CN102324144A

CN102324144A - 一种射频卡智能防水水表

Info

Publication number: CN102324144A
Application number: CN201110201393A
Authority: CN
Inventors: 孙建东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明公开了一种射频卡智能防水水表，它包括水表控制器、射频卡和控制阀门，所述的水表控制器包括控制盒，在控制盒内设有CPU、计量模块、阀门控制模块、射频卡读写模块、电源模块和LCD显示模块，电源模块与CPU连接，CPU的控制端I与计量模块为双向连接，CPU的控制端II与射频卡读写模块为双向连接，CPU的控制端III与阀门控制模块为双向连接，CPU的输出端与LCD显示模块连接，射频卡与射频卡读写模块相对应。本发明不但可以防止磨损和腐蚀，而且可以防潮和防水，另外有效地有效抗击外部强电和磁干扰。

Description

一种射频卡智能防水水表

技术领域

本发明涉及一种射频卡智能防水水表。

背景技术

目前的水表存在着机械触点，且电路不是密封的，电极出现外漏，这样在使用时不但容易被磨损和腐蚀，而且容易被水潮湿，另外无法抗击外部的强电和磁干扰。

发明内容

本发明提供了一种射频卡智能防水水表，它不但可以防止磨损和腐蚀，而且可以防潮和防水，另外有效地有效抗击外部强电和磁干扰。

本发明采用了以下技术方案：一种射频卡智能防水水表，它包括水表控制器、射频卡和控制阀门，所述的水表控制器包括控制盒，在控制盒内设有CPU、计量模块、阀门控制模块、射频卡读写模块、电源模块和LCD显示模块，电源模块与CPU连接，CPU的控制端I与计量模块为双向连接，CPU的控制端II与射频卡读写模块为双向连接，CPU的控制端III与阀门控制模块为双向连接，CPU的输出端与LCD显示模块连接，射频卡与射频卡读写模块相对应，射频卡读写模块对射频卡进行读写进行数据交换，LED显示模块显示射频卡的数据，计量模块的采样元件设置在水表的表头部分，采样元件采集表头的计量信号并将计量信号发送给CPU，CPU通过LED显示模块对计量信号进行显示，在显示的同时CPU通过阀门控制模块对水表控制阀门的通断进行控制。

所述的射频卡为E5567射频卡。所述的电源模块设置为锂氩电池。所述的射频卡与射频卡读写模块之间为无线传输连接。所述的采样元件为霍尔器件。所述的控制盒为全封闭式控制盒。

本发明具有以下有益效果：本发明设有射频卡，射频卡是一种非接触IC卡，通过无线方式，空间进行数据传输和数据交换，这样在水表中没有机械触点，不但可以避免出现磨损和腐蚀，而且采用射频技术，一表一步，可以有效地防磁抗干扰。本发明的控制盒为全封闭式控制盒，这样不但可以有效地防潮和防水，而且无任何外露电极，可有效抗击外部强电和磁干扰。本发明的采样元件为霍尔器件，这样可以采用双脉冲计数功能，全电子计量用水量，计量准，精确度高，可实现阶梯水个介。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

具体实施方式

在图1中，本发明提供了一种射频卡智能防水水表，它包括水表控制器、射频卡和控制阀门，所述的水表控制器包括控制盒，控制盒为全封闭式控制盒，在控制盒内设有CPU、计量模块、阀门控制模块、射频卡读写模块、电源模块和LCD显示模块，电源模块与CPU连接，电源模块设置为锂氩电池，CPU的控制端I与计量模块为双向连接，CPU的控制端II与射频卡读写模块为双向连接，CPU的控制端III与阀门控制模块为双向连接，CPU的输出端与LCD显示模块连接，射频卡与射频卡读写模块相对应，射频卡与射频卡读写模块之间为无线传输连接，射频卡为E5567射频卡，射频卡读写模块对射频卡进行读写进行数据交换，LED显示模块显示射频卡的数据，计量模块的采样元件设置在水表的表头部分，采样元件为霍尔器件，采样元件采集表头的计量信号并将计量信号发送给CPU，CPU通过LED显示模块对计量信号进行显示，在显示的同时CPU通过阀门控制模块对水表控制阀门的通断进行控制。

本发明的控制盒内安装主线路板，采用全封闭结构，卡片选用E5567射频卡，当射频卡靠近控制盒后，触动到位开关或干簧管(采用有磁芯射频卡)，这时CPU启动射频卡读写模块对卡片进行读写，进行数据交换，数据交换完毕后，在LED显示模块上显示最新数据，轮显结束后关闭显示，处于休眠状态以节省功耗。电源模块为3.6V锂氩电池，它设计具有固定电阻的放电激活电路对电池电压进行检测，当电池电压低于设定值后，关闭阀门，LED显示模块提示更换电池。上电检测电池电压，电池电压低于设定值时(3v)显示提示和关阀，每隔12天进行电池检测，用放电(62Ω电阻放电8秒，电池激活后)检测2秒电池电压，连续两次检测大于或小于设定的低电压值，即确认电压值高或低，如电压值检测高低各一次，则检测第三次，是大于低电压设定值即为高，反之则定为低电压。由于基表是采用0.1吨为单位进行计量，LED显示模块上显示的水量数据最小单位为0.1吨，，这样，单片机每收到一组有效的计量脉冲，表示水表使用0.1吨水。当剩余水量递减到0后，水表控制器自动关闭阀门切断用户用水，这时用户只有将购水卡插入控制器，将购水量追加到控制器中才能够打开阀门继续用水。如果水表控制阀门出现故障，不能正确关闭阀门，这时程序应能够继续对用水量进行计量，剩余水量显示为负值。这种情况下，当购水量追加到水表控制器中后，首先应减去负的剩余水量。

每次插入购水卡后，固定轮显三桢数据，即：本次购水量、剩余水量、累计用水量，每桢显示5秒轮换，显示完毕后熄灭。

当水表内的剩余水量超过限购量后，水表控制器禁止将购水卡中的购水量追加到水表中去，这时显示提示代码“E-17”。

常用错误代码为：

显示“E-01”。表示水表开关阀门超时，电机坏或驱动器坏。

显示“E-02”。存储器出错。

显示“E-03”。表示卡片未存在或卡片损坏。

显示“E-12”。表示非本系统卡。

本发明的射频卡水表功能描述，水表采用非接触式射频IC卡E5567作为数据传输介质，应具备如下功能：

1、自动采样计量功能：水表控制器采用LED显示模块显示，可自动采集机械水表的计量信息，可以设置每0.1吨或每吨计量一次(预留基表吨位采样应用)。

2、购水功能：将已购水的购水卡插入控制器，控制器首先显示本次购水量，然后控制器将本次购水量和内部的剩余水量进行累加，在LED显示模块上显示控制器当前可以继续使用的剩余水量，接着显示控制器的累计使用水量。

3、报警功能：当剩余水量用至预设报警水量时，水表控制器采用点亮LED显示模块同时关断水表控制阀门进行报警，报警水量不小于0，插入购水卡后水表控制器打开水表控制阀门恢复用水。

剩余水量为0不关断水表控制阀门，直接进入透支状态。若报警水量设置为0，则关断水表控制阀门，用户插入购水卡可以打开水表控制阀门进入透支状态。

4、关阀断水功能：水表必须具备透支功能，当剩余水量用完后，水表不关闭水表控制阀门自动进入透支状态，当剩余水量记录到等于透支限额后，水表控制器将再次关闭水表控制阀门，这时用户只有再次缴费购水才能打开水表控制阀门。

5、查询功能：

(1)查询余量：将购水卡插入控制器中，LCD显示窗上显示出该用户当前的剩余水量和累计用水量。

(2)查询水表信息：用查询卡插入控制器，可查询控制器的现行使用状态，并使控制器的阀门完成一次完整的开关动作，LED显示模块依次显示用户当前的剩余水量、累计使用水量、上月用水量、当前日历、当前时钟。

6、抄表功能：可以使用抄表卡将水表控制器中的月用水量冻结数据抄回，供分析使用。

7、退水功能：用专门的退水卡插入要退水的表内，控制器便将表中剩余水量返写到退水卡中，并将该表剩余水量清零，关闭水表控制阀门停止用户用水。

8、故障表更换功能：当水表出现故障时，可以使用转移卡将故障表中的数据转移到新的水表中去，转移完毕后的故障表中的剩余水量清零。

9、阀门异常计量功能：阀门发生故障而不能关断，控制器将会累积透支水量，再次购水插卡时，控制器能自动扣减透支的过零水量。

10、一卡一表功能：开户卡插入水表控制器之后，该控制器就与该购水卡形成一一对应关系，该控制器不会再认其它购水卡，只认各种管理功能卡(查询卡、退水卡、清零卡、转移卡等)。

11、防磁干扰功能：用强磁扰乱水表正常采样时，控制器能自动关阀断水，控制器检测到磁干扰消失后，能够自动打开阀门恢复用水。

12、电池欠压提示、关阀功能：电池电压低于3.0V时，控制器LCD显示“欠电压”提示信息，并自动关阀。

本发明的水表的卡片分类

1、购水卡：由用户持有，用来完成缴费购水，首次购水的称为开户卡，购水卡中包含的数据有：分区号、用户号、报警水量1、报警水量2、充值下限、透支限额、购水量，通过购水卡返回的数据有：剩余水量、累计用水量、水表工作状态字。

2、查询卡：用来对水表控制器进行检查，将查询卡贴近水表控制器后，LCD显示屏依次显示水表剩余水量、累计用水量。同时将水表控制器阀门反方向动作一次，并将相关数据写入到查询卡，返写到查询卡的数据有：分区号、用户号、报警水量、充值下限、透支限额、购水次数、本次购水量、累计购水量、剩余水量、累计用水量、水表工作状态字、磁干扰次数、低电压次数等。

3、抄表卡：用来将水表控制器中的上月用水量抄回，抄收的数据有：6个月的月用水量，抄表日期。

4、退水卡：用来为用户办理退水手续，将退水卡贴近水表控制器后，将水表控制器内总的剩余水量和累计用水量等数据写入到退水卡中，同时将水表控制器中的剩余水量清零，并关闭水表控制器阀门。

5、转移卡：用来将故障水表中的相关数据转移到新的水表控制器中去，同时将故障表中的剩余水量清零，并关闭水表控制器阀门。转移的数据有：用户号、报警水量、充值下限、透支限额、购水次数、累计购水量、剩余水量、累计用水量。

6、参数设置卡：用来在生产过程中对水表控制器中的数据和运行参数进行设置，并将相关状态进行初始化。参数设置卡能设置的数据有：报警水量、充值下限、透支限额、预置水量、累计用水量、脉冲常数、当前日历、当前时钟等。

7、加水卡：用来在生产过程中向水表中增加购水量，水表控制器将增加的购水量追加到剩余水量中，同时显示增加的购水量、剩余水量、累计用水量三桢。

8、自检卡：用来在生产过程中对水表控制器进行自检测试，将自检卡贴近水表控制器后，水表控制器LCD全屏点亮，阀门自动开关一次，并自动检测电池电压一次。

9、密钥修改卡：用来设置生产完毕的水表控制器中的加密密钥和分区号。确保进入运行状态的水表控制器能够具有数据安全性，不同的MIS系统发行的卡片在不同的水表控制器中不能通用。

EEPROM存储芯片中的数据存放地址可自行定义，但在01H-08H用来存放卡片认证主密钥密文，在水表单片机程序中固定写入一个线路保护密钥，在使用时从EEPROM中读入主密钥密文，然后与线路保护密钥进行DES运算后生成的结果为卡片认证主密钥。

考虑到EEPROM中的数据可能会被人为篡改从而造成解密后的主密钥错误，规定主密钥原值中第一个字节的数据固定为68H。若解密后第一个字节的数据不为68H，则水表报错退出，不进行任何操作。

本发明射频卡水表的使用流程：

(1)水表控制器在生产过程中，首先要用自检卡对水表控制器进行检测，测试水表控制器的LCD显示模块和水表控制阀门控制是否正常，并检测电池电压检测点是否正确。

(2)检测完毕后，用参数设置卡向水表控制器设置报警水量、充值下限、透支限额、预置水量、累计用水量、脉冲常数、当前日历、当前时钟，然后走水测试脉冲计量是否正确。

(3)在生产测试过程中，根据需要还可以多次重复使用参数设置卡，根据需要也可以把参数设置卡转化为加水卡和清零卡使用。

(4)水表生产完毕后，用清零卡将水表控制器中的数据全部清空初始化，水表处于出厂状态。

(5)水表在现场安装时，用密钥修改卡设定加密密钥和分区号，此加密密钥和分区号与后台售水管理系统相对应。这样保证每个售水管理系统能够独立运行。用开户卡为用户进行开户购水，开户卡就是首次购水卡，在第一次购水时需要把用户号信息传递到水表控制器中去。之后的购水水表控制器应该比较用户号是否相同，只有购水卡中的用户号和水表控制器中的相同才能完成购水。

(6)查询卡可以在水表生产或者运行过程中均可以使用，用来查询水表控制器中的数据和工作状态。

(7)退水卡和转移卡在水表运行状态下发生用户需要退水或更换故障表的情况下使用。使用过转移卡的水表不能继续接受购水卡的使用，但能够接受查询卡和清零卡。接受了清零卡后水表将转换成新表状态。

Claims

1.一种射频卡智能防水水表，其特征是它包括水表控制器、射频卡和控制阀门，所述的水表控制器包括控制盒，在控制盒内设有CPU、计量模块、阀门控制模块、射频卡读写模块、电源模块和LCD显示模块，电源模块与CPU连接，CPU的控制端I与计量模块为双向连接，CPU的控制端II与射频卡读写模块为双向连接，CPU的控制端III与阀门控制模块为双向连接，CPU的输出端与LCD显示模块连接，射频卡与射频卡读写模块相对应，射频卡读写模块对射频卡进行读写进行数据交换，LED显示模块显示射频卡的数据，计量模块的采样元件设置在水表的表头部分，采样元件采集表头的计量信号并将计量信号发送给CPU，CPU通过LED显示模块对计量信号进行显示，在显示的同时CPU通过阀门控制模块对水表控制阀门的通断进行控制。

2.根据权利要求1所述的射频卡智能防水水表，其特征是所述的射频卡为E5567射频卡。

3.根据权利要求1所述的射频卡智能防水水表，其特征是所述的电源模块设置为锂氩电池。

4.根据权利要求1所述的射频卡智能防水水表，其特征是所述的射频卡与射频卡读写模块之间为无线传输连接。

5.根据权利要求1所述的射频卡智能防水水表，其特征是所述的采样元件为霍尔器件。

6.根据权利要求1所述的射频卡智能防水水表，其特征是所述的控制盒为全封闭式控制盒。