远程抄表系统.docx

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远程抄表系统

远程抄表系统

芜湖职业技术学院

公共管理学院

IC卡及远程抄表系统实验实训装置

一、实训功能

本实验实训装置能让学生进行IC卡及远程抄表系统的元件、作用、组成和原理的认识等实训。

二、技术指标

工作电压：

单相三线220V±5%，50Hz

整机容量：

＜200W

安全保护：

具有漏电自动保护装置和接地保护

故障设置：

具有故障设置模块能进行软件设置和硬件线路的故障设置与排除

三、实训项目

实训一：

IC卡抄表元件介绍及操作实训

●IC卡电表

A、主要特点

应用计算机管理，先购电后用电；在额定电流范围内能限制最大使用功率（由供电部门限定）；一表一卡，专卡专用，失卡不失电，补卡再用；电卡能双向传递数据，能自动断电告警用户购电；电量为零时，自动拉闸断电；并具有一定的防窃电软件设计等。

B、工作原理

1、工作原理方框图

电能表由分压器取得电压采样信号，电流互感器取得电流采样信号，经乘法器得到电压电流乘积信号，再经频率变换产生一个频率与电压电流乘积成正比的计数脉冲。

2、数据处理

电能计量脉冲经光电耦合器送CPU处理，运算后存储于非易失EEPROM中。

由计算机管理信息系统，通过IC卡读写器，写入一定电量和监控要求的IC卡输入表内微处理器系统，经CPU运算后，提供显示、报警、切断状态信号。

C、功能介绍

1、计量有功总用电量、剩余金额。

2、记录最近一次购电量、累计购电量。

3、与各种卡配合使用可实现预付费功能：

a先买电后用电，用IC卡作为传输介质兼有购电、编程、抄表、清零等功能，使用的IC卡具有较高的安全机制。

b、IC卡：

IC卡分为购电用户卡、清零卡等。

所有的功能卡都由供电管理部门加密后独立发行，有效防止了非法持卡，增加安全性能。

c、IC卡类型介绍：

用户购电卡：

用户持有的购电媒介。

用户持卡购电，再通过电卡将金额输入表内，输入表内的金额会与表内的剩余金额累加。

用户卡必须与电表对应使用，不可转借、交换。

其它管理卡：

管理部门专用与水表系统共用建议管理部门将此卡特殊管理，专项管理、限量发行。

4、剩余电量报警功能：

a、当表内剩余金额小于报警金额时，电表开始预警提醒，即拉闸报警，用户可以通过刷卡再次送电。

b、断电报警：

当电表内的剩余金额为零时，电表内继电器自动跳开，提醒用户所购电量已用完，需要到供电部门购电。

D、使用操作说明

1、电表调整、校验：

电表在出厂前已经经过了精心的调试和严格的检验，检验合格后加装铅封，出厂后一般无需调整。

校验可采用光电采样或脉冲采样，校验脉冲的宽度为80ms。

测试时为确保测量精度，对不同试验点（电流在0.5%Ib～Imax范围内）测试采集的脉冲数应随着电流的增加递增，并在（1～8）个脉冲数内合理选取。

2、显示内容说明：

a、电表配有继电器，当电表跳闸时，液晶会显示“跳闸“字样。

b、电表配有两灯，一是功率指示灯，指示灯闪烁的频率会随着功率的增大而加快，另一是拉闸指示灯，灯常亮表示继电器处于闭合状态，灯灭表示继电器处于断开状态，灯闪烁表示继电器处于报警状态。

3、刷卡控制器液晶显示说明

上电后显示电表机号1234

再显示电费（1.20元/KWH）

显示预警金额90.00元

接着显示2秒累计用

电量98765.10，

“开”表示电表开

显示2秒剩余金额

512.66元

累计98765.10

开

继续交替显示

用电量

余量00512.66

开

如没有读卡循环显示“累计”和“余量”，

这时将一个有100元的卡贴紧液晶3秒刷卡，显示如下：

购量00100.00

开

用户卡100元

读卡时显示2秒

购水金额100元

余量00612.66

开

再显示2秒新的金额

512.66+100=612.66元

●IC卡水表

A、组成：

由水表、非接触式IC卡读头、控制器、LCD显示屏和电动球阀等部分组成。

1、水表参数：

（1）执行标准：

本产品执行标准：

GB/T778-1996；

（2）使用条件：

冷水0.3℃～40℃，热水﹤90℃，工作压力≤1MPa，压损≤0.1MPa；

2、球阀参数：

阀门传动系统产生的力矩是阀门本身所需力矩的3倍以上，300%以上的保险系数可防止因结垢、长期不用、杂质过多产生的失控后果。

Ø阀门的最高工作温度：

100℃；

Ø阀门系统的技术参数：

测试条件：

水压P=1.0Mpa，流量Q=2m3/小时，供电电压V=3.5V时，开关阀门时间不大于16秒，马达电流不大于65mA。

Ø耗电计算：

假设每月开关4次，则10年耗电总量为W=4×12（月）×10（年）×16/3600×0.065=0.14A·h（安时），可见其耗电量是微小的。

Ø在水源压力为0.2MPa～0.9MPa时，将阀门开关动作1000次后，使阀门处于关闭状态，水表泄漏量等于或小于下表的规定：

实验证明，由于球阀球芯在关闭状态下，水压的作用会使球芯密封更严，保持一定的泄漏量对球阀是有好处的（尤其是热水表）。

3、电气技术参数：

项目

参数

项目

参数

项目

参数

工作电源

4节5号电池

计量单位

0.1吨

读卡时间

100mS

静态工作电流

50uA

抗静电干扰

15KV

读卡距离

10mm

最大工作电流

100mA

工作湿度

10-80%

工作温度

0.3-60℃

B、显示器工作状态说明

卡靠近液晶2秒唤醒后显示水表机号1234

A1234

再显示水费（5.67元/吨）

b0567

显示预警金额12.58元

接着显示2秒累计用

水量98765.10M3，

“开”表示阀门打开

显示2秒剩余金额

512.66元

继续交替显示

如没有读卡循环显示“累计”和“余量”，

15秒仍没有读卡，显示器关闭开始休眠

如果这时将一个有100元的卡刷卡，显示如下：

购量00100.00

开

用户卡100元

读卡时显示2秒

购水金额100元

余量00612.66

开

再显示2秒新的金额

512.66+100=612.66元

C、使用方法：

（1）如何读卡：

智能水表采取了省电设计，平时处于休眠态，此时显示屏不显示，要读卡时先将卡放在读卡区2秒，使之退出休眠进入正常工作状态，这时显示屏先显示三个代号A、B、C的参数，分别为水表机号、水费、预警金额，接着每隔2秒交替显示用水量和金额余量，只有这时才可以正常读卡。

如15秒内没有读卡动作，则智能水表马上又进入休眠态。

读卡时将IC卡靠近液晶显示器10mm之内读卡，2秒后拿开卡观察液晶显示器的提示，发现金额输入就是读卡成功。

另外，如果听到水表内有“吱-吱”响，就是阀门在开或关的过程中（各需要约几十秒），这时也是不允许读卡的，否则可能使水表出错（当然即使出错了，还可以通过读用户卡或管理卡的方式纠错）。

（2）初次上电和初始化水表：

刚装上电池通电后，液晶先显示A0000、b0000、C000，然后再显示三个参数A1234、b0567、C1258，分别为水表机号（1234号水表）、水费（5.67元/吨）、预警金额（12.58元），同时球阀开关一次，开关过程持续半分钟，整个过程可听到“吱-吱”电机转动声响，在这个过程读卡是没有任何反应的，所以请勿读卡。

上电结束后，只有当液晶交替显示用水量和水表金额时，才表明水表在正常工作状态，可以读IC卡了。

如显示“noini”,表明该水表还未初始化，必须先用初始化卡将4位机号（0001-9999）和水费等参数写入水表中，方法如下：

将初始化卡（设定卡靠近显示器读卡，液晶显示“ini”，表明读卡成功，该水表被初始化了，水表机号、水费、预警额等参数已成功输入水表；如LCD显示“卡错”或没有反应，表明读卡失败，可在3秒后重新读卡，如反复读卡仍失败，则可能是卡本身问题，必须用PDA检查后再试。

已初始化但还未输入金额的智能水表只显示水表总水量，而用“ready”代替金额显示，阀门保持关闭；已输入金额的智能水表会控制阀门开启（供水），同时液晶显示器交替显示用水总量：

比如“累计98765.10M3”和表中剩余金额“余量：

00512.66”。

15秒未读卡智能水表会关闭显示器进入休眠态。

水表在出厂前必须要经过初始化后才可以投入使用。

初始化水表时还必须用校零卡来校准LCD的显示值，使之与机械读数一致。

（3）用户卡使用：

刷卡用水（输入金额）：

先将卡放在读卡区2秒使智能水表退出休眠态，当显示器显示“ready”时（阀门关，停水状态），将用户卡读卡，如果该卡是与该水表匹配的且卡中金额不为零时，用户卡中的金额会全部输入水表中，显示器马上显示“余量xxxxxxx”，阀门打开，同时会听到电机“吱-吱”响十几秒，今后当水表每走0.1立方米扣一次费，用户可通过显示器观察水表中的金额余量将相应减少。

当智能水表内已有金额，水表已处于供水状态（阀门已开），将用户卡读卡，如果该卡是原先输入该水表金额的同一个用户卡，卡中的金额会再增加到水表中，显示器先显示“购量xxxxxxxx”，接着显示“余量xxxxxxxx”，此刻余量为原先水表中剩余金额和本次购量之和。

以上无论哪一种情况下用户卡的金额输入水表后卡中的钱会自动清零，所以当把无钱的用户卡拿去读卡时经常会看到“购量：

00000000”，而“余量xxxxxxxx”仍然为水表中的余量原值。

当水表的显示器显示“卡错”时，有可能是干扰造成的，可将卡远离开读头几秒后再靠近读卡，如果始终读卡都显示“卡错”，说明这个用户卡与水表不匹配。

如果读卡没有反应，有可能是XX的无效卡，或是卡中无金额。

如果是一表多卡的应用场合，如果某台水表中金额余量不为零（阀门已开），那么这个水表已被某个用户卡先占用，别的用户卡来读卡时也会显示“卡错”，只有等该水表中金额用尽，另一个用户卡的金额才能输入用水。

（4）如何修改智能水表参数：

已初始化或未初始化的智能水表均可由初始化卡来完成该功能，先将要修改的参数用PDA写到初始化卡中，然后在智能水表上读该卡，即可达到初始化、修改参数的目的。

必须注意的是，已初始化的水表无法通过该方式更改机号，如确要更改机号，必须先用“非初卡”将水表还原为非初始化状态，才可以更改水表机号。

读初始化卡时液晶显示“ini”。

这在需要对大批量智能水表更改水费、预警额等参数时特别好用，只要一张初始化卡一次性写入新参数就可以解决问题而不需要用到每个水表的用户卡。

（5）如何调取水表信息：

有关智能水表运行状况的信息可通过检查卡读出：

阀门状态（开或关）、有无电磁干扰、预警状态、电池电量、水表机号、用水量、剩余金额、正在使用的或最后使用的用户卡的卡号等，读取的信息还包括费率等先前输入的参数，定时检查这些信息可以保证水表的正常运行。

读检查卡时液晶显示“sys”。

这在需要对大批量读取智能水表的运行状态信息时特别好用。

（6）修改水表参数和调取水表信息的捷径：

另有一种捷径可以方便的修改水表参数和调取水表运行信息，也就是通过用户卡来实现。

当需要修改阶梯水费等参数时，PDA在对用户卡充值时，顺便将新的水费写入用户卡，当用户卡到水表上读卡时，只要卡内金额不为零，用户卡中的新费率也会随金额一并输入水表内；而当用户卡内金额为零时，将用户卡对水表读卡，水表中的信息就会传输到用户卡中，下次当用户卡拿回PDA上读卡时，水表中的信息也就调入管理中心供检查了。

智能水表使用注意事项：

建议用户或管理人员一个月至少一次刷卡使水表退出休眠态，然后观察一下显示器上的提示，然后根据提示及时续费。

正常关阀停水主要有两种状况，一是水表中剩余金额不足报警，提醒用户及时购水，此时水表中的钱不为零，显示器提示“请充值”，用户可以将用户卡对水表读一次卡就可以打开阀门继续供水；另一种是剩余金额为零，显示器显示的是“ready”，这时只能购水后才能重新供水。

其它停水的情况还有电池缺电等，具体情况显示器会提示，状态大致有：

（a）当提示“缺电”时，阀门会自动关闭，应注意要更换电池了。

如电池质量不佳，也可能在未关阀的时候电量用尽，所以如果刷卡无法唤醒液晶显示，也可能是电池没电，请更换电池后务必对刷卡控制器的水表值校零。

（b）当提示“请充值”时，务必看一下剩余金额还有多少，并及时充值，这是预警时阀门关断一次提醒。

（c）当提示“干扰”时，是智能水表受到电磁干扰造成的，当电磁干扰时水表的电子计量会增加（干扰越久则增加越多），同时会扣去相应的金额，所以提醒用户千万不要故意来干扰破坏水表，那样只能是得不偿失，将会造成更大的麻烦。

（d）有时没有以上任何一项提示而阀门却关闭了，可查看显示器上的阀门的开关状态提示，如发现实际情况与提示不一致，比如显示“开”的时候阀门却关，而显示“关”的时候阀门却开，大致原因有两种：

一是阀门正在开关时读卡造成的。

二是水管中有水垢等杂物将阀门堵住了。

无论哪种情况可用匹配的用户卡或管理卡对水表读一次卡，基本上就可以解决问题。

如故障依旧，用户应及时向管理部门报修。

D、用户在水表使用中出现的问题和简易处理方法：

基本问题

观察现象与可能原因

处理方法

停水

显示“ready”，表明水费余量为0

对水表充值

水费余量不为0，但提示“请充值”

读用户卡开阀，卡及时充值

水费余量不为0，但提示“缺电”

更换电池，再读卡开启阀门

水费余量不为0，但提示“干扰”

读用户卡开启阀门

水费余量不为0，也无以上任何提示

读用户卡开启阀门，如果仍然不能解决，联系管理部门

读卡无效

水表内有“吱-吱”电机转动响声

等电机停转后再读

显示器提示“缺电”

更换电池，再读卡

显示器提示“卡错”

不是匹配的同一张用户卡

显示屏不亮，表明水表在休眠态

换电池

显示器显示“ready”，说明卡中金额为零

请将用户卡充值后再读卡

以上任何一种现象都没有，说明读的卡不是原先的那个用户卡，或是无效卡、坏卡，也可能是水表本身故障。

联系管理部门解决。

装完电池显示“noini”

数据干扰破坏

用初始化卡刷卡

注：

IC卡气表请参考水表说明

实训二：

IC卡刷卡操作实训

1、IC卡水表（气表）：

（1）由于用锂电池供电，液晶平常是灭的，先用IC卡放在液晶屏上3秒钟，拿开IC卡看到液晶显示AxxxxB250C5000，表明这台水表机号xxxx，水费率每吨250分钱（2.5元/吨），预警5000（5000分钱即50元，当电表金额少于50元时会停水预警），这些运行参数可以用初始化卡随便设置。

（2）显示完以上三个参数，会交替显示金额和用水量，水表金额为零时液晶显示“rEAdy”和“关”，这时如果听不到阀门电机的转动声，可以刷卡了，将卡片贴近液晶显示器2秒钟后拿开，可以看到金额输入刷卡控制机，电动阀接通（开关阀门过程约一分钟，其间请勿刷卡），液晶显示器显示金额值和“开”。

（3）以后水表每走0.1吨扣费一次，扣费值25分钱（0.25元）。

2、IC卡电表：

（1）电表输入端子接入三相电，刷卡时先按一下左下侧的按键，刷卡控制器显示AxxxxB0120C9000，表明这台机号xxxx，电费每度120分钱（即1.23元/KWH），预警9000（9000分钱即90元，当电表金额少于90元时会拉闸断电预警），这些运行参数可以用初始化卡随便设置。

（2）电表金额为零时液晶显示“rEAdy”和“关”，直接型电表直接拉闸断电，互感器型电表要通过继电器触点控制交流接触器关电。

显示完ABC三个参数后的10秒内刷卡信号最强，将卡片贴紧液晶显示器至少3秒钟后拿开，可以看到金额输入刷卡控制机，液晶显示器显示金额值和“开”,并会交替显示用电量和金额，直接式的用电量和电表自带液晶屏显示的一摸一样，同时直接型电表输出端为380V，互感器型电表的继电器触点控制交流接触器通电，而显示用电量是乘以互感器倍率后的真实用电量。

（3）液晶交替显示用电量和金额时，提示符“余量”后面的数字代表是电表中剩余金额，提示符“累计”后面的数字代表是电表中用电量。

（4）无论直接式电表还是互感器型电表，控制都是由刷卡控制器执行，按每走1KWH扣费一次，只要用电量的个位数加1，就扣除1KWH的电费120分（1.20元）。

实训三：

IC卡操作实训

A、概述：

可以在和计算机脱机的情况下由键盘查询水表数据，也可将数据自动传输到计算机进行数据管理。

B、卡片加密

用卡之前需要对卡进行加密，才能配套系统使用。

C、发卡器说明

1．键盘：

（1）0～9键：

数字键，用于数据录入。

（2）抄读键：

功能键，手动读卡，按下此键开始读IC卡，卡中水表数据输入PDA中。

（3）查看键：

功能键，手动查询水表计量信息。

（4）设置键：

功能键，用于设置水表机号等参数。

（5）清除键：

功能键，退出当前显示。

（6）写入键：

功能键，手动写数据，按下此键开始写卡，PDA中信息输入到卡中。

（7）键:

回车键，按下此键确认要设置的参数被更改。

2．LCD液晶显示：

用于人机对话信息提示，2行8个汉字显示。

3．9芯RS232接口：

用于与计算机RS232串行口通信连接。

4．电源开关；

电源的开启与关闭

D、PDA的手动工作方式

1．读卡信息：

只有用户卡和检查卡中的内容可以读。

首先打开电源，PDA显示“恺力华数码科技，IC卡金额读写器”，将IC卡接近读卡区，→压“抄读”键→读卡成功，显示“读卡数据结束”；若读卡失败，显示“读卡数据失败”。

如开机时显示“数据已满”，表明内存装满智能水表信息，参看本节第6条来处理，否则无法继续读卡。

当PDA使用电池供电时，电压不足将不能有效读卡，当读卡多次失败，应立刻插上电源给PDA充电。

2．在PDA上查询IC卡信息：

用户卡和检查卡经PDA读卡后，如想在PDA上直接查看都读了些什么，举例操作如下：

压“清除”键或开机→PDA显示器显示“恺力华数码科技，IC卡金额读写器”→压“查看”键→PDA显示器显示“机号：

001234号”和“费率：

0567”，分别表明智能水表机号是1234，费率每吨水5.67元（567分）→压“查看”键→PDA显示器显示“预警：

00000580”和“总量：

87654321”，分别表明该水表剩余金额预警量为5.8元（580分），该水表总用水量为“876543.21吨”→压“查看”键→PDA显示器显示“初始化：

是”和“工作状态，：

正常”分别表明该水表是初始化过的，且目前为止工作状态一切正常→压“查看”键→PDA显示器显示“剩余金额：

预警”和“阀门状态：

开”，分别表明剩余金额虽可保证水表正常使用但已低于预警金额，阀门是打开的（供水）→压“查看”键→PDA显示器显示“写卡状态：

正常”和“电磁干扰：

无”，分别表明该水表在输入参数、充值或读信息时所有数值可靠正常（未出现错写错读），水表未发生过有人恶意电磁干扰的现象→压“查看”键→PDA显示器显示“电压状态：

欠压”和“卡号：

C2B3A4”，分别表明该水表的电池电量偏低（需要更换电池了），目前使用的IC卡号是C2B3A4→压“查看”键→PDA显示器显示“余额：

00008890”，表明水表余额或用户卡余额为88.90元（8890分）。

在PDA上查看信息的功能只能针对最后一条读取的信息，此前的用户卡的信息是无法保存的，而检查卡的信息PDA则可以保存250条，存储在PDA内存中，可以将数据传入管理中心计算机后在电脑显示屏上查看。

另外，如果读的IC卡是用户卡，刚才所查看的卡号、余额指的是本用户卡上的；而如果读的IC卡是检查卡，所查看的卡号、余额指的是被检查的智能水表上的，这点务必分清。

3．手动充值和设定参数：

（仅对初始化卡和用户卡有效）

方式如下：

例如某水表参数是：

表号：

1234；费率：

5.67元/吨;预警金额12.8元。

给某用户卡充值88.9元，水表机械字轮显示值12345.6吨，操作步骤如下：

打开电源，PDA显示“恺力华数码科技，IC卡金额读写器”→压“设置”键→PDA显示器显示“机号000000，修改为：

000000”→压“0-9”键输入001234→压“”键→PDA显示器显示“机号001234，修改为：

001234”（注意：

机号不允许设为000000）→压“设置”键→PDA显示器显示“费率：

0000，修改为：

0000”→压“0-9”键输入0567→压“”键→PDA显示器显示“费率：

0567，修改为：

0567”→压“设置”键→PDA显示器“预警：

00000000，修改为：

00000000→压“0-9”键输入00000580→压“”键→PDA显示器显示“预警：

00000580，修改为：

00000580”→压“设置”键→PDA显示器“余额：

00000000，修改为：

00000000”→压“”键→压“0-9”键输入00008890→PDA显示器显示“余额：

00008890，修改为：

00008890”→压“设置”键→PDA显示器显示“校零：

000000，修改为：

000000”→压“0-9”键输入123456→压“”键→PDA显示器显示“校零：

123456，修改为：

123456”→以上数据设置完毕，将IC卡靠近读卡区，压“写入”键→写卡成功，显示器显示“写卡数据结束”；若写卡失败，显示器显示“写卡数据失败”，可再次压“写入”键尝试写卡。

如果没有授权PDA可以手动任意充值，以上写卡时压“写入”键如写卡成功，显示器显示的是“格式化卡结束”；若写卡失败，显示器显示“格式化失败”，无论余额设置多少，写入用户卡的只有1分钱。

写卡结束后，应再次读卡以验证是否符合要求。

在PDA上设置的参数，PDA会保留住，写卡时，如果是初始化卡，只有费率、预警金额可以写入，其它值特别是余额是无法写入卡中的；如果是用户卡，费率、金额会写入卡中；如果是校零卡，只有校零值会写入卡中。

已初始化的智能水表被初始化卡或用户卡修改参数时，机号、总水量还有水表状态信息（是否缺电、阀门开关）均不会被修改。

4、校零概念：

校零就是将智能水表的液晶显示器显示的总水量校正到与机械字轮的显示值一致，比如机械字轮的显示值为12345.60M3，而液晶显示器显示00000.00M3，这必须用到校零卡，上节已注明只有校零卡才能写校零值，写卡成功后，将校零卡到水表上读卡，注意看液晶显示器，显示的总水量立刻变为12345.60M3，如此就完成了校零，从此机械读数和电子读数就一致了。

5．初始化卡（设定卡）、检查卡等管理卡的制作：

在PDA断电时将9芯端子中5、9脚短接，然后再打开电源，PDA显示“恺力华数码科技，IC卡超级读写器”，这时PDA可以制作管理卡了，方式如下：

压“设置”键→PDA显示器显示2行“0000000000000000”→压“0-9”键输入相应的卡类型数据（详见卡类型数据表）→将要制作的卡放在读卡头上，压“写入”键→写卡成功，显示器显示“写卡数据结束”；若写卡失败，显示器显示“写卡数据失败”。

制作完管理卡，可以再读一下卡的内容来确定是否正确，方式如下：

压“抄读”键→读卡成功，显示器显示“读