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基于RFID的水控管理系统方案

来源:一卡通世界      作者:四川建筑职业技术学院学院 王斌      2010/6/5 13:09:08
    1 RFlD水控管理系统应用背景

  在提倡人与自然可持续发展的今天,环境资源的保护越来越多的受到人们关注,其中水资源的日益短缺是一个不容乐观的沉重话题,节水已经成为世界各国的重要研究课题。目前,我国的用水情况不容乐观,存在着巨大的浪费。在节水措施中,除了提高人们节约用水意识,提倡少用水、使用中水等外,应用技术方法来控制水头出流终端是一个十分有效的手段。

  随着电子信息技术、计算机技术、自动化技术的发展,终端水控已经可以通过机械、电子信息、工控等技术来实现用水自动化管理。其管理功能主要有阀门控制、身份认证、水费支付、数据采集、数据管理等。

  高校的用水情况主要为生活用水,其中以学生生活饮用水、公共浴室淋浴等公共用水为主。以学生浴室为例,一般高校的浴室采用传统的售票式或每次刷卡的方式,这种管理方式只是按洗浴次数进行收费。学生进入后,由于没有受到用水量、用水时间的限制,沐浴时间任意,很多学生随意使用沐浴水,甚至在浴室内洗衣服,这样一来,造成用水的极大浪费。各高校后勤行政管理人员也采用相应处理办法,采用的水控方法主要有定时沐浴、机械踏板式、投币式、红外感应式等等。但在实际应用中,上述方式存在诸多问题。比如,定时沐浴、投币式管理灵活性差、机械踏板式易损坏难以维护、红外感应式感应率低,易手污损造成使用不便。

  而RFID技术的发展给射频卡极大的应用空间,利用射频识别技术来实现终端水控,可以避免传统水控方式的缺点,实现用水自动化管理。因为射频识别技术为非接触识别,体积小 形势多样、抗污染能力强、可实现无屏障阅读,且采用的电子标签成本低、存储容量大、能快速识读和重复使用。因此成为了目前最为先进、高效的终端水控方式。

  2 RFID水控管理系统功能

  在提倡人与自然可持续发展的今天,基于RFID技术的水控管理技术主要能实现以下功能(以浴室水控为例):

  1.信息数据实时显示:当射频卡位于阅读器感应区时,阅读器上通过数码管显示用户卡上余额,然后可立即进入用水计费状态。

  2.消费模式:消费模式有预扣水费模式、实时计费模式、计次模式等几种,

  (1)预扣水费模式:读卡时会扣除默认金额值,该值大小对应默认依次淋浴常规时间或流量,中途再次读卡即停水,并退回余额。若超出设定值可再次读卡,十分灵活;
  (2)实时扣费模式:读卡就出水,并根据用水量实时进行扣费;
  (3)按次计费。读卡一次出一次水(出水量可以设),可以限定一天或一个的刷卡次数。

  3.计费方式:

  (1)按使用时间计费,时间准确到1毫秒,金额准确到0.1分钱;
  (2)按使用的流量计费,外接脉冲流量表,根据脉冲水表发回来的脉冲数来计算产生的流量再进行计费。

  4.控制阀体:支持控制电磁阀和电动阀两种阀体。控制器采用全密封防水设计,保汪使用安全。

  5.由于射频卡采用Mifare one卡,保证卡内数据安全,从而保证了用户使用金额的安全性。

  6.通过卡片可以采集终端用水量数据,并得到总的出水量, 可以通过系统设定限制每张卡单日或单月的最高用水时间或用水量

  7.可以对水控POS机进行在线系统升级,定期进行维护,以更好的扩充和完善系统功能。

  8.系统供电采用24伏安全电压集中供电,并带漏电保护开关,且控制器件做_r严格防水处理,使用安全可靠。

  3 RFID水控管理系统组成

  一个完整的 RFID水控管理子系统一般由电源(包括UPS)、电磁阀、脉冲水表、节水控制器(RFID阅读器)、管理工作站及其他通讯中间件等,水控管理系统。

  在系统组成部分中,管理工作站、通讯组件、数据传输介质等属于子系统平台,而实现节水控制和用水自动化管理的为前端设备,即控制器、电磁阀、脉冲水表等等。其中,核心部件是节水控制器。控制器主要实现金额数据显示、用户身份识别、数据存储、流量脉冲采集、计时、数据通信、电磁阀驱动控制等等,其主要构成部分作用如下:

  (1)微处理器:微处理器调动和协调各部分的工作,并对数据信息进行分析运算和处理,是控制器的核心。
  (2)读写卡电路:读写卡电路模块与天线模块接口,通过天线模块工作,发出读卡信号,接收电子标签数据信息,完成识读。通过上位机管理系统软件,将数据信息发送至射频电子标签,实现数据写入。
  (3)存储器:存储用户身份信息、射频卡消费数据信息、用水时间信息、流量数据等信息,供微处理器及上位机调用。并通过保密设计,能保证数据存储的安全性。
  (4)显示电路:通过LED或者LCD显示模块以及相应驱动、译码电路,将数据如卡内余额、流量、时间等显示出来。
  (5)通信电路:通信电路模块包括通信控制器和电平转换器两部分。其主要功能是通过数据总线(如CAN总线)完成控制器与控制器、控制器与上位机之间的通讯,实现平台数据传输。
  (6)采样电路:采用电路主要针对脉冲水表,电路包括限流电阻和光电耦合器,通过数据采用,完成流量计量工作。
  (7)阀门驱动电路:阀门驱动电路主要完成对控水器件—— 电磁阀的驱动控制,通过对电磁阀的开启控制完成水管的开关。
  (8)时钟电路:在校园一卡通消费计费系统中,消费流水数据必须具有时间记录,从而来表示消费发生时刻和消费数据发生次序,满足结算和查询的要求。时钟电路一般有串行时钟芯片和外围电路构成。
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