即可不方便，需要逐台下载参数数据及采集设备中的数据包含交易明细；在软件上操作采集即可只记录（累加）本机交易总额，通过数据采集卡读取设备数据后，再由软件读出报表能查询个人对帐、各类明细、统计帐只能查询收支帐目，即充值额、交易总额挂失可以挂失，数据采集后可补卡无法挂失，补卡时不能将剩余金额补到新卡使用卡扇区可以选择消费、水控共一个主钱包，但是推荐分开使用两个扇区必须和消费分开使用扇区，即大（主）、小钱包2.2 按照计费方式l 计时型的系统配置较简单，通常需要控制器、电源和阀门即可，这样整体的成本和安装都会比较简单。但是计时收费即使设备的时钟准确度极高，但是由于安装的位置不同，相同时间的水量并不相同，例如一栋宿舍楼的一楼和顶楼，在没有恒压供水装置的情况下，一楼的水压通常高于顶楼，则单位时间相同情况下用水量显然高于顶楼。所以通常情况下开水房、公共浴室可以采用计时型系统。l 计量型系统的配置在计时型基础上还要配置脉冲水表，通过脉冲水表测量通过的水量，从而向水控器发出脉冲信号，告诉控制器进行记录。计量型的系统不依赖于时间，只和用水数量有关，因此是比较精确、客观的。在公寓中为了准确计量用水量，通常会选用计量型水控系统。根据计费方式划分进行比较如下表。计时型计量型基本配置水控、电源、电磁阀；或计时一体机型水控、电源、电磁阀、脉冲水表；或计量一体机型计费精确性水管管径、水压都会影响计费的准确性和一致性按用水量收费，精确计量、精确收费系统造价造价较低脉冲水表价格较高，抬高整体造价2.3 按照安装方式一体型水控结构紧凑、高度集成，使得安装非常简便只需要使用配套的接头将水控机接在需要计费的水管上即可。因此可以节省很多的安装时间和成本。但同时由于它只能对所安装的管道用水进行计费，就不如分体的那样灵活；例如：浴室中如果对热水和冷水混合后的温水计费，选择分体系统，将阀门安装在混水后、花洒的前端，控制器安装在方便刷卡的位置则十分方便用户使用。而如果仅仅需要对热水进行计费，选择一体机安装在热水管道上就是最有效率的选择了。另外，分体水控器通常还被用来做其他用电设备的控制使用，例如洗衣机、复印机等，实现自助使用以节省管理人员成本，但是一体水控则无法向这些方面拓展应用。4、分体水控器新款脱机/联网水控器4.1 分体水控器技术参数读写卡类型S50 、S70 、CPU卡工作频率13.56MHZ读写时间小于0.3秒感应距离25-50mm（可放卡）发卡量10万张最大记录量脱机型存储总额最大4000万元联网型存储5000笔明细数据保存FLASH 保存数据计费精度0.01 元显示6 位数码管显示工作电压DC12V，工耗 3W通讯方式RS485（联网型）环境温度0-50体积95 MM135MM26MM（新款）重量约300G4.2 分体水控器功能特点（适用于新款水控） 全新外观设计，拒绝雷同；工艺精湛，简单而不失美感； 全新防水设计，键盘双层防水，上下壳接缝装有硅胶密封件防水； 节水设计，采用读卡和开关双重方式控水，插卡后按下开水键出水，拿走卡或按下关水键停止出水，更加人性化和节水； 节电设计，设备在没有读到卡或没有按键操作情况下30分钟自动断电，读卡或按键后自动启动； 可选择计时方式扣费，通过软件对费率进行灵活设置，符合各种要求； 可选择计量方式扣费，配合流量表，计费更加科学、公平、合理； 脱机型采用电子钱包方式，设备仅记录消费总额，免去帐目核对的烦恼；采用采集卡即可提取消费累计数据，无须复杂联网，减少施工量； 联网型可记录消费明细，可挂失、补发卡；配合管理软件可查询消费对帐，便于精细管理； 联网型可通过管理软件对用户卡进行每天限次、每天限额的个性化设置； 联网型可通过管理软件对用户卡进行每天免费用水时间、免费用水量的个性化设置； 可选择充值机为用户卡现金充值；也可选择转帐机或在自助服务终端上为用户卡进行从消费扇区到水控扇区的卡内自助转帐。5、一体化水控器一体计量水控器一体计时水控器5.1 一体化水控器技术参数读写卡类型：S50 、S70 、CPU卡 工作频率：13.56MHZ读写时间：小于0.3秒感应距离：30mm（可放卡）发卡量：10 万张最大记录量：50笔明细及累计消费数据保存：FLASH 保存数据，掉电不丢失计费精度：0.01 元显示：段式液晶显示采集方式：采集卡工作电压：DC9V以上，工耗 3W环境温度：-5-50体积：180mm * 85mm * 100mm重量：400G5.2 一体化水控器功能特点 采用电动阀、（脉冲水表、）后备电池、控制器一体设计，外观新颖，安装简便，防拆防盗； 操作简单，计时（量）收费；功能设置简单，只需要刷设置卡即可完成相应设置； 使用方便，放卡出水拿卡停水；也可以选择刷卡开水，再刷卡停水的模式； 可实现每天用水限次（限额）、免费用水时间（量）、三阶费率计费、卡片有效期限等个性化功能； 节电设计，整个设计均采用超低功耗芯片，并有待机、休眠节电模式，刷卡可自动触发工作，有效减少资源浪费； 防盗、防暴设计，基表和基阀采用铜材；控制器监测到强磁干扰、水表损坏时，可以主动切断阀门； 可调节显示屏：根据现场安装方向显示屏可旋转90-180-270度安装，便于用户查看读数（订货时确认）； 多功能液晶显示屏，可显示卡余额、消费额、单价、用水量、电源状态、电池电量、阀门开关状态等信息； 独有内置锂电池，断电后仍然可以待机24小时以上或开关阀门90次以上； 用户卡可挂失，允许将黑名单下载到设备，防止拾获卡片非法消费； 允许查询、提取最后50笔消费明细，以便于为用户补办新卡； 采用电子钱包模式，仅记录消费总额，免去核对账目的烦恼，用采集卡可提取消费累计数据，无须复杂联网，降低施工成本； 可选择充值机为用户卡现金充值，或选择补助机按照卡类发放补助，也可以选择转账机由用户自助从消费扇区向水控扇区转账。7、阀门的选择在没有选择一体化水控器的情况下，将必须选配一个可靠的阀门来控制用水，通常情况下我们可以选择的阀门包括电动阀和电磁阀。7.1 电动阀技术参数（上图） 额定电压： DC9-24V 工作电流： 40mA75mA 静态电流：0mA 使用寿命：标准10万次（另有长寿H型：100万次。） 阀体材质：黄铜 内螺纹铜管接头： 4 分（15）6分（20）7.3 电磁阀和电动阀的选择电动阀和电磁阀并没有绝对的技术或使用优劣性，针对使用环境选择使用即可。在用于热水或开水环境下，由于水垢会堆积严重，建议无论选择什么阀门都要在锅炉出水管加装过滤网，以避免阀门经常堵塞；另外对于新开通的水管需要将管道中杂质充分排除后再安装阀门。电磁阀电动阀成本价格根据阀体材质、线圈而异，价格差别很大普遍价格比较高使用环境高、低温水用阀都有可选择；但是必须在有一定水压环境下使用高、低温水用阀都可选择，无水压的情况下必须选择电动阀日常维护阀门易被杂质、水垢堵塞，需要定期清理，否则卡死情况下容易烧坏线圈基本不存在堵塞问题，日常维护较少，卡死情况下容易烧坏电动机设备使用打开阀门后必须通电，断电自动关阀；电源线要使用更粗的打开或关闭阀门时通正或反向电，其他时间不需要，省电8、水控电源的选择水控电源可以选择使用单独的12V直流电源，为水控、阀门供电，考虑通常情况下的设备功率，选配2A的电源即可满足一套终端（水控、阀门）的需要；但是在某些情况下，例如公共浴室中，可以选择大型的12V电源箱，为水控终端集中供电，更可靠，成本也更低。8.1 电源箱技术参数 额定电压： DC12V输出 额定电流： 10A、30A双路独立输出，分别给水控器、阀门供电 负载能力：20套终端8.2 电源箱使用要求采用总线式布线方式，水控电源总线和阀门电源总线分别为A、B两线，从总线引向终端的支线分别为C、D线；见上图。A线要求：铜线截面不小于1.5平方毫米，不长于100米B线要求：铜线截面大于2.5平方毫米，不长于100米C线要求：铜线截面不小于0.5平方毫米，不长于5米D线要求：铜线截面大于0.75平方毫米，不长于5米8.3 电源的选择项目独立电源电源箱成本成本较低单个电源箱成本高，但是平摊到每个点后比独立电源成本更低使用环境通常使用在不利于布电源总线的环境，例如公寓内浴室通常在设备比较集中的环境，如公共浴室设备使用选择质量可靠的电源，使用会比较稳定优质双电源独立供电，不仅使用可靠，还可以降低阀门在开关时对水控机的电流冲击9、充值机9.1 主要技术参数卡类型符合 MIFARE 标准卡操作距离25mm-50mm工作频率13.56MHZ读写时间0.3 秒发卡容量发行、挂失 10 万张存储容量存储 8 千条充值记录数据保存时间10 年通讯方式RS485 通讯、 TCP/IP 通讯方式（可选）通讯速率9600115200bps（可选）通讯距离 =1.2 公里（RS485方式下）工作电压220V/50Hz，功耗 3 W后备电池待机12小时，使用6小时环境温度10 50 重 量1200g9.2 充值机功能特点u 操作使用简便：通过键盘简单的操作，可以脱机为用户卡片进行充值，避免了单纯依靠电脑软件管理充值的局限。u 多种工作模式：在普通的模式下，操作员收取现金为用户充值。在补助模式下，可以成为自助式补助机，由软件设定，最多可以根据卡类为不同的持卡人发放八种类型（金额）的补助，这样用户只要在充值机上一刷卡，补助即自动加入卡上，可做到无人值守。u 安全性高：充值机开机需要授权卡，所有的充值记录全部都会记录在持卡人名下；确保操作的可靠性。另外设备在没有任何操作的情况下，二十分钟后自动进入需要重新授权的非工作状态。u 数据存储量大：每台充值机可存储8000笔交易记录，存储时间可达10年以上。产品采用FLASH存储数据，有效防止干扰和掉电影响。10、读写器（充值器）我们选用的M2读写器为FT系列产品之一，与本系统配合进行读写卡、发卡、回收卡，为卡片充值等功能。常规讲，一套消费系统必须配备一台发卡器，系统才可以正常运行。10.1 主要技术参数 5位LED数码管显示，可显示日期、时间、有效卡号、操作提示信息等。 读写时间小于0.3秒。 供电电压：DC12V 通讯方式：USB通讯方式（需要驱动） 环境温度：-10 - +50 工作频率：13.56MHZ 操作距离：50mm五、水控管理软件介绍1、IC卡处理 u 发卡：用户资料建立后即可用该功能发行用户卡；在一卡通系统种只需要一次性发卡，不需要重复在节能管理系统中发卡。 u 充值:：卡片发行后通过充值功能给用户卡写入消费金额； u 修改：已发行卡片的卡号、卡类修改；u 补卡:：若用户已找寻不到丢失的卡片或使用的卡片损坏时，可通过补卡功能进行补卡。若需将原卡上的金额转存到新卡上时，必须对原卡帐户进行销户； u 销户:若用户已不再需要使用卡片时,可通过该功能销户处理； u 退卡:若已销户用户找回丢失的卡片,可通过退卡功能退还卡押金； u 错扣补款：营业员操作失误扣错