校园公寓等水电IC卡节能控制管理系统解决方案

导读：随着我国教育体制的改革，高校后勤社会化管理也发生了由计划经济体制向市场经济体制转变的重大变化，这一变化波及到高校后勤的各方面。其中高校后勤水电管理就是很重要的课题。从目前高校学生宿舍用电特点来看，已经由过去的单一照明发展成为照明、电脑及其他用电设备的多项用电方式，同时后勤社会化改革也将学生超额用电收费问题摆在了学校的面前。学生宿舍用电管理还只是高校后勤管理体系中水电管理的一个环节，如果再加上高校教职员工生活区、教学区的办公室、教室、实验室、外来租用户等用电单位，那将是一个庞大的管理体系，其中用电户偷电、漏电、超负荷用电、拖欠偷逃电费等现象一直是困扰高校后勤管理的普遍问题，迫使后勤管理中心需要花费大量的人力、物力对用电户进行检查和催收电费。

第一章 项目状况

在当前形式下，全球的污染逐渐严重，水资源的管理和节约成为世界性的难题。中国人口众多，可用水资源有限，在可利用水资源受到严重污染的情况下，节约现有水资源成为当务之急。随着我国经济的飞速发展，电力供应也日益紧张。为了响应国家的节能环保号召，本项目的提出，是以节能为主的校园一卡通综合管理系统。

针对目前资源日益紧张局势，本公司开发了一系列节能控制产品：一控一水控、一控二节能控制器、一控四节能控制器、一控八节能控制器，广泛应用于水、电节能控制系统，采用了PHILIPS公司原产的MIFARE I型非接触式IC卡，该卡具有32位的全世界唯一序列号，具有严密的逻辑运算和逻辑加密功能，以及高达8Kbit的存储容量，分为 16个扇区支持多种应用，每个扇区有自己的一组密码，可自定义每个扇区的访问条件，在读写速度、读写安全性、系统的扩展性等方面远优于磁卡、ID卡。

与其它产品相比，性价比更优。多路节能控制器可同时通控制4个或8个节点，可以计时、计量、控水、控电混合控制，并可针对冷水、热水、用电进行不同的扣款汇率进行设置。用高性能节能控制器自动控制出水口电磁阀放水和关水，节能控制器根据实际用水量或用电量自动计费，从IC卡电子钱包中自动收费;它广泛适用于公寓水电控制、澡堂淋浴收费控制、开水/热水收费控制、饮用水收费控制、用电收费控制、洗衣房收费控制、农业灌溉、绿化浇水、工业用水、暧气供应控制等各种小额消费应用场所。

节能控制器可脱机运行，以手持式采集卡进行数据采集，也可与管理计算机通过网络连接后用节能管理软件进行设备参数设置、消费数据采集及查询、统计、报表、结算等处理。从而达到节约用水用电，科学收费、高效管理的目的。

本系统使用简单、操作容易、功能强大，完全取代了现金、票证、磁卡等落后的消费方式，利用MIFARE I多扇区的特性，可方便的扩充多种功能，例如：食堂售饭、小卖部和超市购物、医疗收费、教职员工考勤，宿舍门禁管理、上机上网收费管理、学籍管理、停车场收费等都可以凭借该卡片的一卡多用性能了得以实现。

第二章、设计原则

本方案的设计是根据校方的实际要求，本着科学合理、经济实用、先进可靠、兼容扩充性强的原则进行的。

先进性：本系统设计时充分考虑设备和技术的先进性。本系统采用PHILIPS公司的非接触IC卡(8K内存，可读写IC芯片)，它的存储结构允许卡用于多应用系统。多达十六种不同的应用，使管理人员摆脱繁琐的管理方式，同时让使用者感受到它的快捷、便利和轻松。

良好的扩充性

我们充分考虑了系统增容的可扩充性：

1、 网络设计均采用总线制，所有设备管理主机均挂在总线上，以后系统增容时，只需直接将管理设备与总线进行连接，不需对线路进行改造;

2、 IC卡系统应用软件能支持10万张卡片的使用，它完全能满足将来人员增长的需要;

3、 非接触IC卡(8K内存，可读写IC芯片)的存储结构允许卡用于多应用系统。

4、 采用非接触式智能卡系统实现校园食堂收费、图书借阅、小卖部收费、公寓控水、控电、体育馆收费、医院收费、俱乐部收费、教职员工学生考勤门禁的一卡通综合管理系统消费时只需出示已充值的IC卡于收费机感应区的有效距离，便可完成消费。消除了以往旧的消费方式中可能发生的种种弊端，即加快了操作速度，改善了消费方式，加强了系统的安全性，又有利于智能化管理。网络设计均采用总线制，所有设备管理主机均挂在总线上，以后系统增容时，只需直接将管理设备与总线进行连接，不需对线路进行改造;

系统安全可靠性：智能卡产品所有终端设备都是带微处理器和存储器的单片机，保证数据计算的准确和数据保存的完整;IC卡采用PHILIPS公司的M1型逻辑加密存储卡，自带32位全世界唯一的序列号，防止复制，卡片可进行三重加密，比磁卡和要求实时联网的ID卡具有更强的安全性和稳定性。

系统上位管理软件运行于现有的校园局域网上，各终端设备连接到局域网就近的工作站上。所有卡片由管理中心建立人员资料后统一发行，若以前有人员资料软件则可调用原有数据库资料，而不必重新录入。消费数据经各管理工作站采集后传送至服务器，各报表的统计通过管理工作站访问服务器数据库生成。

第三章 系统方案设计说明

第一节、概述：

ROAD系列产品均符合国家及国际标准，并且已获得ISO9001国际质量标准认证; IC卡是选自PHILIPS公司MIFARE I型，该卡具有32位的全世界唯一序列号，具有严密的逻辑运算和逻辑加密功能，以及高达8Kbit的存储容量，分为 16个扇区支持多种应用，每个扇区有自己的一组密码，可自定义每个扇区的访问条件，在读写速度、读写安全性、系统的扩展性等方面远优于磁卡、ID卡。

第二节、 单路节水控制管理子系统

1、节能控制系统简介

IC卡节能控制管理(子)系统采用非接触式IC卡作为电子钱包，用高性能节能控制器自动控制出水口电磁阀放水和关水，节能控制器根据实际用水量自动计费，从消费者的IC卡电子钱包中自动收费;同时，节能控制管理系统所有硬件设备符合国际电气及防水标准，适用于澡堂淋浴收费控制、开水/热水收费控制、饮用水收费控制、学生宿舍冷/热水收费控制、洗衣房收费控制等各种小额消费应用。

节能控制器可脱机运行，以手持式采集器进行数据采集，也可与管理计算机通过网络连接后用节能管理软件进行设备参数设置、消费数据采集及查询、统计、报表、结算等处理。从而达到节约用水用电，科学收费、高效管理的目的。

本系统使用简单、操作容易、功能强大，完全取代了现金、票证、磁卡等落后的消费方式，是校园卡一卡通系统中的重要子系统。

2、系统组成说明

整个管理系统由中央处理部分、数据采集部分、前端设备部构成。

系统配置图如下：

中央处理部分：

1、授权卡的发放、存款、挂失、注销、卡片回收

2、数据的整理、统计、查询、打印

硬件部分：

计算机

打印机

非接触IC卡发卡器(RD-M920)

软件部分：

操作系统：Windows98以上中文操作系统

非接触IC卡水控收费系统

数据采集部分(脱机型)：用采集卡进行数据的采集，大大减轻工程施工的工作量。 采集卡

前端设备部分：消费数据的处理及储存.(控水)

组件如下：

电源(12V)

电磁阀

非接触IC卡节能器(RD-M710)

脉冲水表(计量时使用)

3、 终端设备说明

M710水控器

产品特点：

浅色半透明外壳，流畅外观设计，尽显流行时尚

全防水设计，键盘和上下壳接缝双层设计并有硅胶密封件防水

独有节水设计，采用读卡和开关双重方式控水，插卡后按下开水键出水，拿走卡或按下关水键停止出水，更加人性化和节水

节电设计，设备在没有读到卡或没有按键操作情况下30分钟自动断电，读卡或按键后自动启动

电子钱包方式应用，仅记录消费额，免去帐目不符的烦恼

采用数据采集卡即可提取累计数据，无须复杂联网，减少施工量

采用计时方式扣费，可以对费率进行灵活设置，符合各种要求

配合流量表，可以采用计量方式扣费，更加科学、公平、合理

系统接入简便，上位软件可以和原来消费管理系统连接，无须重新输入人员信息即可直接发卡，方便在原有的消费系统基础上扩展成一卡通

用户充值更简易，可以通过自助卡内转帐和管理中心充值两种方式

脉冲水表

产品特点：

1、 完全解决了字轮进位时识别水表数出现乱码的问题;

2、 日常工作无需供电，只需抄读时供给电源，避免了由于供电不稳定、不可靠或故障引起的计量误差及大量的维护工作;

3、 自动记忆码轮位置，不是脉冲累加式计量，无需初始化;

4、 数码传送。在接受方可利用校验码进行误码判断，错则要求水表重发，所以在复杂的使用环境下能稳定、准确、可靠地实现计量;

5、 机械读数和电子读数保持完全一致。不存在因累计误差或水表倒转而引起两者读数不一致的情况;

6、 传感器是无磁非接触式的，不存在外界磁干扰引起读数不准的情况，电子读数装置不影响原来一次仪表的计量精度。

7、 脉冲信号0.001m³

安装要求

1、 水表安装前须冲洗管道。

2、 水表必须水平安装，使水表读数字面朝上，箭头方向与水流方向相同。

3、 水表必须安装在周边环境干燥、拆装、维修方便。建议安装在专用水表箱内。

4、 水表前后必须安装阀门。

脉冲水表曲线图

水控制系统业务流程

系统采用预付费的方式进行水控制管理，正常使用流程如下：

1) 消费者将已发行充值的用户卡插入节能控制器上，节能控制器自动判断该卡是否为有合法效卡、卡中小钱包内是否有储值金额。若卡合法有效，并且有储值金额，则允许使用该节能控制器。若为非法卡和无效卡则报警，且不允许使用该节能控制器。

2) 消费者需要用水时，只需按动该节能控制器的开始按钮，则控水装置立即放水或，计费开始，同时从小钱包中扣款。节能控制器显示消费金额。

3) 消费者需要暂停用水时，只需按动该节能控制器的停止按钮，则控水装置立即断水，计费和扣款均停止。再次按动开始按钮后恢复供水和计费扣款。

4) 使用完毕，消费者将用户卡从节能控制器里抽出，则控水装置立即断水，计费和扣款均停止。并且使开始按钮失效，直至下一次插卡使用。

5) 如果用户卡中小钱包内储值金额已扣完，则控水装置立即断水，按钮失效，计费和扣款均停止。必须转存储值金额到小钱包后方可继续使用。

管理者可通过管理软件或采集卡采集节能控制器内的收费数据。用户卡发卡、充值、挂失、换卡、回收等卡片管理由智能卡中心统一处理。

节能控制系统功能特点

1) 采用特殊的防水设计，适应澡堂等环境。

2) 实现自动供水控制和收费，可以实现无人值守，采用电子钱包交易，避免管理漏洞及更科学高效。

3) 按实际用水量计费扣款，出水时开始计费，断水时计费停止，实时扣款，实现了个性化消费，对于消费者和承包商均公平合理，兼顾二者利益。

4) 由于计费扣款可见，使用者会自觉缩短用水用电时间，提高了供水设备使用周转率，从而起到节约资源的作用。

5) 采用实时计费扣款，多用多扣，不用不扣。使用者在不需用水时会自觉关断阀门，杜绝了浪费水/电的现象，节约了宝贵的资源。相对也减小了对供水供电设备的容量要求。

6) 先买卡后消费，有效解决前期设备款的投入问题

7) 培养了人们的节约意识，利国利企利已，促进了精神文明建设。IC卡管理方便准确，提升了管理效率与档次。

IC卡节能器控水应用可行性分析报告

ROAD系列IC卡节能控制器是针对我国目前用水状况和实际特点开发的高新智能节水管理系统。本系统采取多用多收，少用少收，无费自动关闭停止供水的使用方式。通过管理卡可轻松的进行费率设置、数据采集、无需复杂联网。操作简单、使用方便。适用广泛：如学校、工矿、公共浴室、开水房、出租屋、洗衣房等。ROAD系列IC卡节能控制器是解决水资源浪费的新措施。目前节水已成为全球亟待解决的问题。节约资源，防止浪费，给您提供最完美的解决方案!

控水管理系统是否会产生真正的经济和社会效益?何时收回投资成本是投资者最关心的问题。让我们先来看下面一组数据：这是某高校(该校共有师生1万2千人左右)在安装智能卡控水系统后，其他因素基本相同的情况下，该校后勤管理部门经过认真全面的统计和现场实际测试得出的结果。

由上表不难看出，使用智能卡控水系统后，虽然学校总收入相同，但支出却减少了五分之二，每月增加收入25000元左右，同时节水、节煤都近五分之二，经济效益相当明显。

让我们做一简单的分析：

一、经济效益

1、未安装控水系统前该校学生浴室每周开放6次，每次洗浴时间为4小时，平均每天约1400人洗浴，浴室淋浴头总计为200个，每月开放25天，现场测得一个喷头每小时流量约0.7吨。

以此计算，浴室每开放一次，用水量就达到：0.7×4×200=560吨;学生每次洗澡平均时间为：60分钟÷(1400÷4÷200)=34.2分钟(含部分浴后不关阀的浪费水时间)。如采用煤加热，每吨热水的价格为3元(油加热约为22元，天然气约为18元)。按正常洗浴时间计算，男生平均需要15分钟，女生需要25分钟，而实际平均用时为34.2分钟，其中的14.2分钟被无情地浪费掉了。因此，学校每开放一次浴室，即有0.7×14.2÷60×1400=231.9吨水被无情地浪费掉了;多支出费用3元/吨×231.9吨=695.7元(油为5101.8元，天然气为4174.2元)。按一年浴室使用6个月时间计算，学校水资源的浪费、支出的费用是让人触目惊心的!

2、安装设备后的经营状况

安装此系统后，由于浴头使用率大大提高，学生节水意识明显增强，使得每天洗浴人数可增加到2000人，洗浴时间也缩短为20分钟，每个喷头每小时用水降低为0.7吨。如果按0.06元/分钟收费(油需0.22元，天然气为0.18元)，那么一天的净收益为0.06元×20×2000-3元×0.7×(20×2000÷60)=1000元。一年下来，按6个月时间计算，可净收入1000元×(182÷7×6)=156000元。现在平均日用水340多吨，节省了五分之二。那么，使用智能型控水系统是否会增加学生的负担呢?不会。以男生为例，一般洗浴时间为15分钟，大约消费1元左右，不但不增加，反而还会有所降低。不安装此套系统，提高收费标准是否会减少亏损呢?答案是否定的。因为提高收费标准，无疑会将部分学生推向社会公共浴池，而到学校浴池洗浴的学生将变得越来越少，使本就不高的收入变得更加可怜，其实这也是学校浴池亏损的真正“祸根”;即使收费增加，但如果缺乏有效的管理手段，不节约用水，学校浴池同样也会亏损。根据统计，一所数量在300个左右喷头的学校浴室，按一年使用六个月计算的话，每年亏损要在6万元以上，而采用智能控水系统后，不仅弥补了亏损，每年还会增加收入十几万元，使用该系统的好处已不言而喻。同时，智能卡控水系统投资小，见效快。一套200点左右的系统，投资仅需要十几万元，学校一年就基本能够收回(主要来自节约)。

使用智能卡控水系统，在节资增收的同时，还可以为使用者带来许多好处：

一、收费更加公平合理。多用水多收费，少用水少收费，更符合学生的消费心理，同时也避免了某些学生故意浪费水、拖延时间的不良习惯。

二、减轻了工作人员的劳动强度。该系统属无人职守系统，浴室入口设一名管理人员足以，工作人员可适当精简，节约劳动成本开支，管理员不必再担心学生不刷卡、不给票，真正做到现代化、科学化的管理，极大的提高了管理水平。

三、控水器完全脱机使用，避免了因联网布线而引起的故障。

二、社会效益

我国是一个水资源严重匮乏的国家，据资料统计表明，我国人均水占有率不及世界平均水平的十分之一，而在水资源如此匮乏的情况下，我国的水资源浪费现象又相当严重，节约用水已经刻不容缓。虽然我国也在大力倡导节水工程，但仅有宣传是不够的，必须有一套行之有效的管理方法和手段，而使用智能型控水系统是解决高校水资源浪费、用水管理难的最理想方案之一。使用智能型控水系统后，各大高校最直接的感受就是用水量明显的降低，平均节水在一半以上。一所万人左右的高校，年平均用水在十万吨以上，而采用智能卡控水系统后，每年可节水五万吨，所带来的社会效益是惊人的。使用这套系统，可以带来事半功倍的效果，可谓“一次投资，终生受益”。

第三节、公寓一控二节能水控制管理子系统

方案采用的是一控二的节能水控器，当公寓水龙头是二个的时候，并希望做到谁用谁付费，就可采用此方案。一控二节能控制器并可针对冷水、热水设置不同的收费标准。

我公司研制的感应式IC卡一控二节能控制系统不仅能达到节约用水，同时能更达到科学收费、高效管理的目的。多路节能控制器能对冷水、热水进行混合控制，并且能计时计量混合使用，节能控制器可设置2种不同的汇率，即：针对冷水、热水设置不同的扣款汇率。特别是用在公寓水控制方面与同类产品有更高的性价比优势。谁用谁掏费、不用不扣费、多用多扣费，与平摊费用的模式更人性化、科学合理化。

1、 系统组成说明

整个管理系统由中央处理部分、数据采集部分、前端设备部分构成。

计时、计量混合控制系统示意图(脱机型)

中央处理部分：

授权卡的发放、存款、挂失、注销、卡片回收

数据的整理、统计、查询、打印

硬件部分：

计算机

打印机

非接触IC卡发卡器(RD-M920)

软件部分：

操作系统：Windows98以上中文操作系统

数据库：SQL SERVER 2000

非接触IC卡水控收费系统

数据采集部分(脱机型M710-2)：用采集卡进行数据的采集，大大减轻工程施工的工作量。 采集卡

数据采集部分(联网型M710-2L)：

485转换器

前端设备部分：(用于控水)

组件如下：

电源(12V)

电磁阀

脉冲水表(计量时选用)

非接触IC卡节能器(RD-M730/740)

终端设备说明

M710-2水控器

产品特点

1、 流畅外观设计，尽显流行时尚。

2、 全防水设计，键盘和上下壳接缝双层设计并有硅胶密封件防水。

3、 具有2路驱动和2路输入I/O，能同时控制2个阀门。

4、 一控二节能器可同时输出2路信号。

5、 一控二节能控制器能对冷水、热水进行混合控制，并且能计时计量混合使用，节能控制器可设置2种不同的汇率，即：针对冷水、热水设置不同的扣款汇率。

6、 采用8位数码管显示，可完整显示日期、时间、刷卡时显示卡上余额。

7、 独有节水设计，采用读卡和开关双重方式控水。首先按键选择需要使用的水阀对应的编号，然后刷卡预扣设定的金额即可出水，消费完后进行第二次刷卡，此时将剩余金额返还到卡内，若消费金额达到预扣金额或忘记刷第二次卡时，阀门停止出水。

8、 采用计时方式扣费，可以对费率进行灵活设置，每路输出可设定成不同的扣费费率并可2路同时使用，使用时配合[开始/停止]按钮收费更合理。

9、 配合流量表，可以采用计量方式扣费，更加科学、公平、合理。

10、RD-M710-2型采用电子钱包方式，仅记录消费额，免去账目核对的烦恼，采用采集卡即可提取消费累计数据，无须复杂联网，减少施工量。

11、用户充值更简易，可以通过自助卡内转帐和管理中心充值两种方式。

水控制系统业务流程

水控制管理，正常使用流程如下：

水控制管理计时模式：

水控制管理计量模式：

第四节 公寓电控管理子系统

一、目前用电管理面临的问题

随着我国教育体制的改革，高校后勤社会化管理也发生了由计划经济体制向市场经济体制转变的重大变化，这一变化波及到高校后勤的各方面。其中高校后勤水电管理就是很重要的课题。从目前高校学生宿舍用电特点来看，已经由过去的单一照明发展成为照明、电脑及其他用电设备的多项用电方式，同时后勤社会化改革也将学生超额用电收费问题摆在了学校的面前。学生宿舍用电管理还只是高校后勤管理体系中水电管理的一个环节，如果再加上高校教职员工生活区、教学区的办公室、教室、实验室、外来租用户等用电单位，那将是一个庞大的管理体系，其中用电户偷电、漏电、超负荷用电、拖欠偷逃电费等现象一直是困扰高校后勤管理的普遍问题，迫使后勤管理中心需要花费大量的人力、物力对用电户进行检查和催收电费。

二、解决方案的特点

使用8路IC卡预付费节能管理系统进行管理，是解决上述问题的最有效的方式。每个节能控制器能控制8间公寓的供电，相对于现有的计量及收费管理方式，采用本方案具有如下显著优点：

1、性能优良，计量精确，性能稳定，灵敏度高，防窃电。

2、无需专人上门抄表收费，通过技术手段促使用户主动交费，如发生欠费，电表自动断电以催促用户交费，交费后电表自动合闸恢复供电。用户所需抄录的电费数据将由IC卡或通讯线自动传回计算机管理系统，显著提高抄表收费工作效率和效果，节省大量精力。

3、并能通过技术手段有效防止内部人情费用、拖欠偷逃电费的情况发生，双相计量能有效地防止窃电，计量精度高，有效地堵塞资金流失的一大漏洞。

4、具有超负荷断电控制，有效地保护电路安全。

5、管理系统可实现网络环境下运行，可方便地升级到后勤管理“一卡通”，实现水、电、就餐消费、机房消费、商户消费等综合管理。

1、系统组成说明

整个管理系统由中央处理部分、数据采集部分、前端设备部分构成。

节能控电管理系统示意图(脱机型)

节能控电管理系统示意图(联网型)

中央处理部分：

1、 权卡的发放、存款、挂失、注销、卡片回收

2、 数据的整理、统计、查询、打印

硬件部分：

计算机

打印机

非接触IC卡发卡器(RD-M920)

软件部分：

操作系统：Windows98以上中文操作系统

数据库：SQL SERVER 2000

非接触IC卡电控收费系统

数据采集部分(脱机型M730)：用采集卡进行数据的采集，大大减轻工程施工的工作量。 采集卡

数据采集部分(联网型M740)： 485转换器

前端设备部分：

组件如下：

电源(12V)

继电器

脉冲电表

非接触IC卡节能器(RD-M730/740)

电控制系统业务流程

使用说明：

1、费者需要用电时，只需选择用电的节点编号(使用中的节点按键不会生效)，然后在节能控制器上刷已发行充值的用户卡，节能控制器自动判断该卡是否为有合法效卡、卡中小钱包内是否有储值金额。若卡合法有效，并且有储值金额，则节能控制器按设置的预扣金额进行预扣。若为非法卡和无效卡则报警，且不允许使用该节能控制器。

2、刷卡后立即启动控电装置，计费按实际流量进行扣费，多用多扣，不用不扣。

3、使用时若达到预扣金额，此时会立即断电。

4、如果用户卡中小钱包内储值金额已扣完，必须转存储值金额到小钱包后方可继续使用。

5、管理者可通过管理软件或采集卡采集节能控制器内的收费数据。用户卡发卡、充值、挂失、换卡、回收等卡片管理由智能卡中心统一处理。

节能控制系统功能特点

1、 实现自动供电控制和收费，可以实现无人值守，采用电子钱包交易，避免管理漏洞及更科学高效。

2、 按实际用用电量计费扣款，通电时开始计费，断电时计费停止，实现了个性化消费，对于消费者和承包商均公平合理，兼顾二者利益。

3、 由于计费扣款可见，使用者会自觉缩短用电时间，从而起到节约资源的作用。

4、 采用实时计费扣款，多用多扣，不用不扣。使用者在不需用电时会自觉关断电源开关，杜绝了浪费的现象，节约了宝贵的资源。相对也减小了对供电设备的容量要求。

5、 先买卡后消费，有效解决前期设备款的投入问题

6、 培养了人们的节约意识，利国利企利已，促进了精神文明建设。IC卡管理方便准确，提升了管理效率与档次。

原标题：校园/公寓/等水电IC卡节能控制管理系统解决方案!