針對今后國內智能建筑的智能化提升問題，以及目前水資源浪費嚴重和抄表難、收費難的現狀，分析了當前國內建筑中使用的某些智能IC卡水表存在的缺點，通過與先導閥IC卡水表、陶瓷閥IC卡水表等的對比，顯示了球閥IC卡水表的優越性。?-----------編者
為了提高國內智能建筑的智能化水平，解決自來水管理部門存在的抄表難、收費難問題，避免管理部門與用戶發生矛盾，減輕因用戶拖欠水費而給自來水管理部門造成的資金上的巨大壓力，在這種情況下智能IC卡水表系統應運而生，徹底解決了上述問題。系統由智能水表、IC卡及售水管理系統組成，杭州競達電子有限公司通過將近兩年的開發研究，對各部分設計如下：
1．?智能基表設計的考慮
為解決上面提到的抄表收費問題，用戶使用的計量水表應該能計量水流量，同時可以對水流量進行記錄分析，根據水量及交費信息控制閥門，決定用戶是否可以繼續用水。所以計量水表必須有智能控制，因此我們稱其為智能水表。
1.?1智能基表結構的改進
（1）?閥門的設計
?閥門是智能水表的關鍵部件，要求壓力損失小，體積小，功耗低。壓力損失要求達到中國城鎮建設行業標準CJ/T133-2001《IC卡冷水水表》中規定的≦0.1Mpa的要求，且智能水表通常只能用電池供電，而且要求長期穩定工作。如果功耗大，只能采用大容量電池，不僅增加了成本，而且智能水表體積也必須增大；況且電池瞬間供電能力有限，功耗大到一定程度增加電池容量也不能解決問題。目前國內大多數廠家采用先導閥，也有采用陶瓷閥，普通球形閥。先導閥安裝簡單，功耗低，但是壓力損失一般很難達到中國城鎮建設行業標準，而且先導閥小孔容易被雜物堵塞造成閥門失效。陶瓷閥為達到壓力損失的要求必須增大面積，在增大面積的同時功耗也隨之增大。普通球形閥也因為功耗太大很難得到廣泛的應用。我們在深入研究的基礎上，開發出了一種具有自主知識產權的浮動式球閥，由于采用的是球閥，故解決了IC卡水表普遍存在的壓力損失大的問題，又由于采用的球閥是經過了改進的浮動式的結構，所以開關閥的功耗較小。這種球閥的主要結構特點是：球閥無預緊力，壓力轉移到了聚四氟乙烯閥墊上，從而實現了既保證密封又能輕松開關閥的目的。經測試，我們的球閥在2Mpa的水壓下，其最大轉矩也不會超過10Kg.cm。在通常的水壓0.2~0.5Mpa時，開關閥的電流小于100Ma。
（2）?脈沖采樣技術的應運
??目前IC卡水表中普遍采用干簧管加磁鋼的發訊裝置，易誤發信號，易受外界磁場干擾的情況，我們研發了一種輕觸發力的微動開關加凸輪的發訊裝置，這種發訊裝置經過近20萬次的實驗，無一次誤發信號或不發信號，且也不影響水表的示值誤差性能。所以說，它是一種既不誤發信號又能防外界磁場干擾的新型發訊裝置。
（3）?考究外形設計
目前大多數IC卡水表采用水表基表加電路控制閥門的分體聯接結構，只要將水表基表上發訊裝置再與單獨制造的閥門采用螺紋連接方式連接起來，就構成了IC卡水表，制造工藝簡單。缺點是由于采用分體連接，連接部分又是采用螺紋，而在安裝水表時，一般也是采用螺紋連接，所以若安裝時操作不當，容易使分體連接的IC卡水表在聯接處發生松動，造成漏水，影響了IC卡水表的正常使用；再者，由于采用螺紋連接，所以在分體連接中會產生這樣的困難，既要擰緊螺紋，又要使連接部分的方向一致（如水表的度盤和閥門的電磁鐵都朝上），這就產生了一個制造工藝的問題。還有是整表的長度問題，這些表閥分體連接的IC卡水表大多比原來同口徑的機械式水表長度要長，這就出現了這樣的問題，若要將原來的機械水表換成IC卡水表，必須鋸斷原來裝表處的水管，重新在鋸斷的水管上鉸出螺紋，才能安裝IC卡水表，而這在實際操作中又是很麻煩的，甚至在有的場合是很困難的，因此，這種長分體的IC卡水表只能用在新建住宅中且與其他表的互換性（在長度上）很差，當然也就制約了它的推廣應用。把智能表IC卡設計成表閥一體，與普通機械式水表長度一樣，則徹底解決了分體連接漏水問題以及安裝規格問題。
1.?2智能基表功能的提高
（1）?計數精度
???水流量流過水表，水表進行一個基本單位的記錄與處理的流量稱為計數精度。精度高實現困難，代價高；精度低會造成計費不準確。根據水的單價，以及管理部門的結算習慣，計量精度定為三十分之一噸。
（2）?數據準確性
?基本采樣機構采用供水部門長期應用的二級水表，數字化的計數應與二級水表相同，實測10萬個基本脈沖，二者讀數相同。
（3）?數據安全性
?掉電保證數據不丟失，掉電保證關閉閥門，一表一卡，數據傳遞加密。
（4）?表容量設計
?等同采用的模擬基表，總處理流量100000噸
（5）?無故障使用時間
目前水管理部門制定的檢定周期為3-5年，各項設計應保證不出故障情況下連續工作6年以上。主要考慮電源，單節電池供電，采用2Ah高能鋰電池，保證在20千克壓力下正常開閥，保證6年以上工作時間。
（6）?操作設計
為使用戶方便使用水表，設計液晶顯示界面，顯示用水信息。應有購水信息，已用水量，剩余水量信息，閥門狀態，電池狀態。為了節電液晶顯示通常是關閉的，只有插卡后才顯示。為避免意外事故影響用水，應該在系統不正常時有告警提示，除了液晶顯示的提示外，關閥是更可以引起用戶注意的方式。剩余水量不足，關閥提示，用戶注意到后可以插入IC卡觀察液晶顯示判斷閥門狀態，同時閥門打開。電量不足關閥提示，用戶注意到后可以插入IC卡觀察液晶顯示判斷，同時閥門打開。
2.IC卡的選擇
目前IC卡在連接方式上分為接觸式和非接觸式兩種，非接觸式卡操作時不用直接連，使用方便，但是存在功耗大，不是非常穩定等因素，接觸式卡必須在水表上設計插槽，不如非接觸式方便，而且插槽容易受損。但是，考慮到功耗與穩定性等因素，還是采用接觸式卡。
IC卡的種類主要有CPU卡，加密卡，存儲卡，綜合考慮成本安全等因素，建議采用SLE4442加密卡，配以加密算法，保證數據安全。
3.管理軟件的設計
3.1基本功能
管理計算機可以記錄管轄的各個智能水表信息，記錄用戶信息，將水表信息與用戶信息對應。將卡與表一一對應。可以對卡操作，將購水信息寫在卡內，可以讀出卡的信息。
3.2統計功能
管理計算機可以對單個用戶的一定時間內的購水及用水狀況進行記錄和統計。通過輸入用戶姓名或身份證號碼，可以查詢相關信息。可查詢前面10次的購水情況及用水情況。
在管理計算機上可以對整個管轄范圍內的用水狀況進行統計分析；可以進行維修記錄，對每次維修過程結果進行記錄；可以進行告警統計，標記出長時間用水遠低于平均用水量的用戶，供管理部門查詢分析。
管理者登錄進行記錄，管理員分級別進行操作。可以實現多個管理系統聯網使用。
3.3軟件使用環境
編程語言：C++
應用環境：WINDOWS98，WINDOWS2000
最低要求計算機配置：586以上CPU，32M以上內存，100M以上硬盤
4.結束語
針對當前國內智能水表的發展趨勢和所存在的問題，杭州競達電子有限公司進行了技術創新，申報了智能IC卡水表的四項實用新型專利，大大提高了智能水表的性能。使用該技術生產制造的“LXSIC-20G智能IC卡水表”，在使用中得到了廣大用戶的肯定。
2002年5月12日，建設部科技發展促進中心組織了行業內的8位資深專家對“LXSIC-20G智能IC卡水表”召開了評估會，評估委員一致認為（以下為引用評估意見）
：
①?提交的技術資料、工藝文件基本齊全、完整，能指導生產，符合建設部科技成果評估要求。
②?該產品發訊裝置采用了瞬跳式、輕觸發力微動開關，表與閥的連接采用了表殼與球閥殼體整體鑄造加工的方式，閥的結構采用經過改進的浮動式球閥結構，并采用橡膠材料與球閥的接觸來進行密封，由聚四氟乙烯材料承受球閥的壓力。產品具有一定的創新，并具有自主的知識產權。
③?經浙江省質量技術監督檢測研究院檢驗，所測指標達到了國家行業標準CJ/T133-2001《IC卡冷水水表標準》中規定的有關指標。
④?該公司生產設備齊全，具有必要的產品質量檢測設備，通過了ISO?9001認證，質保體系完善，產品經用戶使用，反映良好。
綜上所述，評估委員會一致認為：該項目技術水平達到國內領先水平，具有較大的推廣應用的價值，同意通過評估，可批量生產。
順利通過建設部科技成果評估，為智能水表推廣和使用提供了性能優良的產品。
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杭州競達電子有限公司所屬專利
為了提高國內智能建筑的智能化水平，解決自來水管理部門存在的抄表難、收費難問題，避免管理部門與用戶發生矛盾，減輕因用戶拖欠水費而給自來水管理部門造成的資金上的巨大壓力，在這種情況下智能IC卡水表系統應運而生，徹底解決了上述問題。系統由智能水表、IC卡及售水管理系統組成，杭州競達電子有限公司通過將近兩年的開發研究，對各部分設計如下：
1．?智能基表設計的考慮
為解決上面提到的抄表收費問題，用戶使用的計量水表應該能計量水流量，同時可以對水流量進行記錄分析，根據水量及交費信息控制閥門，決定用戶是否可以繼續用水。所以計量水表必須有智能控制，因此我們稱其為智能水表。
1.?1智能基表結構的改進
（1）?閥門的設計
?閥門是智能水表的關鍵部件，要求壓力損失小，體積小，功耗低。壓力損失要求達到中國城鎮建設行業標準CJ/T133-2001《IC卡冷水水表》中規定的≦0.1Mpa的要求，且智能水表通常只能用電池供電，而且要求長期穩定工作。如果功耗大，只能采用大容量電池，不僅增加了成本，而且智能水表體積也必須增大；況且電池瞬間供電能力有限，功耗大到一定程度增加電池容量也不能解決問題。目前國內大多數廠家采用先導閥，也有采用陶瓷閥，普通球形閥。先導閥安裝簡單，功耗低，但是壓力損失一般很難達到中國城鎮建設行業標準，而且先導閥小孔容易被雜物堵塞造成閥門失效。陶瓷閥為達到壓力損失的要求必須增大面積，在增大面積的同時功耗也隨之增大。普通球形閥也因為功耗太大很難得到廣泛的應用。我們在深入研究的基礎上，開發出了一種具有自主知識產權的浮動式球閥，由于采用的是球閥，故解決了IC卡水表普遍存在的壓力損失大的問題，又由于采用的球閥是經過了改進的浮動式的結構，所以開關閥的功耗較小。這種球閥的主要結構特點是：球閥無預緊力，壓力轉移到了聚四氟乙烯閥墊上，從而實現了既保證密封又能輕松開關閥的目的。經測試，我們的球閥在2Mpa的水壓下，其最大轉矩也不會超過10Kg.cm。在通常的水壓0.2~0.5Mpa時，開關閥的電流小于100Ma。
（2）?脈沖采樣技術的應運
??目前IC卡水表中普遍采用干簧管加磁鋼的發訊裝置，易誤發信號，易受外界磁場干擾的情況，我們研發了一種輕觸發力的微動開關加凸輪的發訊裝置，這種發訊裝置經過近20萬次的實驗，無一次誤發信號或不發信號，且也不影響水表的示值誤差性能。所以說，它是一種既不誤發信號又能防外界磁場干擾的新型發訊裝置。
（3）?考究外形設計
目前大多數IC卡水表采用水表基表加電路控制閥門的分體聯接結構，只要將水表基表上發訊裝置再與單獨制造的閥門采用螺紋連接方式連接起來，就構成了IC卡水表，制造工藝簡單。缺點是由于采用分體連接，連接部分又是采用螺紋，而在安裝水表時，一般也是采用螺紋連接，所以若安裝時操作不當，容易使分體連接的IC卡水表在聯接處發生松動，造成漏水，影響了IC卡水表的正常使用；再者，由于采用螺紋連接，所以在分體連接中會產生這樣的困難，既要擰緊螺紋，又要使連接部分的方向一致（如水表的度盤和閥門的電磁鐵都朝上），這就產生了一個制造工藝的問題。還有是整表的長度問題，這些表閥分體連接的IC卡水表大多比原來同口徑的機械式水表長度要長，這就出現了這樣的問題，若要將原來的機械水表換成IC卡水表，必須鋸斷原來裝表處的水管，重新在鋸斷的水管上鉸出螺紋，才能安裝IC卡水表，而這在實際操作中又是很麻煩的，甚至在有的場合是很困難的，因此，這種長分體的IC卡水表只能用在新建住宅中且與其他表的互換性（在長度上）很差，當然也就制約了它的推廣應用。把智能表IC卡設計成表閥一體，與普通機械式水表長度一樣，則徹底解決了分體連接漏水問題以及安裝規格問題。
1.?2智能基表功能的提高
（1）?計數精度
???水流量流過水表，水表進行一個基本單位的記錄與處理的流量稱為計數精度。精度高實現困難，代價高；精度低會造成計費不準確。根據水的單價，以及管理部門的結算習慣，計量精度定為三十分之一噸。
（2）?數據準確性
?基本采樣機構采用供水部門長期應用的二級水表，數字化的計數應與二級水表相同，實測10萬個基本脈沖，二者讀數相同。
（3）?數據安全性
?掉電保證數據不丟失，掉電保證關閉閥門，一表一卡，數據傳遞加密。
（4）?表容量設計
?等同采用的模擬基表，總處理流量100000噸
（5）?無故障使用時間
目前水管理部門制定的檢定周期為3-5年，各項設計應保證不出故障情況下連續工作6年以上。主要考慮電源，單節電池供電，采用2Ah高能鋰電池，保證在20千克壓力下正常開閥，保證6年以上工作時間。
（6）?操作設計
為使用戶方便使用水表，設計液晶顯示界面，顯示用水信息。應有購水信息，已用水量，剩余水量信息，閥門狀態，電池狀態。為了節電液晶顯示通常是關閉的，只有插卡后才顯示。為避免意外事故影響用水，應該在系統不正常時有告警提示，除了液晶顯示的提示外，關閥是更可以引起用戶注意的方式。剩余水量不足，關閥提示，用戶注意到后可以插入IC卡觀察液晶顯示判斷閥門狀態，同時閥門打開。電量不足關閥提示，用戶注意到后可以插入IC卡觀察液晶顯示判斷，同時閥門打開。
2.IC卡的選擇
目前IC卡在連接方式上分為接觸式和非接觸式兩種，非接觸式卡操作時不用直接連，使用方便，但是存在功耗大，不是非常穩定等因素，接觸式卡必須在水表上設計插槽，不如非接觸式方便，而且插槽容易受損。但是，考慮到功耗與穩定性等因素，還是采用接觸式卡。
IC卡的種類主要有CPU卡，加密卡，存儲卡，綜合考慮成本安全等因素，建議采用SLE4442加密卡，配以加密算法，保證數據安全。
3.管理軟件的設計
3.1基本功能
管理計算機可以記錄管轄的各個智能水表信息，記錄用戶信息，將水表信息與用戶信息對應。將卡與表一一對應。可以對卡操作，將購水信息寫在卡內，可以讀出卡的信息。
3.2統計功能
管理計算機可以對單個用戶的一定時間內的購水及用水狀況進行記錄和統計。通過輸入用戶姓名或身份證號碼，可以查詢相關信息。可查詢前面10次的購水情況及用水情況。
在管理計算機上可以對整個管轄范圍內的用水狀況進行統計分析；可以進行維修記錄，對每次維修過程結果進行記錄；可以進行告警統計，標記出長時間用水遠低于平均用水量的用戶，供管理部門查詢分析。
管理者登錄進行記錄，管理員分級別進行操作。可以實現多個管理系統聯網使用。
3.3軟件使用環境
編程語言：C++
應用環境：WINDOWS98，WINDOWS2000
最低要求計算機配置：586以上CPU，32M以上內存，100M以上硬盤
4.結束語
針對當前國內智能水表的發展趨勢和所存在的問題，杭州競達電子有限公司進行了技術創新，申報了智能IC卡水表的四項實用新型專利，大大提高了智能水表的性能。使用該技術生產制造的“LXSIC-20G智能IC卡水表”，在使用中得到了廣大用戶的肯定。
2002年5月12日，建設部科技發展促進中心組織了行業內的8位資深專家對“LXSIC-20G智能IC卡水表”召開了評估會，評估委員一致認為（以下為引用評估意見）
：
①?提交的技術資料、工藝文件基本齊全、完整，能指導生產，符合建設部科技成果評估要求。
②?該產品發訊裝置采用了瞬跳式、輕觸發力微動開關，表與閥的連接采用了表殼與球閥殼體整體鑄造加工的方式，閥的結構采用經過改進的浮動式球閥結構，并采用橡膠材料與球閥的接觸來進行密封，由聚四氟乙烯材料承受球閥的壓力。產品具有一定的創新，并具有自主的知識產權。
③?經浙江省質量技術監督檢測研究院檢驗，所測指標達到了國家行業標準CJ/T133-2001《IC卡冷水水表標準》中規定的有關指標。
④?該公司生產設備齊全，具有必要的產品質量檢測設備，通過了ISO?9001認證，質保體系完善，產品經用戶使用，反映良好。
綜上所述，評估委員會一致認為：該項目技術水平達到國內領先水平，具有較大的推廣應用的價值，同意通過評估，可批量生產。
順利通過建設部科技成果評估，為智能水表推廣和使用提供了性能優良的產品。
?????????
杭州競達電子有限公司所屬專利
