關(guān)鍵詞：預(yù)付費(fèi) 控制 水表 階梯水價(jià) IC卡 射頻卡 RF卡 TM卡 代碼交換 攻擊 無(wú)需工作電源 安全 價(jià)格 一戶一表 抄表 收費(fèi)
一、引言 隨著社會(huì)不斷發(fā)展，人們對(duì)水的需求越來(lái)越大，但環(huán)境污染日益加重，地下水過(guò)度開(kāi)采，水資源日漸短缺，我國(guó)半數(shù)以上的城市處于嚴(yán)重缺水狀態(tài)，水的商品價(jià)值充分顯現(xiàn)出來(lái)。節(jié)約用水、以價(jià)格手段調(diào)節(jié)自來(lái)水的供應(yīng)已經(jīng)提到議事日程上來(lái)。 在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的過(guò)去，水資源短缺的矛盾沒(méi)有顯現(xiàn)，所以水價(jià)極低，多戶居民使用一個(gè)水表計(jì)量，有的地方根本就沒(méi)有安裝過(guò)水表，所以水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，逐漸形成習(xí)慣。 今天，缺水已經(jīng)困擾人們的生產(chǎn)和生活，制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。提高水價(jià)、節(jié)約用水是擺在各級(jí)政府面前的重要課題，各級(jí)政府務(wù)必要解決這一關(guān)系到人類生存的大問(wèn)題。國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，為全國(guó)城鎮(zhèn)的自來(lái)水管網(wǎng)改造和“一戶一表”改造奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 國(guó)家和地方政府除投入巨額資金進(jìn)行“南水北調(diào)”、治理江河水源污染、在全國(guó)城鎮(zhèn)進(jìn)行自來(lái)水管網(wǎng)改造解決“跑冒滴漏”提高供水質(zhì)量外，還進(jìn)行“一戶一表”改造，將過(guò)去多戶共用水表的狀態(tài)改造為一戶一個(gè)計(jì)量水表。 在水價(jià)較低、水表總量相對(duì)較少的時(shí)期，雖然存在多戶共用一個(gè)水表分?jǐn)偨毁M(fèi)經(jīng)常出現(xiàn)糾紛外，自來(lái)水公司在抄表收費(fèi)方面，還是不存在太大問(wèn)題的。但是，隨著居民總量的提高、用水量的提高、水價(jià)的提高，抄表收費(fèi)問(wèn)題和矛盾日漸突出。 為解決抄表難、收費(fèi)難問(wèn)題，從1994年開(kāi)始，一些自來(lái)水公司開(kāi)始引入“預(yù)付費(fèi)水表”，并逐漸在“一戶一表”改造中被采用。由于“預(yù)付費(fèi)水表”使用標(biāo)志性的新技術(shù)---“IC卡”作為預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)的交換載體，從而誕生了“IC卡水表”的這一新概念，并且沿用至今，為此，建設(shè)部還制訂了《IC卡冷水水表》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 IC卡：是集成電路卡片的總稱，分“接觸式IC卡”和“非接觸式IC卡”。接觸式IC卡有“存儲(chǔ)卡”、“加密卡”、“CPU卡”等；非接觸式IC卡也叫“射頻卡”或“RF卡”。IC卡水表，只是預(yù)付費(fèi)水表的一種，因此，建設(shè)部或國(guó)家有關(guān)部門應(yīng)該制訂《預(yù)付費(fèi)冷水水表》和《預(yù)付費(fèi)熱水水表》標(biāo)準(zhǔn)。 除采用IC卡作為交換載體實(shí)現(xiàn)水表的預(yù)付費(fèi)控制外，還可以通過(guò)在水表上輸入密碼實(shí)現(xiàn)“無(wú)載體”的預(yù)付費(fèi)控制，也可以通過(guò)線路遙控、紅外遙控、無(wú)線遙控等多種方式實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)控制，因此，正確的定義應(yīng)該是：預(yù)付費(fèi)控制水表。 為配合居民一戶一表改造，今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，單體式預(yù)付費(fèi)水表將會(huì)成為發(fā)展主流。
二、預(yù)付費(fèi)水表市場(chǎng)現(xiàn)狀 經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展，預(yù)付費(fèi)水表在全國(guó)已形成“星星之火可以燎原”之勢(shì)，無(wú)論東部發(fā)達(dá)省份還是西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)，到處都可以看到預(yù)付費(fèi)水表的身影。隨著“一戶一表”改造和實(shí)行“階梯水價(jià)”的需要，預(yù)付費(fèi)水表更加顯現(xiàn)出所存在的巨大商機(jī)。 用水管理自動(dòng)化是大勢(shì)所趨，可以實(shí)現(xiàn)居民用水由福利型向受益者個(gè)人承擔(dān)的方向轉(zhuǎn)變，鏟除用水“大鍋飯”影響社會(huì)安定的因素，用戶用多少買多少；有利于供水企業(yè)資金良性循環(huán)，從根本上解決因資金回收困難影響城市供水事業(yè)發(fā)展的問(wèn)題；有利于提高節(jié)約用水意識(shí)，緩解城市供水緊張狀況，合理調(diào)配水量，確保人民群眾生產(chǎn)生活需要；堵塞管理漏洞，杜絕不正之風(fēng)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少中間環(huán)節(jié)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，加上國(guó)家相關(guān)政策的推動(dòng)，民用計(jì)量?jī)x表的智能化將是一個(gè)必然的發(fā)展方向，這不僅是中國(guó)的一種趨勢(shì)，也將成為世界性的趨勢(shì)。 為了推動(dòng)預(yù)付費(fèi)水表發(fā)展，全國(guó)有許多研究機(jī)構(gòu)都投入力量對(duì)預(yù)付費(fèi)水表產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究，很多自來(lái)水公司也積極參與了此項(xiàng)開(kāi)發(fā)工作并成功的開(kāi)發(fā)出了自己的產(chǎn)品。從理論角度看，預(yù)付費(fèi)水表已經(jīng)進(jìn)入了成熟期。 但是，為什么現(xiàn)在預(yù)付費(fèi)水表推廣工作還很困難呢？ 調(diào)查表明，有著巨大市場(chǎng)需求的預(yù)付費(fèi)水表，卻沒(méi)有在我國(guó)成建制成規(guī)模推廣，所看到的熱火朝天推廣預(yù)付費(fèi)水表的現(xiàn)象，只不過(guò)都是在新建住宅小規(guī)模試點(diǎn)，并且試點(diǎn)結(jié)果都不盡人意，從實(shí)際情況看，現(xiàn)在的預(yù)付費(fèi)水表確實(shí)還存在著許多影響其大規(guī)模推廣使用的問(wèn)題，這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在：1.存在安全隱患；2.價(jià)格太高；3.質(zhì)量不可靠。 所產(chǎn)生的問(wèn)題，已經(jīng)嚴(yán)重影響了預(yù)付費(fèi)水表事業(yè)的健康發(fā)展。
三、預(yù)付費(fèi)水表的基本結(jié)構(gòu)及幾種典型應(yīng)用 預(yù)付費(fèi)水表的基本特征和預(yù)付費(fèi)控制器的三個(gè)基本要素：
1、預(yù)付費(fèi)水表的基本特征：計(jì)量基表（水表）+預(yù)付費(fèi)控制器；
2、預(yù)付費(fèi)控制器的三個(gè)基本要素：獲取計(jì)量數(shù)據(jù)的傳感器、切斷控制、數(shù)據(jù)交換；
3、預(yù)付費(fèi)控制器由中央控制器協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量核減、預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)交換、切斷控制，數(shù)據(jù)顯示和通訊接口是必要的，電源提供是必須的。
預(yù)付費(fèi)水表是一種利用現(xiàn)代微電子技術(shù)對(duì)用水量進(jìn)行計(jì)量及結(jié)算交易的新型水表。這與傳統(tǒng)水表只具有流量采集和機(jī)械指針顯示用水量的功能相比，是一個(gè)很大的進(jìn)步。預(yù)付費(fèi)水表除了可對(duì)用水量進(jìn)行記錄和電子顯示外，還可以按照約定對(duì)用水量自動(dòng)進(jìn)行控制。由于其數(shù)據(jù)傳遞和交易結(jié)算通過(guò)IC卡等媒介進(jìn)行，因而可以實(shí)現(xiàn)由工作人員上門抄表收費(fèi)到用戶自己去營(yíng)業(yè)所交費(fèi)的轉(zhuǎn)變，并且計(jì)算準(zhǔn)確，具有可利用銀行進(jìn)行結(jié)算的特點(diǎn)。 預(yù)付費(fèi)水表關(guān)鍵技術(shù)在于：獲取計(jì)量基表計(jì)量信息的傳感器技術(shù)和切斷控制技術(shù)，而數(shù)據(jù)交換技術(shù)已經(jīng)很成熟，并且數(shù)據(jù)交換只是預(yù)付費(fèi)表的一個(gè)基本要素，因此從嚴(yán)格意義上講，應(yīng)該將此類儀表定義為“預(yù)付費(fèi)水表”，而不應(yīng)定義為“IC卡水表”，IC卡只是實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能的一個(gè)應(yīng)用而已。 一個(gè)預(yù)付費(fèi)水表的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：
目前為止，國(guó)內(nèi)的預(yù)付費(fèi)水表基本上是在普通傳統(tǒng)計(jì)量?jī)x表上附加預(yù)付費(fèi)控制器實(shí)現(xiàn)的。
三、預(yù)付費(fèi)水表的基本結(jié)構(gòu)及幾種典型應(yīng)用 預(yù)付費(fèi)水表的基本特征和預(yù)付費(fèi)控制器的三個(gè)基本要素：
1、預(yù)付費(fèi)水表的基本特征：計(jì)量基表（水表）+預(yù)付費(fèi)控制器；
2、預(yù)付費(fèi)控制器的三個(gè)基本要素：獲取計(jì)量數(shù)據(jù)的傳感器、切斷控制、數(shù)據(jù)交換；
3、預(yù)付費(fèi)控制器由中央控制器協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量核減、預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)交換、切斷控制，數(shù)據(jù)顯示和通訊接口是必要的，電源提供是必須的。
預(yù)付費(fèi)水表是一種利用現(xiàn)代微電子技術(shù)對(duì)用水量進(jìn)行計(jì)量及結(jié)算交易的新型水表。這與傳統(tǒng)水表只具有流量采集和機(jī)械指針顯示用水量的功能相比，是一個(gè)很大的進(jìn)步。預(yù)付費(fèi)水表除了可對(duì)用水量進(jìn)行記錄和電子顯示外，還可以按照約定對(duì)用水量自動(dòng)進(jìn)行控制。由于其數(shù)據(jù)傳遞和交易結(jié)算通過(guò)IC卡等媒介進(jìn)行，因而可以實(shí)現(xiàn)由工作人員上門抄表收費(fèi)到用戶自己去營(yíng)業(yè)所交費(fèi)的轉(zhuǎn)變，并且計(jì)算準(zhǔn)確，具有可利用銀行進(jìn)行結(jié)算的特點(diǎn)。 預(yù)付費(fèi)水表關(guān)鍵技術(shù)在于：獲取計(jì)量基表計(jì)量信息的傳感器技術(shù)和切斷控制技術(shù)，而數(shù)據(jù)交換技術(shù)已經(jīng)很成熟，并且數(shù)據(jù)交換只是預(yù)付費(fèi)表的一個(gè)基本要素，因此從嚴(yán)格意義上講，應(yīng)該將此類儀表定義為“預(yù)付費(fèi)水表”，而不應(yīng)定義為“IC卡水表”，IC卡只是實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能的一個(gè)應(yīng)用而已。 一個(gè)預(yù)付費(fèi)水表的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：
目前為止，國(guó)內(nèi)的預(yù)付費(fèi)水表基本上是在普通傳統(tǒng)計(jì)量?jī)x表上附加預(yù)付費(fèi)控制器實(shí)現(xiàn)的。
預(yù)付費(fèi)水表的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)：
1、 冷水水表 常用的冷水水表有DN15和DN20兩種規(guī)格，結(jié)構(gòu)分干式和濕式，顯示方式有計(jì)數(shù)器方式和指針?lè)绞絻煞N，濕式冷水水表是預(yù)付費(fèi)水表首選的計(jì)量基表。 由于干式水表采用磁鐵傳遞數(shù)據(jù)，隨著時(shí)間推移，磁鐵強(qiáng)度逐漸減弱，或當(dāng)鐵銹等物質(zhì)吸附在表內(nèi)磁體上時(shí)，容易出現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)越來(lái)越慢，造成計(jì)量失準(zhǔn)，所以不適合在我國(guó)安裝使用。雖然在干式水表上采樣容易，而被一些廠家所采用，但從發(fā)展的角度來(lái)看，很難被大規(guī)模普及應(yīng)用，屬于淘汰產(chǎn)品。 濕式水表計(jì)量準(zhǔn)確，可以達(dá)到B級(jí)計(jì)量精度，是預(yù)付費(fèi)水表首選表型，但信號(hào)采集的難度相對(duì)要大。
2、 信號(hào)采集傳感器 是將水表計(jì)量信號(hào)采集、送給預(yù)付費(fèi)控制器用于核減的裝置。由于水表內(nèi)壓力較大，信號(hào)采集難度較大，一般采用干簧管方式，并為防止外部磁鐵干擾，采用多組干簧管進(jìn)行防護(hù)。 干簧管方式成本高、壽命短、可靠性差，但比較來(lái)說(shuō)，干簧管采樣方式是目前各廠家主要采用的方案，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的采樣傳感器會(huì)隨著成本的降低被預(yù)付費(fèi)水表所采用。
3、 數(shù)據(jù)交換 數(shù)據(jù)交換技術(shù)已經(jīng)很成熟，無(wú)論采用IC卡、TM卡方式交換數(shù)據(jù)，還是鍵盤輸入方式交換數(shù)據(jù)，都可以滿足現(xiàn)有產(chǎn)品的需要。 在IC卡本身的安全方面，已經(jīng)從過(guò)去采用存儲(chǔ)器卡、加密卡，逐漸采用CPU卡，從而確保在數(shù)據(jù)交換媒介方面的安全。 但是，由于預(yù)付費(fèi)水表采用電池供電，沒(méi)有額外的能量維持保護(hù)電路工作，所以無(wú)法抵御來(lái)自IC卡卡口的干擾，容易造成系統(tǒng)癱瘓，失去控制。到目前為止，全世界范圍內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)廠家宣稱自己的產(chǎn)品可以抵御來(lái)自卡口攻擊并且達(dá)到實(shí)用化程度的預(yù)付費(fèi)水表產(chǎn)品上市。 有鑒于此，在過(guò)去的幾年里，采用全封閉鍵盤方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的預(yù)付費(fèi)產(chǎn)品受到普遍歡迎。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子器件成本的降低，在預(yù)付費(fèi)領(lǐng)域，目前已經(jīng)廣泛使用RF卡作為數(shù)據(jù)交換載體，從而解決了一直困擾這一行業(yè)多年的安全問(wèn)題。
4、 切斷控制 控制是預(yù)付費(fèi)的核心手段，如果沒(méi)有控制，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)，因此，控制是否可靠，關(guān)系到預(yù)付費(fèi)產(chǎn)品是否成熟。 預(yù)付費(fèi)水表由于內(nèi)部水壓力較大，實(shí)現(xiàn)控制難度相對(duì)要大，而系統(tǒng)使用電池供電，所以推動(dòng)閥門的能量很小，一般采用大減速比裝置驅(qū)動(dòng)閥門實(shí)現(xiàn)切斷控制。
5、 系統(tǒng)供電 目前的預(yù)付費(fèi)水表、預(yù)付費(fèi)氣表，基本都采用電池供電，并且絕大多數(shù)采用內(nèi)置鋰離子電池供電。 但由于鋰電池性能還不被人們徹底掌握，以及價(jià)格較高等因素，一些廠家已經(jīng)嘗試使用普通電池給系統(tǒng)供電，由用戶更換電池，從而降低產(chǎn)品成本和提高了可靠性。
6、幾種數(shù)據(jù)交換載體的典型應(yīng)用 IC卡預(yù)付費(fèi)水表：以IC卡作為數(shù)據(jù)交換載體的預(yù)付費(fèi)水表，所使用的IC卡一般指“接觸式”IC卡，根據(jù)需要選用“存儲(chǔ)器卡”、“邏輯加密卡”、“CPU智能卡”。無(wú)論采用什么形式的IC卡作為數(shù)據(jù)交換載體，都必須持卡到售水部門或銀行交費(fèi)充值，然后插入水表的IC卡卡口由水表讀取數(shù)據(jù)。 TM卡預(yù)付費(fèi)水表：TM是“單線可擦寫存儲(chǔ)器”的縮寫，因此，與“卡”沒(méi)有任何關(guān)系，其外形一般是個(gè)金屬鈕扣形狀，“TM卡預(yù)付費(fèi)水表”只是謬傳而已。由于TM是單線可擦寫存儲(chǔ)器，只要兩根引線就可以和儀表控制器通訊，因此數(shù)據(jù)接口簡(jiǎn)單，容易做成封閉狀，從而可以避免類似IC卡方式由于卡口存在而容易受到潮濕水氣等的侵害。 代碼交換預(yù)付費(fèi)水表：由于IC卡預(yù)付費(fèi)水表和TM卡預(yù)付費(fèi)水表的數(shù)據(jù)交換載體IC卡或TM卡都必須與控制器內(nèi)部控制電路有電連接觸點(diǎn)，一旦使用高壓發(fā)生裝置通過(guò)觸點(diǎn)攻擊內(nèi)部控制器，就會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓，失去控制作用。因此，將內(nèi)部控制器與外部進(jìn)行電氣隔離，而通過(guò)封閉式鍵盤以輸入密碼的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)控制功能。由于所輸入的密碼和實(shí)際購(gòu)買量有代表關(guān)系，因此被稱為“代碼交換”。 RF卡預(yù)付費(fèi)水表：RF射頻卡屬于非接觸式IC卡，由于通過(guò)無(wú)線電與儀表通訊，所以沒(méi)有實(shí)際的電連接觸點(diǎn)，從而解決通過(guò)卡口觸點(diǎn)攻擊控制器問(wèn)題。
四、預(yù)付費(fèi)水表供電問(wèn)題 自從預(yù)付費(fèi)水表開(kāi)發(fā)成功投入試用以來(lái)，有多種供電方式：交流電供電、蓄電池供電、內(nèi)置一次性鋰電池供電、由用戶自行更換普通電池供電等。 實(shí)踐證明，外部供電方式是不可行的，所以目前各類預(yù)付費(fèi)表基本都采用內(nèi)置一次性鋰電池供電，由用戶自行更換普通電池供電技術(shù)尚不成熟。 不同價(jià)位的鋰電池，性能差別很大，有些電池出廠前測(cè)試完全符合測(cè)試指標(biāo)，當(dāng)在庫(kù)房存放幾天，電能會(huì)大幅度衰減，如果選用這類電池，預(yù)付費(fèi)水表在剛剛啟用時(shí)，用戶還無(wú)法發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，當(dāng)產(chǎn)品安裝使用一兩年后，電池的問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，預(yù)付費(fèi)儀表隨之而來(lái)出現(xiàn)問(wèn)題。 預(yù)付費(fèi)水表控制電路設(shè)計(jì)功耗、閥門驅(qū)動(dòng)功率、用戶使用頻次、安裝環(huán)境都直接影響預(yù)付費(fèi)水表電池的消耗。 當(dāng)電池消耗到不能維持正常關(guān)閉閥門動(dòng)作之前，應(yīng)由能量監(jiān)測(cè)電路通知控制器關(guān)閉閥門，提示更換電池。 即使控制系統(tǒng)可以在電能消耗到極限前可靠關(guān)閉閥門，隨之而來(lái)的問(wèn)題是：由于電池終止的不確定性，勢(shì)必造成更換電池時(shí)間離散，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一更換；再者，由誰(shuí)來(lái)更換？怎樣更換？是自來(lái)水公司還是生產(chǎn)廠來(lái)更換電池？如果是自來(lái)水公司來(lái)更換，就要承擔(dān)相應(yīng)鋰電池費(fèi)用，如果由廠家更換，也許廠家已經(jīng)倒閉或消失。對(duì)于已經(jīng)安裝預(yù)付費(fèi)水表并裝修房間的用戶，拆表更換電池也是非常困難的事情。 經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到鋰電池供電預(yù)付費(fèi)水表存在的電池問(wèn)題，所以很多廠家試圖嘗試使用普通電池供電，當(dāng)電池接近終止時(shí)關(guān)閉閥門，由用戶自行更換普通電池，這一點(diǎn)上，預(yù)付費(fèi)燃?xì)獗碜龅帽容^成功。 但是，預(yù)付費(fèi)水表的閥門控制與預(yù)付費(fèi)燃?xì)獗黹y門控制所需要的能量和時(shí)間不同，影響了使用普通電池供電方案。預(yù)付費(fèi)水表內(nèi)部水壓很大，必須使用阻力較大密封性能較好的閥門，例如球閥等，否則就會(huì)漏水。如果閥門阻力大，所需要的開(kāi)關(guān)閥門驅(qū)動(dòng)功率也相應(yīng)的增大，由于內(nèi)部鋰電池不可能提供更大的瞬間功率，所以只能用大比例減速器，以犧牲速度換取動(dòng)量，才能可靠控制閥門開(kāi)閉，但隨之而來(lái)的問(wèn)題是，由于關(guān)閉閥門時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法在用戶拆除外部電池時(shí)通過(guò)內(nèi)部大容量電容維持閥門關(guān)閉。
五、預(yù)付費(fèi)水表安全問(wèn)題 十年來(lái)，由于預(yù)付費(fèi)水表安全問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解決，所以有著巨大市場(chǎng)需求的預(yù)付費(fèi)水表并沒(méi)有像人們想象那樣大規(guī)模普及。 這里所講的“安全”概念，不是指儀表自身物理特性的不安全造成人身傷害，而是指預(yù)付費(fèi)水表存在“技術(shù)隱患”可能造成“失去控制”達(dá)到“竊用”自來(lái)水的目的。 水表等計(jì)量?jī)x表，屬于貿(mào)易結(jié)算用設(shè)備，從某種意義上講，預(yù)付費(fèi)控制儀表就是安裝在“失去監(jiān)管”環(huán)境下的ATM機(jī)。 在公共場(chǎng)所安裝的ATM機(jī)、IC卡公用電話、公共汽車IC卡刷卡機(jī)、地鐵IC卡刷卡機(jī)等都是有監(jiān)管措施的，不是網(wǎng)絡(luò)控制監(jiān)管，就是人為控制監(jiān)管，所以這些收費(fèi)設(shè)備即使有隱患，也很難被鉆空子，但預(yù)付費(fèi)儀表不同，如果存在技術(shù)隱患，在失去監(jiān)管的環(huán)境，必然有人會(huì)利用所存在的技術(shù)漏洞，達(dá)到竊用或商業(yè)性非法服務(wù)。
以弱電提供能量的預(yù)付費(fèi)水表，存在一個(gè)技術(shù)上的矛盾現(xiàn)象，如果將供電電壓設(shè)置較高，可以抵御較大幅度的電磁干擾，但帶來(lái)的問(wèn)題是控制電路整體功耗的加大，造成電池很快就會(huì)終結(jié)；如果把控制系統(tǒng)功耗做得很小，雖然可以延長(zhǎng)電池的使用壽命，但產(chǎn)品的抗干擾能力將大幅度下降。 任何電子設(shè)備都無(wú)法抵御高電壓的干擾，所不同的是，每一種電子設(shè)備抗高壓干擾的能力不同而已。根據(jù)這一基本特性，使用微弱電池供電的預(yù)付費(fèi)水表，無(wú)論采用任何技術(shù)手段，都是可以被高壓干擾的，只不過(guò)干擾電壓的幅度不同而已。 試驗(yàn)測(cè)試表明，接觸式IC卡預(yù)付費(fèi)水表卡口、TM卡預(yù)付費(fèi)水表觸點(diǎn)、使用外部電池的預(yù)付費(fèi)水表，通過(guò)向IC卡口、TM卡觸點(diǎn)、開(kāi)放式電池盒放電（10000V），在閥門開(kāi)啟狀態(tài)下，內(nèi)部控制電路一定會(huì)死機(jī)癱瘓，對(duì)整個(gè)儀表失去控制，而傳感器所送來(lái)的計(jì)量數(shù)據(jù)不會(huì)再被核減、閥門也不可能再被關(guān)閉，以達(dá)到利用預(yù)付費(fèi)水表所存在的技術(shù)隱患竊用自來(lái)水的目的。 對(duì)于代碼交換預(yù)付費(fèi)水表、RF射頻卡預(yù)付費(fèi)水表，雖然儀表處于全封閉狀態(tài)，但提高放電電壓（100000V），在儀表啟動(dòng)喚醒、閥門開(kāi)啟狀態(tài)下，仍然會(huì)造成控制器死機(jī)、儀表癱瘓。 由于使用電池來(lái)維持儀表工作，為降低對(duì)電能消耗，絕大多數(shù)預(yù)付費(fèi)水表控制器都采用休眠方式以降低對(duì)電能的消耗，也就是說(shuō)平時(shí)控制器是休息的，所以不能采用硬件監(jiān)控電路來(lái)防止控制器死機(jī)，這樣就留下一個(gè)無(wú)法解決的技術(shù)隱患。 用戶利用預(yù)付費(fèi)水表所存在的技術(shù)隱患，在不破壞水表任何部位的情況下，達(dá)到竊用自來(lái)水的目的，這一問(wèn)題是所有自來(lái)水公司在選擇預(yù)付費(fèi)水表時(shí)必須考慮的問(wèn)題，否則在產(chǎn)品大規(guī)模安裝后，在利益集團(tuán)幫助下造成大面積預(yù)付費(fèi)水表失去控制，就違背了安裝預(yù)付費(fèi)水表的初衷。 從社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué)、現(xiàn)行法律角度來(lái)分析，如果預(yù)付費(fèi)水表存在漏洞，在不“破壞”預(yù)付費(fèi)水表的情況下，通過(guò)高壓干擾手段來(lái)“攻擊”預(yù)付費(fèi)水表以達(dá)到竊水的目的將十分普遍。從這個(gè)意義來(lái)講，普通水表比預(yù)付費(fèi)水表安全得多，即使是這樣，在普通水表上做手腳以達(dá)到竊水目的的案例不是也很多嗎？何況預(yù)付費(fèi)水表存在漏洞，在沒(méi)有任何“證據(jù)”情況下攻擊水表以達(dá)到竊水目的，是在水價(jià)逐漸提高、水費(fèi)負(fù)擔(dān)加重的今天必然要發(fā)生的事情。 在預(yù)付費(fèi)水表尚不普及的今天，利益集團(tuán)還不足以通過(guò)提供攻擊手段獲取利益，所以攻擊裝置只能由用戶自己購(gòu)買高壓發(fā)生器（防身器）來(lái)實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)預(yù)付費(fèi)水表大面積普及的時(shí)候，向廣大預(yù)付費(fèi)水表用戶提供攻擊設(shè)備的利益集團(tuán)必然出現(xiàn)，他們將采用非常專業(yè)、成本低廉的攻擊設(shè)備向用戶兜售，以銷售攻擊設(shè)備獲取利益。就如同偽造身份證和學(xué)歷證明一樣，你不需要自己偽造，有專業(yè)的利益集團(tuán)幫你偽造，只要你肯付錢。
六、預(yù)付費(fèi)水表后臺(tái)支持系統(tǒng)安全問(wèn)題 由于預(yù)付費(fèi)水表存在安全隱患，近年來(lái)，人們一直致力于解決這一困擾預(yù)付費(fèi)水表大規(guī)模普及的瓶頸問(wèn)題，而忽略了與預(yù)付費(fèi)水表配套使用的后臺(tái)系統(tǒng)的安全問(wèn)題。 現(xiàn)在有很多企業(yè)，在一個(gè)地方推廣一批預(yù)付費(fèi)水表，用一臺(tái)電腦，裝上用戶管理及發(fā)卡軟件就可以售水了。 表面看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上已經(jīng)埋下安全隱患。除非就這么多預(yù)付費(fèi)水表安裝，如果安裝很多小區(qū)，必然會(huì)有人會(huì)獲取和分析用戶管理及發(fā)卡售水軟件，無(wú)論如何加密，軟件加密都是不堪一擊的，一旦有人編制一套類似的軟件，接管預(yù)付費(fèi)水表用戶，那么黑市偽卡交易就出現(xiàn)了。 北方某大城市采用IC卡電表，到電業(yè)局營(yíng)業(yè)所買電是650元一千度電，而在電業(yè)局門口私人買一千度電只需要200元錢，如果你怕他賣的卡有問(wèn)題，他可以上門服務(wù)，把電送進(jìn)你的電表再收錢。 上述現(xiàn)象，造成該城市撤除了所有IC卡表，原因是后臺(tái)系統(tǒng)存在漏洞，被人攻破，損失巨大。 如果一個(gè)城市計(jì)劃全部推廣預(yù)付費(fèi)水表，那么后臺(tái)系統(tǒng)的安全性和實(shí)用性就越發(fā)顯得重要。 為確保后臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行安全，應(yīng)采用解密難度極大的硬件加密方式，并對(duì)硬件加密裝置嚴(yán)格控制，即使流失，破解加密裝置所花費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用也是十分巨大的，從而遏制了破解后臺(tái)系統(tǒng)的可能。
七、實(shí)行“階梯水價(jià)”的必要條件 水資源的日漸枯竭，讓我們的管理者不得不重視節(jié)約用水，但沒(méi)有切實(shí)可行的措施，節(jié)約用水也只能是一句口號(hào)。 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)就要靠?jī)r(jià)格杠桿調(diào)節(jié)資源短缺。“階梯水價(jià)”的出臺(tái)，就是要依靠?jī)r(jià)格杠桿的調(diào)節(jié)作用達(dá)到計(jì)劃用水和節(jié)約用水的目的，并且能很好地體現(xiàn)水的商品價(jià)值。從而實(shí)現(xiàn)不用不交費(fèi)、少用少交費(fèi)、多用多交費(fèi)、超計(jì)劃用水加倍交費(fèi)的目的。 但階梯水價(jià)是以時(shí)間為界線的，即在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，供水量和價(jià)格是固定的，當(dāng)超過(guò)用量?jī)r(jià)格也隨之提高，所以，抄表的時(shí)間必須準(zhǔn)確，如果規(guī)定的時(shí)間沒(méi)有到位抄表，那么超額用水量就無(wú)法界定是在規(guī)定的期限內(nèi)使用的還是規(guī)定的期限外使用的，必然會(huì)產(chǎn)生糾紛，造成社會(huì)的不安定。 但是，隨著一戶一表的普及，居民用戶總量在逐年增加，要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成抄表，幾乎是不可能的事，因此，使用線路遠(yuǎn)傳抄表和采用預(yù)付費(fèi)水表是確保實(shí)行階梯水價(jià)的必要條件。 但是，線路遠(yuǎn)傳抄表的可能性只限于新建住宅，而老住宅重新架設(shè)線路用于抄表幾乎不可能，而一個(gè)城市又不能采用多種實(shí)現(xiàn)階梯水價(jià)的方案，所以，最后唯一的選擇就是采用單體預(yù)付費(fèi)水表方案。 為此，很多廠家已經(jīng)將日歷芯片電路置入了預(yù)付費(fèi)水表控制器，試圖通過(guò)內(nèi)部的時(shí)鐘控制裝置記錄用戶的用水情況，從而可以確認(rèn)用戶是在哪個(gè)階梯內(nèi)用水，這種想法不失為一個(gè)實(shí)現(xiàn)階梯水價(jià)比較理想的方案。 但是，事情并沒(méi)有這樣簡(jiǎn)單，為了節(jié)約電能消耗，預(yù)付費(fèi)水表內(nèi)部的控制器芯片平時(shí)是需要休眠的，而日歷芯片是不可以休眠的，必須要保持運(yùn)行，雖然消耗電能不多，但由于是在獨(dú)立工作，沒(méi)有時(shí)間參照標(biāo)準(zhǔn)，誤差將越來(lái)越大，一個(gè)月誤差兩天以上是非常正常的，因此校準(zhǔn)時(shí)間就是一個(gè)大問(wèn)題，如果每月都由自來(lái)水公司派人到用戶家去校準(zhǔn)時(shí)間，那與到用戶家抄表收費(fèi)已無(wú)區(qū)別，所以，帶時(shí)間裝置的預(yù)付費(fèi)表，不但提高產(chǎn)品的成本還增加了電能消耗及故障率，其它與普通預(yù)付費(fèi)水表沒(méi)有大的區(qū)別。 那么還有什么辦法可以確保階梯水價(jià)政策的實(shí)行？我們可以換位思考，將過(guò)去“以用戶的實(shí)際用水量”作為衡量水價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，改為“以用戶實(shí)際購(gòu)水量”作為衡量水價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，雖然這種方案讓用戶“少量多次”可能感覺(jué)麻煩，但自來(lái)水改進(jìn)后臺(tái)系統(tǒng)的服務(wù)方式，完全可以解決這個(gè)問(wèn)題。采用以實(shí)際購(gòu)買量確認(rèn)水價(jià)的方式可以杜絕用戶囤積水量，避免水價(jià)調(diào)整給自來(lái)水公司造成損失。
八、預(yù)付費(fèi)水表存在問(wèn)題的解決 無(wú)論使用什么數(shù)據(jù)交換載體的預(yù)付費(fèi)水表，均使用電池供電，并且電池要為系統(tǒng)長(zhǎng)期提供電流，所以電池的性能就非常關(guān)鍵了，受到外界溫度或濕度及電路功耗指標(biāo)的影響，電池將影響整個(gè)產(chǎn)品的性能和壽命。 當(dāng)電池要終結(jié)的時(shí)候，將出現(xiàn)很多不可想象、難以預(yù)料的狀況，從而影響了人民群眾的日常生活，造成供需矛盾，因?yàn)殡姵夭豢赡茉谕粫r(shí)段內(nèi)終結(jié)，如果是在相對(duì)集中的一段時(shí)間內(nèi)電池終結(jié)，可以統(tǒng)一更換，而往往是因電池的性能和用戶使用頻度及環(huán)境的差異，造成電池不可能在相對(duì)集中的一段時(shí)間內(nèi)終結(jié)。 分散不確定地拆卸儀表更換電池，以及誰(shuí)負(fù)責(zé)來(lái)更換電池，都是將來(lái)要發(fā)生的問(wèn)題，如果今天不考慮，將后患無(wú)窮。 電池狀態(tài)的監(jiān)測(cè)需要整套的電子電路，需要消耗能量，其可靠性也將影響整機(jī)的可靠性。 由于系統(tǒng)控制電路處于供電狀態(tài)，且開(kāi)放IC卡數(shù)據(jù)交換接口，若受到外界的高壓干擾，系統(tǒng)將癱瘓，失去對(duì)計(jì)量或閥門的控制，從而失去預(yù)付費(fèi)的作用。 使用電路監(jiān)視流量計(jì)獲取計(jì)量數(shù)據(jù)，就需要性能良好的電傳感器；要使系統(tǒng)有效切斷管路，就需要一整套閥門控制系統(tǒng)。因此，價(jià)格較高的電池、電池監(jiān)測(cè)電路、性能良好的傳感器、動(dòng)作可靠的閥門控制系統(tǒng)、復(fù)雜的電子顯示器，都將大大提高產(chǎn)品的成本，使預(yù)付費(fèi)表推廣難度加大。
綜合上述問(wèn)題，要從根本上解決預(yù)付費(fèi)表存在的性能/價(jià)格比矛盾的問(wèn)題，就必須走創(chuàng)新之路，跳出預(yù)付費(fèi)技術(shù)的傳統(tǒng)方案，取消電池供電，從根本上解決安全問(wèn)題、可靠性問(wèn)題、價(jià)格問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)多年的研制開(kāi)發(fā)，繼IC卡預(yù)付費(fèi)水表、代碼交換預(yù)付費(fèi)水表、RF射頻卡水表之后，成功推出無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表。 無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表，采用“預(yù)置字輪計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)器歸0關(guān)閥”技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)儀表不需要電池維持工作，并且可以安全地使用IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 從圖中可以看出，整個(gè)系統(tǒng)基本是由機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，控制電路只有在充值的短時(shí)間內(nèi)由充值器供電工作，將IC卡或鍵盤送來(lái)的預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成“遞減計(jì)數(shù)器”的顯示，從而實(shí)現(xiàn)“遞減計(jì)數(shù)器預(yù)置”。 系統(tǒng)工作時(shí)，水表的工作方式與普通基表相同，整表的計(jì)量精度也取決于基表的計(jì)量精度。基表的“累加計(jì)數(shù)器”通過(guò)齒輪與控制系統(tǒng)的“遞減計(jì)數(shù)器”連接，累加計(jì)數(shù)器遞增一個(gè)計(jì)量單位，遞減計(jì)數(shù)器就遞減一個(gè)單位。當(dāng)遞減計(jì)數(shù)器為全0時(shí)，歸0探測(cè)輪進(jìn)入遞減計(jì)數(shù)器的全0探測(cè)口中，使關(guān)閥控制桿產(chǎn)生位移，關(guān)閉自保持開(kāi)關(guān)，從而切斷自來(lái)水管路，達(dá)到預(yù)付費(fèi)控制的目的。 逆置遞減計(jì)數(shù)器的過(guò)程，就是預(yù)付費(fèi)充值的過(guò)程。用戶將具有合法數(shù)據(jù)的IC卡插入充值盒，充值盒內(nèi)有電池。將充值盒插到儀表的數(shù)據(jù)接口上，給系統(tǒng)內(nèi)的控制電路供電，并讀入IC卡或鍵盤送來(lái)的預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)，然后譯碼器還原數(shù)據(jù)并通過(guò)控制馬達(dá)轉(zhuǎn)將還原的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成遞減計(jì)數(shù)器字輪的顯示，從而完成預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)輸入。 機(jī)械系統(tǒng)在電機(jī)的控制下，可以實(shí)現(xiàn)遞減計(jì)數(shù)器在充值的時(shí)候與馬達(dá)連接，充值完畢自動(dòng)與累加計(jì)數(shù)器連接。 充值完畢后，撤掉外部充值器，系統(tǒng)完全處于機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)量和切斷完全靠水流和水壓實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)工作非常穩(wěn)定可靠，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)需工作電源維持系統(tǒng)的運(yùn)行。 由于控制電路只實(shí)現(xiàn)遞減計(jì)數(shù)器逆置的單一功能，而不參與計(jì)量和切斷，所以外界通過(guò)數(shù)據(jù)接口攻擊電路，也可使電路癱瘓，但無(wú)法達(dá)到攻擊整個(gè)系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)盜用的目的，因此，產(chǎn)品可以選擇接觸式IC卡作為數(shù)據(jù)交換媒介。 綜上所述，由于系統(tǒng)采用全新設(shè)計(jì)理念，突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，省去了電池、電池檢測(cè)電路、顯示器，從而大大節(jié)約了材料成本，使產(chǎn)品極具推廣價(jià)值。 無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表在解決由于使用電池而帶來(lái)的問(wèn)題外，還率先使用了塑料材料作為水表殼體，從而為直供水、純凈水、優(yōu)質(zhì)自來(lái)水供應(yīng)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。在安裝方面，無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表通過(guò)更換接管可以方便地對(duì)DN15或DN20舊水表進(jìn)行直接的改造。 九、預(yù)付費(fèi)水表用戶現(xiàn)代化后臺(tái)支持系統(tǒng)解決方案 預(yù)付費(fèi)水表的推廣，將本應(yīng)由自來(lái)水公司承擔(dān)的抄表收費(fèi)工作轉(zhuǎn)嫁給了用戶，并且實(shí)行先交費(fèi)后用水的方式，從某種意義上講，用戶都會(huì)存在程度不同的抵觸情緒，使推廣應(yīng)用產(chǎn)生一定的難度。為此，自來(lái)水公司應(yīng)將“管理”轉(zhuǎn)為“服務(wù)”，首先在觀念上需要轉(zhuǎn)變，然后是在技術(shù)和物質(zhì)上做出保障，為得到用戶的廣泛支持、降低推廣難度、提高供用水現(xiàn)代化水平奠定基礎(chǔ)。 根據(jù)不同用戶群，應(yīng)選擇不同形式的用戶管理及數(shù)據(jù)發(fā)行系統(tǒng)，但無(wú)論什么形式，系統(tǒng)的安全性應(yīng)放在第一位，使用硬件進(jìn)行系統(tǒng)加密，消除將來(lái)大規(guī)模使用存在的安全隱患。 無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表，配套系統(tǒng)使用PCI硬件加密，所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)均由硬件數(shù)據(jù)發(fā)生器產(chǎn)生，任何破解軟件系統(tǒng)的行為都無(wú)法威脅到用戶管理及數(shù)據(jù)發(fā)行系統(tǒng)的安全。 采用硬件數(shù)據(jù)發(fā)生器的無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表后臺(tái)系統(tǒng)，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)加密算法，密鑰交給自來(lái)水公司最高首長(zhǎng)掌握，從而將系統(tǒng)的控制權(quán)交給了用戶。 為方便居民用戶“少量多次”實(shí)行階梯水價(jià)的需要，無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表采用IC卡和鍵盤兼容的預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)輸入方式，持IC卡到指定單位交費(fèi)充值與其它方式的IC卡預(yù)付費(fèi)水表基本相同，但具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鍵盤輸入方式，屬于無(wú)載體數(shù)據(jù)交換方式，為使用文字、語(yǔ)音奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表用戶可以使用手機(jī)短信、語(yǔ)音電話、互聯(lián)網(wǎng)的等信息交換方式完成無(wú)載體數(shù)據(jù)交換，由于通訊設(shè)備已經(jīng)全面普及，打個(gè)電話、發(fā)個(gè)短信就可以完成預(yù)付費(fèi)操作，從而極大方便了廣大預(yù)付費(fèi)水表用戶，使“少量多次”已不成問(wèn)題，從而從根本上解決了“階梯水價(jià)”實(shí)施難題，變“以用戶的實(shí)際用水量”作為衡量水價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)為“以用戶實(shí)際購(gòu)水量”作為衡量水價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，從而大大減少了自來(lái)水公司售水的核算手續(xù)，避免糾紛出現(xiàn)。 無(wú)載體預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)交換，可以采用類似手機(jī)充值卡方式，自來(lái)水公司采用自動(dòng)值機(jī)系統(tǒng)，用戶可以全天候通過(guò)電話、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)水表的充值，避免由于沒(méi)有及時(shí)充值造成閥門切斷給生活帶來(lái)的不方便。 十、結(jié)束語(yǔ) 預(yù)付費(fèi)控制水表是一項(xiàng)多學(xué)科綜合控制系統(tǒng)，涉及計(jì)量、流體力學(xué)、密封學(xué)、結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)、電子、微控制器、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通訊、IC卡、閥門、材料等學(xué)科，所以解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題是確保預(yù)付費(fèi)領(lǐng)域發(fā)展壯大的前提，只有這樣，才能使預(yù)付費(fèi)成為我國(guó)王牌拳頭產(chǎn)業(yè)。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)付費(fèi)水表將會(huì)不斷發(fā)展完善。廉價(jià)的無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表將在全國(guó)城鎮(zhèn)自來(lái)水管網(wǎng)改造工程中大規(guī)模普及。無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表除可靠地解決抄表難、收費(fèi)難問(wèn)題，還在后臺(tái)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了完善的階梯水價(jià)控制功能。 對(duì)這種先進(jìn)儀表的大規(guī)模推廣應(yīng)用將會(huì)有力地促進(jìn)中國(guó)供用水管理的現(xiàn)代化進(jìn)程。中國(guó)在這個(gè)方面的超前發(fā)展，會(huì)使這種計(jì)量模式得到優(yōu)先完善，并有可能成為中國(guó)的一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品出口到其它國(guó)家。
1、 冷水水表 常用的冷水水表有DN15和DN20兩種規(guī)格，結(jié)構(gòu)分干式和濕式，顯示方式有計(jì)數(shù)器方式和指針?lè)绞絻煞N，濕式冷水水表是預(yù)付費(fèi)水表首選的計(jì)量基表。 由于干式水表采用磁鐵傳遞數(shù)據(jù)，隨著時(shí)間推移，磁鐵強(qiáng)度逐漸減弱，或當(dāng)鐵銹等物質(zhì)吸附在表內(nèi)磁體上時(shí)，容易出現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)越來(lái)越慢，造成計(jì)量失準(zhǔn)，所以不適合在我國(guó)安裝使用。雖然在干式水表上采樣容易，而被一些廠家所采用，但從發(fā)展的角度來(lái)看，很難被大規(guī)模普及應(yīng)用，屬于淘汰產(chǎn)品。 濕式水表計(jì)量準(zhǔn)確，可以達(dá)到B級(jí)計(jì)量精度，是預(yù)付費(fèi)水表首選表型，但信號(hào)采集的難度相對(duì)要大。
2、 信號(hào)采集傳感器 是將水表計(jì)量信號(hào)采集、送給預(yù)付費(fèi)控制器用于核減的裝置。由于水表內(nèi)壓力較大，信號(hào)采集難度較大，一般采用干簧管方式，并為防止外部磁鐵干擾，采用多組干簧管進(jìn)行防護(hù)。 干簧管方式成本高、壽命短、可靠性差，但比較來(lái)說(shuō)，干簧管采樣方式是目前各廠家主要采用的方案，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的采樣傳感器會(huì)隨著成本的降低被預(yù)付費(fèi)水表所采用。
3、 數(shù)據(jù)交換 數(shù)據(jù)交換技術(shù)已經(jīng)很成熟，無(wú)論采用IC卡、TM卡方式交換數(shù)據(jù)，還是鍵盤輸入方式交換數(shù)據(jù)，都可以滿足現(xiàn)有產(chǎn)品的需要。 在IC卡本身的安全方面，已經(jīng)從過(guò)去采用存儲(chǔ)器卡、加密卡，逐漸采用CPU卡，從而確保在數(shù)據(jù)交換媒介方面的安全。 但是，由于預(yù)付費(fèi)水表采用電池供電，沒(méi)有額外的能量維持保護(hù)電路工作，所以無(wú)法抵御來(lái)自IC卡卡口的干擾，容易造成系統(tǒng)癱瘓，失去控制。到目前為止，全世界范圍內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)廠家宣稱自己的產(chǎn)品可以抵御來(lái)自卡口攻擊并且達(dá)到實(shí)用化程度的預(yù)付費(fèi)水表產(chǎn)品上市。 有鑒于此，在過(guò)去的幾年里，采用全封閉鍵盤方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的預(yù)付費(fèi)產(chǎn)品受到普遍歡迎。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子器件成本的降低，在預(yù)付費(fèi)領(lǐng)域，目前已經(jīng)廣泛使用RF卡作為數(shù)據(jù)交換載體，從而解決了一直困擾這一行業(yè)多年的安全問(wèn)題。
4、 切斷控制 控制是預(yù)付費(fèi)的核心手段，如果沒(méi)有控制，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)，因此，控制是否可靠，關(guān)系到預(yù)付費(fèi)產(chǎn)品是否成熟。 預(yù)付費(fèi)水表由于內(nèi)部水壓力較大，實(shí)現(xiàn)控制難度相對(duì)要大，而系統(tǒng)使用電池供電，所以推動(dòng)閥門的能量很小，一般采用大減速比裝置驅(qū)動(dòng)閥門實(shí)現(xiàn)切斷控制。
5、 系統(tǒng)供電 目前的預(yù)付費(fèi)水表、預(yù)付費(fèi)氣表，基本都采用電池供電，并且絕大多數(shù)采用內(nèi)置鋰離子電池供電。 但由于鋰電池性能還不被人們徹底掌握，以及價(jià)格較高等因素，一些廠家已經(jīng)嘗試使用普通電池給系統(tǒng)供電，由用戶更換電池，從而降低產(chǎn)品成本和提高了可靠性。
6、幾種數(shù)據(jù)交換載體的典型應(yīng)用 IC卡預(yù)付費(fèi)水表：以IC卡作為數(shù)據(jù)交換載體的預(yù)付費(fèi)水表，所使用的IC卡一般指“接觸式”IC卡，根據(jù)需要選用“存儲(chǔ)器卡”、“邏輯加密卡”、“CPU智能卡”。無(wú)論采用什么形式的IC卡作為數(shù)據(jù)交換載體，都必須持卡到售水部門或銀行交費(fèi)充值，然后插入水表的IC卡卡口由水表讀取數(shù)據(jù)。 TM卡預(yù)付費(fèi)水表：TM是“單線可擦寫存儲(chǔ)器”的縮寫，因此，與“卡”沒(méi)有任何關(guān)系，其外形一般是個(gè)金屬鈕扣形狀，“TM卡預(yù)付費(fèi)水表”只是謬傳而已。由于TM是單線可擦寫存儲(chǔ)器，只要兩根引線就可以和儀表控制器通訊，因此數(shù)據(jù)接口簡(jiǎn)單，容易做成封閉狀，從而可以避免類似IC卡方式由于卡口存在而容易受到潮濕水氣等的侵害。 代碼交換預(yù)付費(fèi)水表：由于IC卡預(yù)付費(fèi)水表和TM卡預(yù)付費(fèi)水表的數(shù)據(jù)交換載體IC卡或TM卡都必須與控制器內(nèi)部控制電路有電連接觸點(diǎn)，一旦使用高壓發(fā)生裝置通過(guò)觸點(diǎn)攻擊內(nèi)部控制器，就會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓，失去控制作用。因此，將內(nèi)部控制器與外部進(jìn)行電氣隔離，而通過(guò)封閉式鍵盤以輸入密碼的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)控制功能。由于所輸入的密碼和實(shí)際購(gòu)買量有代表關(guān)系，因此被稱為“代碼交換”。 RF卡預(yù)付費(fèi)水表：RF射頻卡屬于非接觸式IC卡，由于通過(guò)無(wú)線電與儀表通訊，所以沒(méi)有實(shí)際的電連接觸點(diǎn)，從而解決通過(guò)卡口觸點(diǎn)攻擊控制器問(wèn)題。
四、預(yù)付費(fèi)水表供電問(wèn)題 自從預(yù)付費(fèi)水表開(kāi)發(fā)成功投入試用以來(lái)，有多種供電方式：交流電供電、蓄電池供電、內(nèi)置一次性鋰電池供電、由用戶自行更換普通電池供電等。 實(shí)踐證明，外部供電方式是不可行的，所以目前各類預(yù)付費(fèi)表基本都采用內(nèi)置一次性鋰電池供電，由用戶自行更換普通電池供電技術(shù)尚不成熟。 不同價(jià)位的鋰電池，性能差別很大，有些電池出廠前測(cè)試完全符合測(cè)試指標(biāo)，當(dāng)在庫(kù)房存放幾天，電能會(huì)大幅度衰減，如果選用這類電池，預(yù)付費(fèi)水表在剛剛啟用時(shí)，用戶還無(wú)法發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，當(dāng)產(chǎn)品安裝使用一兩年后，電池的問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，預(yù)付費(fèi)儀表隨之而來(lái)出現(xiàn)問(wèn)題。 預(yù)付費(fèi)水表控制電路設(shè)計(jì)功耗、閥門驅(qū)動(dòng)功率、用戶使用頻次、安裝環(huán)境都直接影響預(yù)付費(fèi)水表電池的消耗。 當(dāng)電池消耗到不能維持正常關(guān)閉閥門動(dòng)作之前，應(yīng)由能量監(jiān)測(cè)電路通知控制器關(guān)閉閥門，提示更換電池。 即使控制系統(tǒng)可以在電能消耗到極限前可靠關(guān)閉閥門，隨之而來(lái)的問(wèn)題是：由于電池終止的不確定性，勢(shì)必造成更換電池時(shí)間離散，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一更換；再者，由誰(shuí)來(lái)更換？怎樣更換？是自來(lái)水公司還是生產(chǎn)廠來(lái)更換電池？如果是自來(lái)水公司來(lái)更換，就要承擔(dān)相應(yīng)鋰電池費(fèi)用，如果由廠家更換，也許廠家已經(jīng)倒閉或消失。對(duì)于已經(jīng)安裝預(yù)付費(fèi)水表并裝修房間的用戶，拆表更換電池也是非常困難的事情。 經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到鋰電池供電預(yù)付費(fèi)水表存在的電池問(wèn)題，所以很多廠家試圖嘗試使用普通電池供電，當(dāng)電池接近終止時(shí)關(guān)閉閥門，由用戶自行更換普通電池，這一點(diǎn)上，預(yù)付費(fèi)燃?xì)獗碜龅帽容^成功。 但是，預(yù)付費(fèi)水表的閥門控制與預(yù)付費(fèi)燃?xì)獗黹y門控制所需要的能量和時(shí)間不同，影響了使用普通電池供電方案。預(yù)付費(fèi)水表內(nèi)部水壓很大，必須使用阻力較大密封性能較好的閥門，例如球閥等，否則就會(huì)漏水。如果閥門阻力大，所需要的開(kāi)關(guān)閥門驅(qū)動(dòng)功率也相應(yīng)的增大，由于內(nèi)部鋰電池不可能提供更大的瞬間功率，所以只能用大比例減速器，以犧牲速度換取動(dòng)量，才能可靠控制閥門開(kāi)閉，但隨之而來(lái)的問(wèn)題是，由于關(guān)閉閥門時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法在用戶拆除外部電池時(shí)通過(guò)內(nèi)部大容量電容維持閥門關(guān)閉。
五、預(yù)付費(fèi)水表安全問(wèn)題 十年來(lái)，由于預(yù)付費(fèi)水表安全問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解決，所以有著巨大市場(chǎng)需求的預(yù)付費(fèi)水表并沒(méi)有像人們想象那樣大規(guī)模普及。 這里所講的“安全”概念，不是指儀表自身物理特性的不安全造成人身傷害，而是指預(yù)付費(fèi)水表存在“技術(shù)隱患”可能造成“失去控制”達(dá)到“竊用”自來(lái)水的目的。 水表等計(jì)量?jī)x表，屬于貿(mào)易結(jié)算用設(shè)備，從某種意義上講，預(yù)付費(fèi)控制儀表就是安裝在“失去監(jiān)管”環(huán)境下的ATM機(jī)。 在公共場(chǎng)所安裝的ATM機(jī)、IC卡公用電話、公共汽車IC卡刷卡機(jī)、地鐵IC卡刷卡機(jī)等都是有監(jiān)管措施的，不是網(wǎng)絡(luò)控制監(jiān)管，就是人為控制監(jiān)管，所以這些收費(fèi)設(shè)備即使有隱患，也很難被鉆空子，但預(yù)付費(fèi)儀表不同，如果存在技術(shù)隱患，在失去監(jiān)管的環(huán)境，必然有人會(huì)利用所存在的技術(shù)漏洞，達(dá)到竊用或商業(yè)性非法服務(wù)。
以弱電提供能量的預(yù)付費(fèi)水表，存在一個(gè)技術(shù)上的矛盾現(xiàn)象，如果將供電電壓設(shè)置較高，可以抵御較大幅度的電磁干擾，但帶來(lái)的問(wèn)題是控制電路整體功耗的加大，造成電池很快就會(huì)終結(jié)；如果把控制系統(tǒng)功耗做得很小，雖然可以延長(zhǎng)電池的使用壽命，但產(chǎn)品的抗干擾能力將大幅度下降。 任何電子設(shè)備都無(wú)法抵御高電壓的干擾，所不同的是，每一種電子設(shè)備抗高壓干擾的能力不同而已。根據(jù)這一基本特性，使用微弱電池供電的預(yù)付費(fèi)水表，無(wú)論采用任何技術(shù)手段，都是可以被高壓干擾的，只不過(guò)干擾電壓的幅度不同而已。 試驗(yàn)測(cè)試表明，接觸式IC卡預(yù)付費(fèi)水表卡口、TM卡預(yù)付費(fèi)水表觸點(diǎn)、使用外部電池的預(yù)付費(fèi)水表，通過(guò)向IC卡口、TM卡觸點(diǎn)、開(kāi)放式電池盒放電（10000V），在閥門開(kāi)啟狀態(tài)下，內(nèi)部控制電路一定會(huì)死機(jī)癱瘓，對(duì)整個(gè)儀表失去控制，而傳感器所送來(lái)的計(jì)量數(shù)據(jù)不會(huì)再被核減、閥門也不可能再被關(guān)閉，以達(dá)到利用預(yù)付費(fèi)水表所存在的技術(shù)隱患竊用自來(lái)水的目的。 對(duì)于代碼交換預(yù)付費(fèi)水表、RF射頻卡預(yù)付費(fèi)水表，雖然儀表處于全封閉狀態(tài)，但提高放電電壓（100000V），在儀表啟動(dòng)喚醒、閥門開(kāi)啟狀態(tài)下，仍然會(huì)造成控制器死機(jī)、儀表癱瘓。 由于使用電池來(lái)維持儀表工作，為降低對(duì)電能消耗，絕大多數(shù)預(yù)付費(fèi)水表控制器都采用休眠方式以降低對(duì)電能的消耗，也就是說(shuō)平時(shí)控制器是休息的，所以不能采用硬件監(jiān)控電路來(lái)防止控制器死機(jī)，這樣就留下一個(gè)無(wú)法解決的技術(shù)隱患。 用戶利用預(yù)付費(fèi)水表所存在的技術(shù)隱患，在不破壞水表任何部位的情況下，達(dá)到竊用自來(lái)水的目的，這一問(wèn)題是所有自來(lái)水公司在選擇預(yù)付費(fèi)水表時(shí)必須考慮的問(wèn)題，否則在產(chǎn)品大規(guī)模安裝后，在利益集團(tuán)幫助下造成大面積預(yù)付費(fèi)水表失去控制，就違背了安裝預(yù)付費(fèi)水表的初衷。 從社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、行為學(xué)、現(xiàn)行法律角度來(lái)分析，如果預(yù)付費(fèi)水表存在漏洞，在不“破壞”預(yù)付費(fèi)水表的情況下，通過(guò)高壓干擾手段來(lái)“攻擊”預(yù)付費(fèi)水表以達(dá)到竊水的目的將十分普遍。從這個(gè)意義來(lái)講，普通水表比預(yù)付費(fèi)水表安全得多，即使是這樣，在普通水表上做手腳以達(dá)到竊水目的的案例不是也很多嗎？何況預(yù)付費(fèi)水表存在漏洞，在沒(méi)有任何“證據(jù)”情況下攻擊水表以達(dá)到竊水目的，是在水價(jià)逐漸提高、水費(fèi)負(fù)擔(dān)加重的今天必然要發(fā)生的事情。 在預(yù)付費(fèi)水表尚不普及的今天，利益集團(tuán)還不足以通過(guò)提供攻擊手段獲取利益，所以攻擊裝置只能由用戶自己購(gòu)買高壓發(fā)生器（防身器）來(lái)實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)預(yù)付費(fèi)水表大面積普及的時(shí)候，向廣大預(yù)付費(fèi)水表用戶提供攻擊設(shè)備的利益集團(tuán)必然出現(xiàn)，他們將采用非常專業(yè)、成本低廉的攻擊設(shè)備向用戶兜售，以銷售攻擊設(shè)備獲取利益。就如同偽造身份證和學(xué)歷證明一樣，你不需要自己偽造，有專業(yè)的利益集團(tuán)幫你偽造，只要你肯付錢。
六、預(yù)付費(fèi)水表后臺(tái)支持系統(tǒng)安全問(wèn)題 由于預(yù)付費(fèi)水表存在安全隱患，近年來(lái)，人們一直致力于解決這一困擾預(yù)付費(fèi)水表大規(guī)模普及的瓶頸問(wèn)題，而忽略了與預(yù)付費(fèi)水表配套使用的后臺(tái)系統(tǒng)的安全問(wèn)題。 現(xiàn)在有很多企業(yè)，在一個(gè)地方推廣一批預(yù)付費(fèi)水表，用一臺(tái)電腦，裝上用戶管理及發(fā)卡軟件就可以售水了。 表面看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上已經(jīng)埋下安全隱患。除非就這么多預(yù)付費(fèi)水表安裝，如果安裝很多小區(qū)，必然會(huì)有人會(huì)獲取和分析用戶管理及發(fā)卡售水軟件，無(wú)論如何加密，軟件加密都是不堪一擊的，一旦有人編制一套類似的軟件，接管預(yù)付費(fèi)水表用戶，那么黑市偽卡交易就出現(xiàn)了。 北方某大城市采用IC卡電表，到電業(yè)局營(yíng)業(yè)所買電是650元一千度電，而在電業(yè)局門口私人買一千度電只需要200元錢，如果你怕他賣的卡有問(wèn)題，他可以上門服務(wù)，把電送進(jìn)你的電表再收錢。 上述現(xiàn)象，造成該城市撤除了所有IC卡表，原因是后臺(tái)系統(tǒng)存在漏洞，被人攻破，損失巨大。 如果一個(gè)城市計(jì)劃全部推廣預(yù)付費(fèi)水表，那么后臺(tái)系統(tǒng)的安全性和實(shí)用性就越發(fā)顯得重要。 為確保后臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行安全，應(yīng)采用解密難度極大的硬件加密方式，并對(duì)硬件加密裝置嚴(yán)格控制，即使流失，破解加密裝置所花費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用也是十分巨大的，從而遏制了破解后臺(tái)系統(tǒng)的可能。
七、實(shí)行“階梯水價(jià)”的必要條件 水資源的日漸枯竭，讓我們的管理者不得不重視節(jié)約用水，但沒(méi)有切實(shí)可行的措施，節(jié)約用水也只能是一句口號(hào)。 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)就要靠?jī)r(jià)格杠桿調(diào)節(jié)資源短缺。“階梯水價(jià)”的出臺(tái)，就是要依靠?jī)r(jià)格杠桿的調(diào)節(jié)作用達(dá)到計(jì)劃用水和節(jié)約用水的目的，并且能很好地體現(xiàn)水的商品價(jià)值。從而實(shí)現(xiàn)不用不交費(fèi)、少用少交費(fèi)、多用多交費(fèi)、超計(jì)劃用水加倍交費(fèi)的目的。 但階梯水價(jià)是以時(shí)間為界線的，即在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，供水量和價(jià)格是固定的，當(dāng)超過(guò)用量?jī)r(jià)格也隨之提高，所以，抄表的時(shí)間必須準(zhǔn)確，如果規(guī)定的時(shí)間沒(méi)有到位抄表，那么超額用水量就無(wú)法界定是在規(guī)定的期限內(nèi)使用的還是規(guī)定的期限外使用的，必然會(huì)產(chǎn)生糾紛，造成社會(huì)的不安定。 但是，隨著一戶一表的普及，居民用戶總量在逐年增加，要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成抄表，幾乎是不可能的事，因此，使用線路遠(yuǎn)傳抄表和采用預(yù)付費(fèi)水表是確保實(shí)行階梯水價(jià)的必要條件。 但是，線路遠(yuǎn)傳抄表的可能性只限于新建住宅，而老住宅重新架設(shè)線路用于抄表幾乎不可能，而一個(gè)城市又不能采用多種實(shí)現(xiàn)階梯水價(jià)的方案，所以，最后唯一的選擇就是采用單體預(yù)付費(fèi)水表方案。 為此，很多廠家已經(jīng)將日歷芯片電路置入了預(yù)付費(fèi)水表控制器，試圖通過(guò)內(nèi)部的時(shí)鐘控制裝置記錄用戶的用水情況，從而可以確認(rèn)用戶是在哪個(gè)階梯內(nèi)用水，這種想法不失為一個(gè)實(shí)現(xiàn)階梯水價(jià)比較理想的方案。 但是，事情并沒(méi)有這樣簡(jiǎn)單，為了節(jié)約電能消耗，預(yù)付費(fèi)水表內(nèi)部的控制器芯片平時(shí)是需要休眠的，而日歷芯片是不可以休眠的，必須要保持運(yùn)行，雖然消耗電能不多，但由于是在獨(dú)立工作，沒(méi)有時(shí)間參照標(biāo)準(zhǔn)，誤差將越來(lái)越大，一個(gè)月誤差兩天以上是非常正常的，因此校準(zhǔn)時(shí)間就是一個(gè)大問(wèn)題，如果每月都由自來(lái)水公司派人到用戶家去校準(zhǔn)時(shí)間，那與到用戶家抄表收費(fèi)已無(wú)區(qū)別，所以，帶時(shí)間裝置的預(yù)付費(fèi)表，不但提高產(chǎn)品的成本還增加了電能消耗及故障率，其它與普通預(yù)付費(fèi)水表沒(méi)有大的區(qū)別。 那么還有什么辦法可以確保階梯水價(jià)政策的實(shí)行？我們可以換位思考，將過(guò)去“以用戶的實(shí)際用水量”作為衡量水價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，改為“以用戶實(shí)際購(gòu)水量”作為衡量水價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，雖然這種方案讓用戶“少量多次”可能感覺(jué)麻煩，但自來(lái)水改進(jìn)后臺(tái)系統(tǒng)的服務(wù)方式，完全可以解決這個(gè)問(wèn)題。采用以實(shí)際購(gòu)買量確認(rèn)水價(jià)的方式可以杜絕用戶囤積水量，避免水價(jià)調(diào)整給自來(lái)水公司造成損失。
八、預(yù)付費(fèi)水表存在問(wèn)題的解決 無(wú)論使用什么數(shù)據(jù)交換載體的預(yù)付費(fèi)水表，均使用電池供電，并且電池要為系統(tǒng)長(zhǎng)期提供電流，所以電池的性能就非常關(guān)鍵了，受到外界溫度或濕度及電路功耗指標(biāo)的影響，電池將影響整個(gè)產(chǎn)品的性能和壽命。 當(dāng)電池要終結(jié)的時(shí)候，將出現(xiàn)很多不可想象、難以預(yù)料的狀況，從而影響了人民群眾的日常生活，造成供需矛盾，因?yàn)殡姵夭豢赡茉谕粫r(shí)段內(nèi)終結(jié)，如果是在相對(duì)集中的一段時(shí)間內(nèi)電池終結(jié)，可以統(tǒng)一更換，而往往是因電池的性能和用戶使用頻度及環(huán)境的差異，造成電池不可能在相對(duì)集中的一段時(shí)間內(nèi)終結(jié)。 分散不確定地拆卸儀表更換電池，以及誰(shuí)負(fù)責(zé)來(lái)更換電池，都是將來(lái)要發(fā)生的問(wèn)題，如果今天不考慮，將后患無(wú)窮。 電池狀態(tài)的監(jiān)測(cè)需要整套的電子電路，需要消耗能量，其可靠性也將影響整機(jī)的可靠性。 由于系統(tǒng)控制電路處于供電狀態(tài)，且開(kāi)放IC卡數(shù)據(jù)交換接口，若受到外界的高壓干擾，系統(tǒng)將癱瘓，失去對(duì)計(jì)量或閥門的控制，從而失去預(yù)付費(fèi)的作用。 使用電路監(jiān)視流量計(jì)獲取計(jì)量數(shù)據(jù)，就需要性能良好的電傳感器；要使系統(tǒng)有效切斷管路，就需要一整套閥門控制系統(tǒng)。因此，價(jià)格較高的電池、電池監(jiān)測(cè)電路、性能良好的傳感器、動(dòng)作可靠的閥門控制系統(tǒng)、復(fù)雜的電子顯示器，都將大大提高產(chǎn)品的成本，使預(yù)付費(fèi)表推廣難度加大。
綜合上述問(wèn)題，要從根本上解決預(yù)付費(fèi)表存在的性能/價(jià)格比矛盾的問(wèn)題，就必須走創(chuàng)新之路，跳出預(yù)付費(fèi)技術(shù)的傳統(tǒng)方案，取消電池供電，從根本上解決安全問(wèn)題、可靠性問(wèn)題、價(jià)格問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)多年的研制開(kāi)發(fā)，繼IC卡預(yù)付費(fèi)水表、代碼交換預(yù)付費(fèi)水表、RF射頻卡水表之后，成功推出無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表。 無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表，采用“預(yù)置字輪計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)器歸0關(guān)閥”技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)儀表不需要電池維持工作，并且可以安全地使用IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 從圖中可以看出，整個(gè)系統(tǒng)基本是由機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，控制電路只有在充值的短時(shí)間內(nèi)由充值器供電工作，將IC卡或鍵盤送來(lái)的預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成“遞減計(jì)數(shù)器”的顯示，從而實(shí)現(xiàn)“遞減計(jì)數(shù)器預(yù)置”。 系統(tǒng)工作時(shí)，水表的工作方式與普通基表相同，整表的計(jì)量精度也取決于基表的計(jì)量精度。基表的“累加計(jì)數(shù)器”通過(guò)齒輪與控制系統(tǒng)的“遞減計(jì)數(shù)器”連接，累加計(jì)數(shù)器遞增一個(gè)計(jì)量單位，遞減計(jì)數(shù)器就遞減一個(gè)單位。當(dāng)遞減計(jì)數(shù)器為全0時(shí)，歸0探測(cè)輪進(jìn)入遞減計(jì)數(shù)器的全0探測(cè)口中，使關(guān)閥控制桿產(chǎn)生位移，關(guān)閉自保持開(kāi)關(guān)，從而切斷自來(lái)水管路，達(dá)到預(yù)付費(fèi)控制的目的。 逆置遞減計(jì)數(shù)器的過(guò)程，就是預(yù)付費(fèi)充值的過(guò)程。用戶將具有合法數(shù)據(jù)的IC卡插入充值盒，充值盒內(nèi)有電池。將充值盒插到儀表的數(shù)據(jù)接口上，給系統(tǒng)內(nèi)的控制電路供電，并讀入IC卡或鍵盤送來(lái)的預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)，然后譯碼器還原數(shù)據(jù)并通過(guò)控制馬達(dá)轉(zhuǎn)將還原的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成遞減計(jì)數(shù)器字輪的顯示，從而完成預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)輸入。 機(jī)械系統(tǒng)在電機(jī)的控制下，可以實(shí)現(xiàn)遞減計(jì)數(shù)器在充值的時(shí)候與馬達(dá)連接，充值完畢自動(dòng)與累加計(jì)數(shù)器連接。 充值完畢后，撤掉外部充值器，系統(tǒng)完全處于機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)量和切斷完全靠水流和水壓實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)工作非常穩(wěn)定可靠，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)需工作電源維持系統(tǒng)的運(yùn)行。 由于控制電路只實(shí)現(xiàn)遞減計(jì)數(shù)器逆置的單一功能，而不參與計(jì)量和切斷，所以外界通過(guò)數(shù)據(jù)接口攻擊電路，也可使電路癱瘓，但無(wú)法達(dá)到攻擊整個(gè)系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)盜用的目的，因此，產(chǎn)品可以選擇接觸式IC卡作為數(shù)據(jù)交換媒介。 綜上所述，由于系統(tǒng)采用全新設(shè)計(jì)理念，突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，省去了電池、電池檢測(cè)電路、顯示器，從而大大節(jié)約了材料成本，使產(chǎn)品極具推廣價(jià)值。 無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表在解決由于使用電池而帶來(lái)的問(wèn)題外，還率先使用了塑料材料作為水表殼體，從而為直供水、純凈水、優(yōu)質(zhì)自來(lái)水供應(yīng)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。在安裝方面，無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表通過(guò)更換接管可以方便地對(duì)DN15或DN20舊水表進(jìn)行直接的改造。 九、預(yù)付費(fèi)水表用戶現(xiàn)代化后臺(tái)支持系統(tǒng)解決方案 預(yù)付費(fèi)水表的推廣，將本應(yīng)由自來(lái)水公司承擔(dān)的抄表收費(fèi)工作轉(zhuǎn)嫁給了用戶，并且實(shí)行先交費(fèi)后用水的方式，從某種意義上講，用戶都會(huì)存在程度不同的抵觸情緒，使推廣應(yīng)用產(chǎn)生一定的難度。為此，自來(lái)水公司應(yīng)將“管理”轉(zhuǎn)為“服務(wù)”，首先在觀念上需要轉(zhuǎn)變，然后是在技術(shù)和物質(zhì)上做出保障，為得到用戶的廣泛支持、降低推廣難度、提高供用水現(xiàn)代化水平奠定基礎(chǔ)。 根據(jù)不同用戶群，應(yīng)選擇不同形式的用戶管理及數(shù)據(jù)發(fā)行系統(tǒng)，但無(wú)論什么形式，系統(tǒng)的安全性應(yīng)放在第一位，使用硬件進(jìn)行系統(tǒng)加密，消除將來(lái)大規(guī)模使用存在的安全隱患。 無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表，配套系統(tǒng)使用PCI硬件加密，所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)均由硬件數(shù)據(jù)發(fā)生器產(chǎn)生，任何破解軟件系統(tǒng)的行為都無(wú)法威脅到用戶管理及數(shù)據(jù)發(fā)行系統(tǒng)的安全。 采用硬件數(shù)據(jù)發(fā)生器的無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表后臺(tái)系統(tǒng)，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)加密算法，密鑰交給自來(lái)水公司最高首長(zhǎng)掌握，從而將系統(tǒng)的控制權(quán)交給了用戶。 為方便居民用戶“少量多次”實(shí)行階梯水價(jià)的需要，無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表采用IC卡和鍵盤兼容的預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)輸入方式，持IC卡到指定單位交費(fèi)充值與其它方式的IC卡預(yù)付費(fèi)水表基本相同，但具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鍵盤輸入方式，屬于無(wú)載體數(shù)據(jù)交換方式，為使用文字、語(yǔ)音奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表用戶可以使用手機(jī)短信、語(yǔ)音電話、互聯(lián)網(wǎng)的等信息交換方式完成無(wú)載體數(shù)據(jù)交換，由于通訊設(shè)備已經(jīng)全面普及，打個(gè)電話、發(fā)個(gè)短信就可以完成預(yù)付費(fèi)操作，從而極大方便了廣大預(yù)付費(fèi)水表用戶，使“少量多次”已不成問(wèn)題，從而從根本上解決了“階梯水價(jià)”實(shí)施難題，變“以用戶的實(shí)際用水量”作為衡量水價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)為“以用戶實(shí)際購(gòu)水量”作為衡量水價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，從而大大減少了自來(lái)水公司售水的核算手續(xù)，避免糾紛出現(xiàn)。 無(wú)載體預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)交換，可以采用類似手機(jī)充值卡方式，自來(lái)水公司采用自動(dòng)值機(jī)系統(tǒng)，用戶可以全天候通過(guò)電話、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)水表的充值，避免由于沒(méi)有及時(shí)充值造成閥門切斷給生活帶來(lái)的不方便。 十、結(jié)束語(yǔ) 預(yù)付費(fèi)控制水表是一項(xiàng)多學(xué)科綜合控制系統(tǒng)，涉及計(jì)量、流體力學(xué)、密封學(xué)、結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)、電子、微控制器、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通訊、IC卡、閥門、材料等學(xué)科，所以解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題是確保預(yù)付費(fèi)領(lǐng)域發(fā)展壯大的前提，只有這樣，才能使預(yù)付費(fèi)成為我國(guó)王牌拳頭產(chǎn)業(yè)。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)付費(fèi)水表將會(huì)不斷發(fā)展完善。廉價(jià)的無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表將在全國(guó)城鎮(zhèn)自來(lái)水管網(wǎng)改造工程中大規(guī)模普及。無(wú)需工作電源預(yù)付費(fèi)水表除可靠地解決抄表難、收費(fèi)難問(wèn)題，還在后臺(tái)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了完善的階梯水價(jià)控制功能。 對(duì)這種先進(jìn)儀表的大規(guī)模推廣應(yīng)用將會(huì)有力地促進(jìn)中國(guó)供用水管理的現(xiàn)代化進(jìn)程。中國(guó)在這個(gè)方面的超前發(fā)展，會(huì)使這種計(jì)量模式得到優(yōu)先完善，并有可能成為中國(guó)的一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品出口到其它國(guó)家。
