基于云服務的智能IC卡水表管理系統的設計與實現

孫紅軍

摘 要：文章針對現有的智能IC卡分體式水控機，研究一種基于云服務的智能IC卡水表管理系統，對水控機實現計時、計量、單次計時、單次計量收費模式應用，并實現IC的充值、計費、預付費等功能。借助計算機云服務平臺，對水控機的信息實施遠程監控，并開發手機APP無線化遠程監控系統?？捎行Ц櫾O備狀況及用戶個人信息，為客戶提供高質量的服務和應用。

關鍵詞：云服務；IC卡；水表管理系統；APP無線化遠程監控

隨著智能IC卡水表在城市的廣泛應用，現有的水表用水信息的獲取已無法滿足人們日常生活的需要，人們不能實時地獲取智能IC卡水表的信息。本項目創新開發了一種智能IC卡水表配套的管理系統的功能設計與實現方法。系統利用采集的數據庫維護管理客戶信息以及相關的歷史記錄，還為客戶提供了實時的信息查詢功能，實時的用戶管理，智能卡的操作，數據庫維護，管理權限以及系統幫助等功能，同時還可以實現計算機云服務平臺，對水控機的信息實施遠程監控，并開發手機APP無線化遠程監控系統，可以實時地獲取智能IC卡水表的信息。

1 管理系統原理及組成

智能IC卡水表配套的管理系統的工作原理是以智能終端卡為媒介，刷卡進行消費，在智能終端可進行如卡充值、數據信息反饋等。系統還借助終端PC機將用戶及水表的有關資料集成在一張IC卡上，水表的數據存儲單元讀取IC卡上的資料，當客戶資料核實正確無誤，水閥門就會自動打開供水。系統可根據使用的水量，利用已經設置好的數學函數模型計算出費用，該費用會被自動扣除。當用戶的購水余額少于系統模型中設置的余額時，則通過水閥門自動停水。待用戶再次購水后，再次將IC卡資料輸入數據存儲單元，則恢復供水[1]。

智能IC卡水表管理系統借助強大的互聯網網絡平臺，實現了用戶資源共享功能，對用戶數據進行集中管理。其系統硬件控制原理如圖1所示。

1.1 IC卡管理系統軟件

智能IC卡管理系統軟件主要包括以下幾大部分：IC卡的用戶管理、卡值的預繳費、大數據管理、自動計費（可階梯式水價，計劃用水，超計劃用水等功能計費）、終端刷卡機。其中管理軟件流程主要由系統主程序、掉電中斷子程序、信號檢測中斷子程序和IC卡中斷子程序組成。工作流程原理是主程序控制水量多少及電閥門判斷。系統處于低功耗的睡眠狀態，當表內剩余水量少于系統設定水量時，表內蜂鳴器發出報警提示音，提醒用戶水量剩余不多，需要充值充卡購水。當表內剩余量為0時，切斷電閥門，停止對用戶供水，從而實現用水必須先交費的模式。為對客戶實施更加人性化的服務，系統可設置VIP用戶，先預用水一定數值再結算模式[2]。

1.2 智能IC水表管理系統組成

智能IC水表管理系統是由普通基表或電子水表及管理系統組成。從安裝形式上可分為一體式和分體式。再圍繞系統微控制單元（Microcontroller Unit，MCU）控制器，搭建電動水閥、射頻IC卡單元、流量信號及數據采集單元和相應的IC卡管理機配合使用組成。

該智能水表的MCU控制電路需在原水表的基礎上重新設計控制盒并與水閥組裝在一起。它由水表、電控閥門及智能MCU控制器3個基本部分組成。系統使用大容量的加密IC，卡中可存儲用戶的個人信息和用水數據。我們選取低功耗的MSP430系列的控制器，降低整個系統的功耗，減少開發周期，節約成本，提高系統的穩定性，并且加入了人性化設計理念，不但能實現預付費，還能實現遠程控制和信息的遠程傳輸，真正做到為用戶服務的智能管理系統[3]。

2 云服務

智能IC卡的云服務系統是結合當今流行的物聯網技術與先進的移動通信技術所構建出的一個可以對水表，IC卡實時監測并發布水量，費用數據的系統，它包括水表的硬件平臺和人機交互軟件平臺。本設計將基于智能水表硬件平臺，開發一個基于云平臺的IC卡管理系統軟件，開發手機APP管理系統。該平臺主要針云端服務器，最終可以實現對智能IC卡的管理監測，并可以在任何時間地點，管理人員還可以實現通過手機APP訪問云端服務器的水表和智能IC卡的數據信息等功能[4]。

系統利用大數據的管理技術，向各種互聯網應用提供硬件服務、基礎架構服務、平臺服務、軟件服務、存儲服務的系統。系統實現計算機云服務平臺，對水控機的信息實施遠程監控，并開發手機APP無線化遠程監控系統。數據信息資源管理都集中在位于服務器的數據中心層面實現，用戶付費使用云計算產品和服務，無需考慮云端后臺的技術復雜性。通過云服務的這個平臺，可以實現對水控機的信息實施遠程監控。云平臺上位機界面如圖2所示。

3 APP無線化遠程監控

為更加方便用戶使用智能管理系統，用戶的個人信息和用水情況等不僅僅可以在云服務平臺中獲取，還可以通過研發的APP進行遠程的監控，獲取用戶個人的信息及用水的使用情況，這樣可以讓用戶第一時間獲得有價值的信息，提醒用戶在差不多沒有的情況下，及時去購水，避免停水[5]。手機APP界面如圖3所示，同時APP也方便管理者實時操作監控水表，隨時隨地控制水表狀態，查詢管理數據，分析用戶需求，提供更加完善優化的服務。

4 結語

本項目是基于云服務的智能IC卡管理系統，除了優化了智能IC卡水表外，還借助計算機云服務平臺，對水控機的信息實施遠程監控，還研發出一款手機APP無線化遠程監控系統，可有效跟蹤設備狀況及用戶個人信息，為客戶提供高質量的服務和應用，具有很強的市場應用價值。

[參考文獻]

[1]楊來，史忠植，梁帆.基于Hadoop云平臺的并行數據挖掘方法[J].系統仿真學報，2013（5）：936-944.

[2]苗苗.IC卡預付費智能水表在供水行業的應用與推廣[J].自動化儀表，2014（3）：52-56.

[3]呂曉東.IC卡智能水表管理系統的設計與應用[J].科技創業家，2012（24）：126-128.

[4]洑云龍.云平臺下的數據挖掘研究[D].南京：南京郵電大學，2013.

[5]李樹升.淺析遠傳預付費智能水表管理系統[J].河北水利，2013（8）：56-58.