对智能IC卡水表相关问题的探讨及改进创议

2013-04-17刘向阳李少领卜占成

计量技术 2013年12期

郭辉刘向阳李少领王娟卜占成

(1.河北大学，保定 071000；2.河北省计量监督检测院，石家庄 050051)

0 引言

出现于上世纪90年代初的智能IC卡水表，经过了近20年的发展，已日趋成熟且应用更加广泛，与传统的纯机械水表平分市场，随着物业管理规范化，供水智能化，户用智能水表应用更有前景。然而，在实际应用中，也会出现一些问题。例如，电池实际使用寿命及其电量耗尽后的更换、水表的防护、规范化管理等。笔者旨在通过对上述问题的分析，找出相应的改进办法。

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、电控阀、控制器、显示屏和电池等构成。其工作原理是：用户需携带用户卡即IC卡(集成电路卡)到购水站缴费购水，工作人员将相应水量信息写入卡中。用户将新写入信息的IC卡插入表座或贴在水表卡座上(射频卡)，等待水表内置装置校验无误并获取水量等信息后拔出或分离，控制器将购水量与表内剩余水量(第一次购水时，剩余水量为0)相加并写入表内存储器，控制电控阀供水。用户在用水过程中，基表将转换的水量以脉冲或其他形式传输到控制器，经计算后，相应的水量信息(已用水量、剩余水量)显示在液晶显示屏上，以便用户能够及时掌握自己的用水情况。若剩余水量不足时，水表会自动提醒用户购水，等剩余水量用尽后，即自动关闭电动阀中断水的供应。

智能IC卡水表具有的基本功能如下：

1)计量用户用水量；

2)根据剩余水量，自动执行开、关阀功能；

3)自动报警和自我保护(欠压、误操作、人为损坏)功能；

4)通过液晶显示屏，用户可及时掌握用水情况。

智能IC卡水表集供水计量、管理等功能于一体，改变了传统的查表收费模式，开创了“先购水，再用水”的预付费模式。

2 智能IC卡水表的应用问题与改进创议

智能IC卡水表在实际应用中，也会出现一些问题。例如，电池实际使用寿命及电量耗尽后的电池更换、水表防护、规范化管理等。

2.1 电池的使用与更换

对于智能IC卡水表电池，生产厂家一般标称使用寿命大于6年，采用3.6V锂电池，且会采用电池密封仓设计，需技术人员打开才能维修或更换。由于智能IC卡水表的自我保护功能，电池欠压后，电控阀会自动关闭，影响用户正常用水，若维修或更换不及时，势必会给用户带来极大的不便；另一方面，水表零部件的维修与更换，厂家会收取一定费用及电池成本费。如果电池的维修或更换费用由供水管理部门承担，那么成批的电池更换费用对于供水管理部门来说，将是很大的负担；如果由用户承担，则其会认为智能IC卡水表是供水管理部门收费依据，理应由供水管理部门承担，因此不愿承担，从而给使用带来困扰。然而这些问题与安装智能IC卡水表的便于收费与管理的理念相矛盾。

这个问题对智能IC卡水表的推广带来一定困扰。笔者认为可以将发展迅速的无线充电技术进行改进，应用到智能IC卡水表行业，可以不必拆卸更换电池。

无线充电技术是基于电磁波感应原理及相关的交流感应技术的一项充电技术，在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。它有电磁感应、无线电波和电磁共振三种实现方式。该技术现已应用在汽车、手机、笔记本电脑等行业，且市场需求在逐步扩大。

虽然目前无线充电技术经济成本投入较高，维修费用大，但其在短距离、小功率应用方面已较为成熟，而且无线充电设备磨损率低，占用面积小，技术含量高，操作方便，且小功率下对人无害。因此笔者认为：一方面，提高电池质量并将智能IC卡水表锂电池加以改进；另一方面，改进智能水表的构造型式，避免电池的充电过程对水表计量性能的不良影响，在此基础上发展相兼容的无线充电设备可能成为一个研究方向，甚至进行实际应用，从而可以不必拆卸更换电池就能补充电源，给电源续航，这将会使智能IC卡水表更有市场竞争力。

2.2 智能IC卡水表的防护

在实际生活中，由于使用环境或用户对水表的干扰现象(管道井内湿度加大使卡座受潮、敲击水表、用打火器等手段静电干扰水表、磁干扰等方式)降低IC卡水表的性能，使得水表少计量，甚至不能计量。对于技术已渐成熟的智能IC卡水表来说，这些影响因素在水表程序设计中已定义为攻击，那么在遇到上述行为时，水表程序会驱动电动阀自动关闭，切断水源供应，只能等待技术人员来解决，若情况较严重，则不得不更换水表，导致用户无法正常用水。因此，提高智能IC卡水表的设计水平、制造质量及培养专业的技术人员安装和指导用户正确使用水表是必要的。

同时，采用新的结构型式也是可行的，如分体式构造，即智能IC卡水表的控制显示部分及IC卡槽(射频水表的感应面)通过传输电线和机械卡槽方式连接基表，在安装时将两者分离，基表与供水管道连接后，采用屏蔽机箱与外界隔离，用户或技术人员通过屏蔽箱上的显示屏掌握水表运行状态，这样可达到对水表计量部分防护的目的。对于现有新建住宅的同楼层或同单元内住户，其水表可集中安装在楼道内的屏蔽箱中(类似许多卡式电表的安装方式)，这种设计和安装方法便于IC卡水表远传功能的实施，也便于供水管理部门适时掌握水表的运行情况，及时维护水表，减少因为产品阀门或控制器部分或电池故障等原因而导致的用户过量用水或无法用水问题，避免纠纷。此外，智能IC卡水表这种结构设计和安装方式对于将来可能采用的新充电技术对多块电池集中充电的研究与实施也是有帮助的。

2.3 智能IC卡水表的规范化管理

在我国，户用水表属于强制检定的计量器具，智能水表因其兼有控制功能，在国家检定规程及相应标准中，对显示、查询、提示、控制、保护等功能均提出了相应要求。具有相应功能的指令卡通过向智能水表发送相应指令，可方便快捷地完成对特定功能的检测。若需使用初始化卡、指令卡等多种卡片才能完成一次检验、检定过程(不包括个别厂家的智能水表兼具有多种功能)，则需向计量检定部门提供相应的管理卡。如果对智能水表的读写卡、系统管理软件、管理卡、接口协议等内部用户接口进行规范，标准计量器具与用户交互的外部用户接口与协议进行规范，使得智能表输出规范化、标准化，智能表检定装置采集符合接口规范的输出信号即可得到高效甚至全自动的检定，进而提高企业出厂检验及计量检定部门的工作效率，当然对于智能表IC卡水表后续的维护也有很大的益处。这个应用前景的实现，需要生产厂家的努力，以及标准化部门对接口、协议等的规范化、标准化。