CN107784738A - 一种共享热水表及其管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共享热水表及其管理系统，该系统包括了若干个共享热水表，还包括数据采集器、集中器、服务器以及智能手机，该共享热水表包括MCU、无线通信模块、645/188协议模块、加密模块、存储模块、主动上报模块、计量扣费模块以及显示模块，无线通信模块负责数据的通信，645/188协议模块与系统平台的协议层连接，加密模块对传输数据进行加密，存储模块存储用户等信息，主动上报模块将具体使用及故障信息进行主动上报，计量扣费模块实时检测并记录用水量信息，显示模块显示用水信息、余额信息及报警提示信息。本发明通过手机进行控制，操作简便，做到实时扣费，扣费精度高，同时能够防倒流，具有主动上报功能。

Description

一种共享热水表及其管理系统

技术领域

本发明涉及一种共享热水表及其管理系统。

背景技术

在校园、宿舍、澡池、医院用水等多用户的场合中，多用到的是多公用式的热水表，目前市场上的热水表可以分为两种：阀控热水表和普通热水表。

阀控热水表，相对于普通热水表来说，减少了人员管理的强度。阀控热水表的控阀方式分为以下几种：一是卡式热水表，用水时将卡片放在热水表卡槽中，根据用水量扣减费用；另一种是按次购水，每次使用交钱，使用长短不限。

现有的多用户热水表一般诶IC卡热水表，但是IC卡式热水表存在诸多缺陷：卡片遗失，无法补卡，只能再次购卡，造成用户物质上的损失；IC卡是有自己的使用寿命的，长时间使用会有磨损等必不可少的损坏。而按次购水容易产生浪用水的现象，无法提高用户的节约用水的意识。

上述缺陷，值得解决。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种共享热水表及其管理系统。

本发明技术方案如下所述：

一种共享热水表，其特征在于，包括MCU、无线通信模块、645/188协议模块、加密模块、存储模块、主动上报模块、计量扣费模块以及显示模块，所述MCU连接并控制所述无线通信模块、所述645/188协议模块、所述加密模块、所述存储模块、所述主动上报模块、所述计量扣费模块以及所述显示模块；

所述无线通信模块与智能手机及数据采集器通信，将采集信息主动上报到系统平台；

所述645/188协议模块与所述系统平台连接，便于数据通信；

所述加密模块对传输数据进行加密，形成通信密文；

所述存储模块存储用户的信息，实时记录用户用水信息；

所述主动上报模块将用户使用所述共享热水表、所述共享热水表异常信息上报到所述系统平台，并通知到所述智能手机；

所述主动上报模块支持用户开阀上报、闭阀上报、无用水关阀上报、金额异常上报、水表硬件异常上报。

所述主动上报模块的上报功能包括两种形式：一是产生事件后，置低EVENTOUT管脚，通知无线通信模块；另一种是产生上报现象后，直接产生报文，向无线通讯模块发送数据，等待接收响应，若未接收主动上报正确响应、或接收到异常响应，则定时发送数据，直到达到最大重发次数，则抛弃该主动上报。

所述计量扣费模块通过无磁传感器实时检测叶轮转动，产生脉冲信号，根据脉冲信号计量扣费并记录用水量信息；

所述显示模块显示用水信息、余额信息及报警提示信息。

根据上述方案的本发明，其特征在于，还包括射频模块、硬件加密模块以及卡控模块；所述射频模块、所述硬件加密模块以及所述卡控模块均与所述CPU连接；

所述射频模块通过射频信号检测外界射频CPU卡；所述硬件加密模块与在所述外界射频CPU卡进行通信时，双方认证及加解密数据传输；所述卡控模块与处理所述外界射频CPU卡，更新共享水表参数和信息。

进一步的，所述阀控模块为电磁阀。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述智能手机进行无线通信。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述无线通信模块为470通信模块，所述共享热水表通过所述470通信模块与所述数据采集器进行通信，包括控制和查询命令的执行以及主动上报对应信息数据。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述加密模块为3DES加密模块。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述存储模块包括冻结和事件记录，管理部门根据冻结数据进行抄读管理；事件管理记录用户信息，并实时记录用户的使用起止时间、消费金额。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述计量扣费模块采用先扣费后使用方式，先对单位水量进行实时扣费，再通过传感器采样脉冲实现单位水量的检测。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在所述显示模块中，若当前用户剩余余额小于第一报警余额时，所述显示模块显示“请充值”信息，且报警灯进行闪烁；若当前用户剩余余额小于第二报警余额，或是不足以单位水价扣费时，所述显示模块显示“请充值”信息，报警灯进行闪烁且进行关阀提示。

其中，第二报警余额小于第一报警余额。

一种共享热水表的管理系统，其特征在于，包括若干个如前述的共享热水表、数据采集器、集中器、服务器以及智能手机，

所述共享热水表完成热水的控制，并进行实时扣费；

所述服务器连接所述智能手机和所述集中器，所述服务器存储用户信息档案，并生成3DES密文；

所述集中器连接所述服务器和所述数据采集器，所述集中器下发采集数据；

所述数据采集器连接所述集中器和所述共享热水表，用于传递对应数据；

所述智能手机还连接所述共享热水表，所述智能手机为用户提供操作平台，同时将用户的控制信息上传到所述服务器，并将所述服务器产生的密文透传到指定的所述共享热水表中。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于：

1、本发明操作简便：用户通过微信的公众号或APP扫描所要使用水表的二维码操作水表开阀，使用完毕后，点击结束即可；还可以通过管理部门发放卡片完成用户本地充值，实时扣费；

2、共享水表根据1L水量实时扣费，扣费精度高，相对用户来说省钱；

3、共享水表采用无磁模块计量，利用电磁阀控防倒流，一旦发生掉电可立刻关阀；

4、共享水表APP分为三个：客户端、工具端、管理端，从各个角度提供了管理助力APP；

5、支持两种协议，实现数据通信，同事可以进行密文的数据传输；

6、共享水表实现主动上报功能，可以在网络瘫痪时，主动通过470模块上传至服务器。

附图说明

图1为本发明共享热水表管理系统的结构示意图。

图2为本发明共享热水表的系统结构图。

图3为本发明共享热水表发卡系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1所示，一种共享热水表的管理系统，包括若干个共享热水表、数据采集器、集中器、服务器以及智能手机，其中：

服务器连接共享热水表和集中器，服务器存储用户信息档案，并生成3DES密文。

集中器连接服务器和数据采集器，集中器下发采集数据。

数据采集器连接集中器和共享热水表，用于传递对应数据。

智能手机还连接共享热水表，智能手机为用户提供操作平台，同时将用户的控制信息上传到服务器，并将服务器产生的密文透传到指定的共享热水表中。

共享热水表完成热水的控制，并进行实时扣费，一只共享热水表可多个用户使用，一个用户可以使用任意共享水表。

如图2-3所示，在共享热水表中，包括MCU、无线通信模块、645/188协议模块、阀控模块、加密模块、存储模块、主动上报模块、计量扣费模块以及显示模块，MCU连接并控制无线通信模块、645/188协议模块、加密模块、存储模块、阀控模块、主动上报模块、计量扣费模块以及显示模块。

无线通信模块与外界智能手机及数据采集器进行通信，无线通信模块为蓝牙/470通信模块。

蓝牙模块与智能手机（带蓝牙功能）进行无线通信，其通信链路为：服务器-智能手机、智能手机APP-共享热水表。具体的，智能手机APP扫描二维码,识别蓝牙模块MAC码，进行一对一连接；连接成功后主动连接服务器，调用充值开阀接口，从服务器中调用协议要求的密文数据，通过手机蓝牙模块透传该密文，至共享热水表；共享热水表将该信息处理后产生响应帧，通过共享热水表的蓝牙模块发送至手机蓝牙模块中；智能手机接收到该信息后，透传至服务器，由服务器解析后的数据给手机APP。

470通信模块针对采集器与热水表的通信通道进行数据传递，共享热水表通过470通信模块与数据采集器进行通信，除了支持控制和查询等基本命令外，同时支持主动上报功能，其具体通信链路为：服务器-集中器-数据采集器-共享热水表。具体的，服务器下发查询等命令到集中器,集中器下发至数据采集器,数据采集器将报文通过470模块下发至智能终端, 共享热水表处理该报文后，产生响应报文，上传至数据采集器，由数据采集器上传至集中器，最后传到系统后台中；共享热水表产生上报通知，通过470模块上报至数据采集器，由数据采集器上传至集中器，最后传到系统服务器中；服务器根据上报标志的类别下发查询命令，即集中器，集中器下发至数据采集器，数据采集器将报文通过470模块下发至共享热水表，共享热水表处理后，取消该上报状态。

645/188协议模块与系统平台连接，便于数据通信，方便系统平台的接入。

加密模块对传输数据进行加密，形成通信密文，优选的，加密模块为3DES加密模块。通过加密模块加密，在数据传输时，必须身份认证完成双方认证后进行数据传输，只在后台服务器与共享热水表中加解密，其它均为透传密文。身份认证是有时效的，过了时效后，必须再次身份认证。

身份认证的双方为服务器和智能终端，手机仅有透传功能不做数据存储，保证数据的安全性。保证每次身份认证后，使用随机数产生临时密钥，保证了认证后密文数据的不可复制性和安全性；通信密文传输的数据项中加入校验，保证数据完整性和可排错性；本地卡使用射频CPU卡和硬件加密模块，保证数据传输的安全性。

存储模块存储用户的信息，实时记录用户用水信息。具体的，存储模块包括冻结和事件记录，冻结支持月冻结，管理部门根据冻结数据进行抄读管理；事件管理记录用户信息，并实时记录1000条以上的用户的使用起止时间、消费金额及消费水量，便于管理。

阀控模块对流经共享热水表的流水进行阀控，防止倒流，优选的，阀控模块为电磁阀。

主动上报模块在检测到共享热水表硬件故障或共享热水表关阀的时候，将故障信息或用水结算信息上报到系统平台，并通知到智能手机。主动上报模块支持用户开阀上报、闭阀上报、无用水关阀上报、金额异常上报、水表硬件异常上报。

主动上报模块的上报功能包括两种形式：一是产生事件后，置低EVENTOUT管脚，通知无线通信模块(470模块)；另一种是产生上报现象后，直接产生报文，想无线通讯模块(470模块)发送数据，等待接收相应，若未接收主动上报正确相应、或接收到异常相应，则定时间隔再次发送数据，直到最大重发次数，则抛弃该主动上报。

例如：（1）水表模块自检到的故障如存储器，阀门等硬件故障，自动通过470通信模块的通道上报至采集器，最后上报在服务器；（2）用户扫码开阀后用水，连续时间内不在用水，而且没有请求结束用水，水表自动关闭阀控模块，并上报到服务器，使后实时结算更新，通知用户；（3）用户剩余金额不足时，水表自动关闭阀控模块，并上报至服务器，通知用户。

计量扣费模块通过无磁传感器实时检测叶轮转动，产生脉冲信号，根据脉冲信号计量扣费并记录用水量信息。计量扣费模块采用先扣费后使用方式，先对单位水量（1L）进行实时扣费，再通过无磁传感技术采样脉冲实现单位水量的检测。采用无磁传感器采样可以有效的防磁干扰，节约用水；采用均匀扣费的方式，以1L的水价实时扣费，计量扣费精度准，不造成浪费；采用先付费后处理的方式，防止用户退出与阀门关闭延时造成的差价，不会造成费用计算出的水价与实际不等的情况；计量扣费形式可以使得智能终端的用水记录保证在1000条以上。

显示模块显示用水信息、余额信息及报警提示信息，在无用户使用时显示当前累计用水量及当前水表水价，有用户在时显示当前用户剩余金额。同时显示模块具有报警提示，若当前用户剩余余额小于第一报警余额时，显示模块的液晶屏显示“请充值”信息，且报警灯进行闪烁；若当前用户剩余余额小于第二报警余额，或是不足以单位水价扣费时，显示模块的液晶屏显示“请充值”信息，报警灯进行闪烁且进行关阀提示。

在数据传递过程中，手机APP将用户的控制指令上报至后台服务器后，后台服务器加密传输给手机APP；手机APP通过蓝牙通信下发到共享热水表中；共享热水表开阀并正确应答至手机APP，手机APP将响应上传到后台服务器。

还包括射频模块、硬件加密模块以及卡控模块，射频模块、硬件加密模块以及卡控模块均与CPU连接。射频模块检测外界射频CPU卡，硬件加密模块与外界射频CPU卡进行通信时双方认证及加解密数据传输，卡控模块与处理射频CPU卡，更新共享水表参数和信息。射频模块与射频CPU卡通过射频信号连接，便于用户本地消费，补充了因远程通信故障造成的无法开启水表的问题。射频CPU卡相对于接触卡片，提高了卡片的使用寿命，扣费依然实时扣费，利用硬件加密技术完成智能终端与卡片的金额交换；智能终端在卡片使用后，主动将本次使用信息上传后台，改善了当前CPU卡片丢失后，无法补卡，造成用户金钱的浪费。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种共享热水表，其特征在于，包括MCU、无线通信模块、645/188协议模块、加密模块、阀控模块、存储模块、主动上报模块、计量扣费模块以及显示模块，所述MCU连接并控制所述无线通信模块、所述645/188协议模块、所述加密模块、所述阀控模块、所述存储模块、所述主动上报模块、所述计量扣费模块以及所述显示模块；

所述无线通信模块与智能手机及数据采集器通信，将采集信息主动上报到系统平台；

所述645/188协议模块与所述系统平台连接，便于数据通信；

所述加密模块对传输数据进行加密，形成通信密文；

所述阀控模块与所述MCU连接，并且所述阀控模块对流经所述共享热水表的流水进行阀控；

所述存储模块存储用户的信息，实时记录用户用水信息；

所述主动上报模块将用户使用所述共享热水表、所述共享热水表异常信息、关阀信息上报到所述系统平台；

所述计量扣费模块通过无磁传感器实时检测叶轮转动，产生脉冲信号，根据脉冲信号计量扣费并记录用水量信息；

所述显示模块显示用水信息、余额信息及报警提示信息。

2.根据权利要求1所述的共享热水表，其特征在于，还包括射频模块、硬件加密模块以及卡控模块；所述射频模块、所述硬件加密模块以及所述卡控模块均与所述CPU连接；

所述射频模块通过射频信号检测外界射频CPU卡；所述硬件加密模块与在所述外界射频CPU卡进行通信时，双方认证及加解密数据传输；所述卡控模块与处理所述外界射频CPU卡，更新共享水表参数和信息。

3.根据权利要求1所述的共享热水表，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块连接所述智能手机和所述共享热水表。

4.根据权利要求1所述的共享热水表，其特征在于，所述无线通信模块为470通信模块，所述共享热水表通过所述470通信模块与所述数据采集器进行通信，包括控制和查询命令的执行以及主动上报对应信息数据。

5.根据权利要求1所述的共享热水表，其特征在于，所述计量扣费模块采用先扣费后使用方式，先对单位水量进行实时扣费，再通过传感器采样脉冲实现单位水量的检测。

6.根据权利要求1所述的共享热水表，其特征在于，在所述显示模块中，若当前用户剩余余额小于第一报警余额时，所述显示模块显示“请充值”信息，且报警灯进行闪烁；若当前用户剩余余额小于第二报警余额，或是不足以单位水价扣费时，所述显示模块显示“请充值”信息，报警灯进行闪烁且进行关阀提示。

7.一种共享热水表的管理系统，其特征在于，包括若干个如权利要求1-6任意一项所述的共享热水表、数据采集器、集中器、服务器以及智能手机，

所述共享热水表完成热水的控制，并进行实时扣费；

所述服务器连接所述智能手机和所述集中器，所述服务器存储用户信息档案，并生成3DES密文；

所述集中器连接所述服务器和所述数据采集器，所述集中器下发采集数据；

所述数据采集器连接所述集中器和所述共享热水表，用于传递对应数据；

所述智能手机还连接所述共享热水表，所述智能手机为用户提供操作平台，同时将用户的控制信息上传到所述服务器，并将所述服务器产生的密文透传到指定的所述共享热水表中。