基于云服务的智能IC卡水表管理系统的设计与实现

孙红军

摘 要：文章针对现有的智能IC卡分体式水控机，研究一种基于云服务的智能IC卡水表管理系统，对水控机实现计时、计量、单次计时、单次计量收费模式应用，并实现IC的充值、计费、预付费等功能。借助计算机云服务平台，对水控机的信息实施远程监控，并开发手机APP无线化远程监控系统。可有效跟踪设备状况及用户个人信息，为客户提供高质量的服务和应用。

关键词：云服务；IC卡；水表管理系统；APP无线化远程监控

随着智能IC卡水表在城市的广泛应用，现有的水表用水信息的获取已无法满足人们日常生活的需要，人们不能实时地获取智能IC卡水表的信息。本项目创新开发了一种智能IC卡水表配套的管理系统的功能设计与实现方法。系统利用采集的数据库维护管理客户信息以及相关的历史记录，还为客户提供了实时的信息查询功能，实时的用户管理，智能卡的操作，数据库维护，管理权限以及系统帮助等功能，同时还可以实现计算机云服务平台，对水控机的信息实施远程监控，并开发手机APP无线化远程监控系统，可以实时地获取智能IC卡水表的信息。

1 管理系统原理及组成

智能IC卡水表配套的管理系统的工作原理是以智能终端卡为媒介，刷卡进行消费，在智能终端可进行如卡充值、数据信息反馈等。系统还借助终端PC机将用户及水表的有关资料集成在一张IC卡上，水表的数据存储单元读取IC卡上的资料，当客户资料核实正确无误，水阀门就会自动打开供水。系统可根据使用的水量，利用已经设置好的数学函数模型计算出费用，该费用会被自动扣除。当用户的购水余额少于系统模型中设置的余额时，则通过水阀门自动停水。待用户再次购水后，再次将IC卡资料输入数据存储单元，则恢复供水[1]。

智能IC卡水表管理系统借助强大的互联网网络平台，实现了用户资源共享功能，对用户数据进行集中管理。其系统硬件控制原理如图1所示。

1.1 IC卡管理系统软件

智能IC卡管理系统软件主要包括以下几大部分：IC卡的用户管理、卡值的预缴费、大数据管理、自动计费（可阶梯式水价，计划用水，超计划用水等功能计费）、终端刷卡机。其中管理软件流程主要由系统主程序、掉电中断子程序、信号检测中断子程序和IC卡中断子程序组成。工作流程原理是主程序控制水量多少及电阀门判断。系统处于低功耗的睡眠状态，当表内剩余水量少于系统设定水量时，表内蜂鸣器发出报警提示音，提醒用户水量剩余不多，需要充值充卡购水。当表内剩余量为0时，切断电阀门，停止对用户供水，从而实现用水必须先交费的模式。为对客户实施更加人性化的服务，系统可设置VIP用户，先预用水一定数值再结算模式[2]。

1.2 智能IC水表管理系统组成

智能IC水表管理系统是由普通基表或电子水表及管理系统组成。从安装形式上可分为一体式和分体式。再围绕系统微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）控制器，搭建电动水阀、射频IC卡单元、流量信号及数据采集单元和相应的IC卡管理机配合使用组成。

该智能水表的MCU控制电路需在原水表的基础上重新设计控制盒并与水阀组装在一起。它由水表、电控阀门及智能MCU控制器3个基本部分组成。系统使用大容量的加密IC，卡中可存储用户的个人信息和用水数据。我们选取低功耗的MSP430系列的控制器，降低整个系统的功耗，减少开发周期，节约成本，提高系统的稳定性，并且加入了人性化设计理念，不但能实现预付费，还能实现远程控制和信息的远程传输，真正做到为用户服务的智能管理系统[3]。

2 云服务

智能IC卡的云服务系统是结合当今流行的物联网技术与先进的移动通信技术所构建出的一个可以对水表，IC卡实时监测并发布水量，费用数据的系统，它包括水表的硬件平台和人机交互软件平台。本设计将基于智能水表硬件平台，开发一个基于云平台的IC卡管理系统软件，开发手机APP管理系统。该平台主要针云端服务器，最终可以实现对智能IC卡的管理监测，并可以在任何时间地点，管理人员还可以实现通过手机APP访问云端服务器的水表和智能IC卡的数据信息等功能[4]。

系统利用大数据的管理技术，向各种互联网应用提供硬件服务、基础架构服务、平台服务、软件服务、存储服务的系统。系统实现计算机云服务平台，对水控机的信息实施远程监控，并开发手机APP无线化远程监控系统。数据信息资源管理都集中在位于服务器的数据中心层面实现，用户付费使用云计算产品和服务，无需考虑云端后台的技术复杂性。通过云服务的这个平台，可以实现对水控机的信息实施远程监控。云平台上位机界面如图2所示。

3 APP无线化远程监控

为更加方便用户使用智能管理系统，用户的个人信息和用水情况等不仅仅可以在云服务平台中获取，还可以通过研发的APP进行远程的监控，获取用户个人的信息及用水的使用情况，这样可以让用户第一时间获得有价值的信息，提醒用户在差不多没有的情况下，及时去购水，避免停水[5]。手机APP界面如图3所示，同时APP也方便管理者实时操作监控水表，随时随地控制水表状态，查询管理数据，分析用户需求，提供更加完善优化的服务。

4 结语

本项目是基于云服务的智能IC卡管理系统，除了优化了智能IC卡水表外，还借助计算机云服务平台，对水控机的信息实施远程监控，还研发出一款手機APP无线化远程监控系统，可有效跟踪设备状况及用户个人信息，为客户提供高质量的服务和应用，具有很强的市场应用价值。

[参考文献]

[1]杨来，史忠植，梁帆.基于Hadoop云平台的并行数据挖掘方法[J].系统仿真学报，2013（5）：936-944.

[2]苗苗.IC卡预付费智能水表在供水行业的应用与推广[J].自动化仪表，2014（3）：52-56.

[3]吕晓东.IC卡智能水表管理系统的设计与应用[J].科技创业家，2012（24）：126-128.

[4]洑云龙.云平台下的数据挖掘研究[D].南京：南京邮电大学，2013.

[5]李树升.浅析远传预付费智能水表管理系统[J].河北水利，2013（8）：56-58.