中國是全球公認的13個人均水資源最貧乏的國家之一，有資料表明，目前中國淡水資源總量約為28000億立方米，居世界第4位，但人均只有2300立方米，僅為世界平均水平的1/4，位列世界第121位。如果扣除那些難以利用的洪水涇流和散布在偏遠地區的地下水資源后，中國現實可利用的淡水資源僅為11000億立方米左右，人均可利用水資源量約為900立方米。 

　　目前全國多數城市地下水受到不同程度的污染，且有逐年加重的趨勢，而在幾大淡水河流域，包括淮河、長江、松花江、珠江、黃河以及多數淡水湖，都存在嚴重的污染情形。 

　　越來越多的人認識到，應對“水荒”更需要進一步完善水資源管理，依靠市場機制以鼓勵全民節水。 

　　目前各學校在管理學生節水方面的意識不斷提，大中院校在不斷完善和建立節水管理系統，但校園卡應用系統管理上存在諸多問題，主要表現在以下幾個方面： 

　　1、由于卡應用的快速發展，校內各單位逐步建立起自已的卡應用系統，造成了目前學生身上持有多張卡。 
　　2、校園網建立較晚，使學校各單位管理不能統一。 
　　3、目前，各大學校園網的建成投入使用，為校園一卡通系統的建立提供了可能，射頻IC卡應用系統的日漸成熟為校園一卡通系統的建立提供了技術保障，校園內實現一卡通管理已成為校園管理發展的必然趨勢。 

　　我廠的"校園一卡通信息管理系統"就是針對各大學及各大中等專業學校的管理設計的，力求改變以上所提諸多問題，該系統綜合先進的射頻IC卡技術及網絡通訊技術使“一卡通”及一卡多用管理得以實現。 

　　二、非接觸式IC卡的特點及工作原理： 

　　1、非接觸式IC卡,卡基材料選用PVC 材料，美觀、大方、耐用。該校園卡既是學生證，又是借書證，而且還能實現校內一卡通消費（食堂就餐、淋浴控制、機房上機、INTELNETH 上網計費、商場消費、校車收費、洗浴收費、門禁驗證、圖書借閱、考勤管理等）及各項查詢（學籍、成績查詢，卡消費查詢、物品領取查詢等）。 
　　2、非接觸式IC卡是根據射頻電磁感應原理產生的。它的讀／寫操作只需將卡片放在讀卡器附近一定的距離之內就能實現數據交換，無需任何接觸，使用非常方便、快捷，不易損壞。因此，在公交、門禁、校園、企事業等人事管理、娛樂場所等方面有廣闊的應用前景。目前，我國引進的射頻IC卡主要有Philips公司的Mifare卡和Atmel公司的Temic卡。下面以Philips公司的Mifare卡為例，介紹校園一卡通IC卡讀寫器的實現方法。 

　　非接觸式IC卡讀卡器以射頻識別技術為核心，讀卡器內主要使用了1片Mifare卡專用的讀／寫處理芯片— —MMM 微模塊。其功能包括調制、解調、產生射頻信號、安全管理和防碰撞機制。內部結構分為射頻區和接口區：射頻區內含調制解凋器和電源供電電路，直接與天線連接；接口區有與單片機相連的端口，還具有與射頻區相連的收／發器、16字節的數據緩沖器、存放64對傳輸密鑰的ROM、存放3套密鑰的只寫存儲器，以及進行3次證實和數據加密的密碼機、防碰撞處理的防碰撞模塊和控制單元。讀卡器工作時，不斷地向外發出一組固定頻率的電磁波(1 3．6 MHz)。當有卡靠近時，卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀卡器的發射頻率相同，這樣在電磁波的激勵下，I C諧振電路產生共振，從而使電容充電有了電荷。在這個電容另一端，接有一個單向導電的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內存儲。當電容器充電達到2 V時，此電容就作為電源為卡片上的其他電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接收讀卡器發出的數據并保存。 

　　三、 水控系統介紹： 

　　3.1 水控系統的優點： 

　　(1) 使用者按需用水，科學計費，有效節約了寶貴的水資源，提高學生的節水意識。 
　　(2) 多用水需多付費，相對來說，使用者入浴時間減少，提高了淋浴使用周轉率，相當于浴室擴大了使用面積。 
　　(3) 計費準確，有效的保證使用者的利益，避免原來“大鍋飯”的形式用多用少一個樣（如一次2 元，一次1.5 元）。 
　　(4) 非接觸式射頻卡刷卡控水，方便可靠。 
　　(5) 方便后勤部門管理，先買水后用水，簡化管理，提供各種形式報表輸出，便于統計、分析。 
　　(6) 可接入任何一卡通網絡系統，充分保護用戶資源。 

節能水控機系統功能介紹： 

　　(1) 用Mifare 1 非接觸式IC卡，使用頻率高，符合ISO14443A 國際標準， 具有嚴格的保密性和兼容性，滿足不同用戶系統功能的擴充。 
　　(2) 計費方式： 
　?、?計時用水方式：按照預先設定的計費時間長度和金額分段進行計費，刷卡出水，取卡則停止出水； 
　?、谟嬃髁坑盟绞剑焊鶕髁康拇笮?，按照預先設定的費率進行計費， 取卡則停止出水。 
　　(3) 計費精度： 
　?、?計時精度：最小時長：1 秒； 
　?、?計流量精度：最小計量單位熱水采用1 個脈沖/升水的基表，開水基表采用30個脈沖/升水的基表。 (根據需要采用不同精度的基表來設定) 
　　(4)最小計費單位：0.01 元。 
　　(5) 聯網水控系統平時脫機使用，每臺終端可存儲4048 筆消費記錄，系統隨時采集、處理消費記錄。 
　　(6) 良好的安全性：采用我廠計設制造的專用電源變壓器，電壓為12V，供電安全可靠，安裝方便。 
　　(7) 良好的防水性，水控機采用先進的防水密封設計，具有防水、防潮功能。 
　　(8) 良好的讀卡性和系統兼容性，讀卡時間小于0.2 秒，絕無誤讀、誤寫現象?？梢酝程孟M、門禁、考勤、圖書館、機房收費等形成“一卡通”系統。 

系統說明：

 感應卡： 

　　A. 射頻卡采用菲利蒲原裝的mafire one 芯片，具有穩定性、安全性好的特點。 
　　B. 射頻卡容量為8K 位EEPROM,分為16 個扇區，每個扇區為4 塊，每塊16個字節,以塊為存取單位,每個扇區有獨立的一組密碼及訪問控制。 
　　C. 每張卡有唯一序列號，為32 位,具有防沖突機制，支持多種系統操作(如食堂消費、機房收費等) 
　　D. 無電源，自帶天線，內含加密控制邏輯和通訊邏輯電路 
　　E. 數據保存期為10 年以上，可改寫10 萬次，讀無限次。 
　　F. 工作溫度：-20℃~50℃(溫度為90%),工作頻率：13.56MHZ7、通信速率：106KBPS,讀寫距離：10mm 以內（與讀寫器有關） 

　　管理軟件： 

　　A. 系統為網絡版管理軟件，采用windows 2000 或windows XP 操作平臺，后臺采用SQL SERVER2000 數據庫,多用戶結構。 
　　B. 界面友好，多條件查詢，可多條件多種方式輸出各種消費記錄。 
　　C. 報表自由設定，可按各學校的情況設定報表格式。 
　　D. 數據導入、導出靈活，數據可隨時導出為EXCEL 或網頁格式。 
　　E. 接口靈活，可以很好的同校園一卡通的其他系統聯接，可食堂售飯，機房計費等。

水控系統特點 

　　1) 水控機、充值機、管理軟件等關鍵設備是我廠自主開發研制的產品，屬于自主知識產權。產品的售后服務從技術上不會出現問題，將來產品功能如需修改或升級，都非常方便。 
　　2) 刷卡出水，取卡停水，符合使用的習慣。顯示卡中余量，刷卡開閥計費（卡中有余量的情況下），取卡關閥停止計費，卡中余量用完自動關閥。 
　　3) 使用Mifare one 非接觸IC卡，符合ISO14443A 國際標準，采用一卡一密的方式，保密性非常好。IC卡內有16個扇區，每個扇區有獨立的密碼和存儲空間，可以實現一卡多用。如食堂收費和淋浴收費共用一張卡。 
　　4) 水控機既可脫機使用，也可與管理電腦聯網使用。在脫機使用時通過設置卡和采集卡與電腦傳遞數據。即使是與電腦聯網的系統，電腦也可以隨時關機，水控機平時工作在脫機狀態。電腦的作用是參數下載和采集消費數據。 
　　5) 大容量的存儲空間，水控機在脫機情況下可存儲4048 條消費記錄。 
　　6) 系統數據具有良好的可靠性，IC卡記錄的數據具有多重數據校驗，系統具有自動的防鎖卡的功能，即使在非常惡劣的使用條件下（比如頻繁的刷卡）也不會出現鎖卡或數據混亂。 
　　7) 良好的安全性，供電電壓為直流12V，屬安全電壓，不會產生觸電，電源供電電箱帶短路和漏電保護功能。 
　　8) 水控機自帶時鐘芯片，每筆消費數據都帶有消費的時間?？蓪崿F設置每張卡每天限定用水量、或者設定每天只能刷卡多少次用水。 

　　3.2、水控機使用說明 

　　1、計費方式及設置方法： 

　　水控機可設置成計時方式或計流量方式。 
　　1） 計時方式：按時間進行計費，與水流量的大小無關。按預先設置好的時間間隔和費率從IC卡上連續扣款，并打開閥出水，取卡則關閥停水。 
　　2） 計流量方式：按用水流量續分收費，放卡即出水，拿卡即停水，使用水量越多扣款越多，水控機內裝帶表盤脈沖水表、計量精確度高、適用范圍廣。按預先設定好的每單位水流量費率（例如0.01元/升）從IC卡上連續扣款，并接通電磁閥出水，取卡時關閉電磁閥停水。 
設置計費方式的方法，可通過電腦與水控機的聯網線將參數發送到水控機；也可通過設置卡進行設置。 

　　計時與計量水控機的優缺點：計時型以時間單位為計價單位，按使用時間收費，占用時間越長，收費相對越多；系統可以設置時間費率，設置簡單方便，水控機成本低，投資少；但由于大多數地區水壓不穩定，水流量在每個單位時間段不同，造成每個單位時間出水量大小不一樣，單位時間用水量在實際使用過程中出現較大誤差，給使用者帶來不公，因此在水壓不穩定的地區建議使用計量型的IC卡水表（水控機）。 

　　計量型以水的單位流量為計價單位，按使用的水量收費，用水越多，收費越多，計量精確，水壓對出水量的計費沒有影響，收費公平合理，系統可以設置流量費率（例如0.01元/升）由于使用高精度的脈沖銅水表作為計量基表，成本相對高些。 

　　2、使用方法： 

　　1） 水控機安裝在淋浴的冷水和熱水的交匯處，冷水閥和熱水閥平時處于打開狀態，在未放入IC卡時，由于電磁閥處于關閉的狀態，淋浴頭沒有水流出。 
　　2）將IC卡放入水控機的感應區，如果IC卡內有金額，則水控機從IC卡上扣款，扣款成功后自動打開閥，淋浴頭開始流水。 
　　3）這時可以調整冷水閥和熱水閥的旋鈕，以控制冷水和熱水的流量，達到調整水溫或整體流量的目的。 
　　4）淋浴完后，將IC卡從水控機的感應區上拿走，電磁閥即時關閉，淋浴頭水流停止。 
　　5）淋浴的過程中，水控機按預先設定的流量間隔從IC卡上扣款，當IC卡上的款扣完后，電磁閥關閉，淋浴頭水流停止。 
　　6）下一個人員淋浴的過程重復2－4 的步驟。 

　　3、控制雙龍頭系統結構及說明： 

　　根據學校需求，需要由一個分體式水控計費器控制面盆龍頭和淋浴龍頭： 

　　1） 更改淋浴計費器的一路控制輸出為兩路控制輸出，同時控制兩個電磁閥。 
　　2）更改軟件扣費方式，按照時段預置扣費，比如淋浴扣費30 分鐘（可自行設置）為一個時段，臺盆扣費5 分鐘為一個時段，女生宿舍相應延長。 
　　3）更改使用操作，讀卡一次打開臺盆水龍頭，并開始扣費5 分鐘，此時可以把卡拿開；另外一張卡可以淋浴，讀卡3 次打開淋浴龍頭，并開始扣費30 分鐘，當用水結束后再次讀卡確認。系統把多扣費用還回充值卡，如果不讀卡確認結束，控制器會在預置時段結束時關閉龍頭。 
　　4） 如果單獨淋浴或使用臺盆可以把卡放在計費器上直至用水結束，取卡扣費。所有費用按照實際時段扣除。 
　　5）其他功能與原方案相同。 

　　4、一體式水控機（LXSGRZ-L）是為了適應現代淋浴系統要求而研制開發的新一代高科技產品。 

　　1）兆基牌IC卡智能水控機有獨樹一格的智能保護功能： 

　?、匐娫幢Ｗo：采用電磁閥控制，沒電關閥，可有效地防止因電源出現問題（人為和非人為）造成使用者免費用水。 
　?、谠谕饴兜淖儔浩麟娫摧斎刖€人為或意外的高壓作用時，可關閥阻斷使用者使用。 
　?、墼谕獯鸥蓴_時，可阻斷使用者使用，無干擾時水表自動恢復正常使用。 
　?、軆戎玫奈㈦娔X芯片人為或非人為損壞時，智能水表能關閥阻斷使用者使用。 
　?、輧炔烤д竦绕渌€路元件損壞時，亦可阻斷使用者使用。 
　?、迌炔侩娐钒逡馔庥龅饺藶榛蚍侨藶樗r，亦可阻斷使用者使用。 

　　2）該產品克服了傳統的淋浴收費不標準、不統一，不合理，無法按實際消費收費的弊端，既方便了淋浴者，又方便了管理者。 產品外觀精美、操作簡便、安全可靠、功能實用。 

　?、僭谡绞褂们?，請先使用費率卡為計費水控機設置好計費標準，具體的扣費標準通過淋浴管理機完成，只要將系統卡放在水控機感應區內，就可以將費率卡中的參數下載到計費水控機中。 
　?、趯⒖ㄆ旁诟袘獏^內，如果參數下載成功，蜂鳴器響一聲（聲音較長）并提示“OK”；如果將卡片放在感應區內，蜂鳴器急驟長鳴，表示該卡為非法卡，請用有效費率卡重新設置。 以上的設置方法是相對單機運行的計費水控機使用，如果是聯網運行的，只要通過電腦，一次便可以為所有聯網的計費水控機設置扣費標準，詳細的設置方法 請參見《IC卡水表使用說明書》。 

　　3）正常使用 
　　通過以上的準備工作，水控機可以正常使用了，使用時請按照下面的步驟進行。
 
　　一體機使用： 
　?、?將卡放在放在感應區內，即可出水。 
　?、?取走卡，即可斷水， 費用在卡內扣除。 

　　分體機使用： 
　?、?將卡放在放在感應區內。 
　?、?按[啟動]鍵，即可出水。 
　?、?按[停止]鍵或取走卡，即可斷水，費用在卡內扣除。 

　　四、結 語 

　　IC卡水控機（水表）作為校園“一卡通”的組成部分在學校及公共場所使用熱水流量測量收費與控制、后勤管理方面的優勢日益突出，顯示了強大的生命力；適用校園的IC卡智能熱水表的應用正在快速推進，受到了使用各方的普遍關注和歡迎；推進IC卡水表技術發展，加快其技術成熟度、產品的可靠性能是從事水表研究、開發、制造、使用等領域的相關組織和人員義不容辭的使命和任務。 

　　　傳感和信號處理技術是推進IC卡水表發展的關鍵技術，我們在借鑒國外現有成功技術基礎上進行自主研究、創新和開發，使我廠真正擁有一批具有自主知識產權而且性能優越的IC卡水表新產品及管理軟件，我們將謁誠為院校的后勤管理提供更好更優質的服務。