随着经济的发展、科技的进步,各项高新技术已经逐步走入人们的日常生活,而在居民用水计量管理中也出现了有线集抄等新型技术,它虽然解决了不入户抄表的问题,但仍然没有解决“收费难”的问题。本文介绍的民用预付费智能水表采用新型的预付费模式,用一张小小的卡片改变了管理收费中的经济运行模式,将原有的“先用水,后付费”方式改变为“先付费,后用水”,从而有效地解决了以上种种弊端,避免了大量的人力物力损耗,解决了收费问题和安全问题,实现了居民用水计量管理的科学化、现代化,提高了城市住宅的智能化管理水平。

        在现有的普通居民用水计量管理工作中,绝大部分的计量器具仍然是传统的机械字轮式水表,而收费方式则是由大量的抄表人员走入千家万户的居民家中,读取水表的字轮显示数据,通过与原有水表示值的比较,计算出两次抄表之间用户的用水量,再计算出应收费用后向用户征收水费。这样的查表收费方式存在着很大的弊端,即工作量大,手续繁杂,收费时间长,效率低等问题。同时由于用户或其他原因,常常不能按时收费,造成用户对供水公司的资金拖欠。另外还有不法分子冒充抄表人员入户抢劫等事情时有发生,给居民的安全造成了一定的威胁。
        随着经济的发展、科技的进步,各项高新技术已经逐步走入人们的日常生活,而在居民用水计量管理中也出现了有线集抄等新型技术,它虽然解决了不入户抄表的问题,但仍然没有解决“收费难”的问题。本文介绍的民用预付费智能水表采用新型的预付费模式,用一张小小的卡片改变了管理收费中的经济运行模式,将原有的“先用水,后付费”方式改变为“先付费,后用水”,从而有效地解决了以上种种弊端,避免了大量的人力物力损耗,解决了收费问题和安全问题,实现了居民用水计量管理的科学化、现代化,提高了城市住宅的智能化管理水平。

1 　工作原理
        该预付费智能水表是一种将电子和微计算机相结合,并辅助以相应机械结构,根据用户购买水量来实现自动计量收费的民用高科技产品。它以单片机为核心,以逻辑加密卡为信息传递媒介,以电动阀为执行机构,达到控制收费的目的。
        该预付费智能水表是安装在每个居民家中,为配合该智能水表的使用,需要在居民供水管理部门的计算机上安装主机发卡管理软件和读写卡器。用户在使用前需到管理部门去购买水量,在用户交纳相应的费用后,管理人员通过管理软件和读写卡器将一定的水量写入卡中。用户回到家中将卡插入预付费智能表读卡口时,单片机识别到卡插入后读出卡上的加密水量数据,将用户购买水量存入到表内存储器中后,发出电脉冲信号控制电动阀门开启,保证用户正常用水。在用户的使用过程中,每使用完1 m3 水后,信号采集电路将采集到相应的脉冲送入单片机处理,递减存储器中用户购买水量,并通过液晶显示器显示出剩余水量。当剩余水量达到设定的下限时,单片机控制发出声音报警信号同时在液晶显示器上显示“购卡”字样,提示用户重新购卡输入水量。若用户不购卡,智能水表内的剩余水量递减到零时,单片机将发出控制命令,控制电动阀门关闭,切断供水,直至用户重新购卡输入水量。
2 　构成部分及作用特点
        预付费智能水表是在普通机械水表的基础上,安装相应的电子测控系统而构成的机电一体化产品。
2. 1 　结构组成
        它主要由机械水表、信号采集电路、电源供电及监视电路、卡读写电路、液晶显示电路、数据存储电路、报警电路、控制阀等部分组成。组成框图如图1。

图1 　组成框图

2. 2 　单片机
        单片机是整个智能水表的核心,它担负着信息判断、识别、运算、处理等工作。经过性能、质量、价格的多方对比,确定采用台湾义隆公司推出的8 位EM78 系列单片机中的EM78P447SAP ,该单片机具有优良的结构和性能, 集多种功能于一身, 它采用RISC 结构设计,具有更高,更快的运行处理速度,它具有3 个中断源,内置电压检测器,并且还有独特的低功耗设计和I/ O 唤醒功能,内置“看门狗”可有效提高单片机的抗干扰能力[1 ] 。
        EM78P447SAP 具有如下特点:内部有4K3 13 位一次性程序储存器(OTPROM) ,148 3 8 位的片内寄存器,3 个双向I/ O 口,5 级硬件堆栈,8 位实时时钟/ 计数器,具有休眠模式,3 个中断源,可编程自由运行“看门狗”定时器,10 个可编程接上拉电阻I/ O 引脚,同时99. 9 %的指令为单周期指令。
        由于采用电池供电,所以单片机大部分时间工作于休眠模式,电流仅为1μA ,当有计量脉冲到来或有IC 卡插入时,单片机由睡眠转为工作状态,处理完相应的工作后再转入休眠状态,以达到节省电能的作用。