1、研究背景
由于社会经济发展、人口增长等原因，生产生活对水的需求不断增加，水资源供需矛盾凸显，使水资源成为制约经济进一步发展的重要因素。我们必须在饮用水与其他用水，生产用水与生态用水，现今用水与未来用水等各种矛盾统一体中，在其重要程度、紧迫程度，必要性、可能性等因素中做出统筹安排，确保水资源的合理利用。
改革开放以来，我国城镇用水的负荷结构发生了重要变化：城镇住宅建筑急剧增加，建筑配水负荷增加;自动化洗衣机应用普遍;餐饮、洗浴及洗车业等较大用水量行业迅速发展;造纸、纺织、化工等大用水量工业用水量增加。由此可见，只有提高全社会节水意识，把城镇实际用水量减少到城镇必需用水量的最低限度，才能从根本上缓解我国城镇供水供需矛盾。
长期以来，我国的供水管理及收费机制主要是人工抄表――计费――催费管理模式，存在抄表过程缓慢，需要人工量大，抄表结果受人为因素影响等弊端。随着城市人口及高层建筑的增加，人工抄表工作量日益增大，管理费用逐步增加，易出现漏抄、少抄或欠费等现象。基于传统机械计量表具而建立的传统管理模式已阻碍了现今供水行业的发展，表现出管理效率低，社会效益差等问题，特别是随着小区物业管理的发展，对高层、高档居住小区，智能户外抄表是非常必要的，传统抄表方式已经不能适应今后住宅的发展要求。
随着电子技术、传感技术、自动控制技术、计算机技术和通讯技术的发展，目前首选的技术手段是IC卡智能型预付费水表。这种水表的开发、应用与完善将对我国城镇节水战略的实施和推进发挥着极其重要作用。经过最近十年的发展，IC卡预付费水表已在全国越来越多的地区得到推广。建设部制订了《IC卡冷水水表》行业标准，用水管理自动化是大势所趋，可以实现居民用水由福利型向受益者个人承担的方向转变，有利于用户量需而入；有利于供水企业资金良性循环，从根本上解决因资金回收困难影响城市供水事业发展的问题；有利于提高节约用水意识，缓解城市供水紧张状况，合理调配水量，确保人民群众生产生活需要。
2、IC卡预付费水表功能及配置
IC卡预付费水表是为了实现先收费后供水的管理模式而开发的新型智能水表。从组成结构上可分为整体式、分体式和组合式。整体式多用于进水管管径小于DN25的管路，分体式多用于进水管管径大于DN50的管路，中等管径多采用组合式。
预付费水表主要由冷水水表、电控阀以及智能控制器等组成。通常用户在使用前需到供水管理部门购买水量，管理人员通过管理软件和读写卡器将水量写入卡中。用户将卡插入水表智能控制器的插口内，控制器识别到卡上的加密水量数据，将用户购买水量存入到水表内的存储器中，发出电脉冲信号控制电动阀门开启，保证用户正常用水。假设用户在使用过程中，使用完了1m3的水，信号采集电路将采集到相应的脉冲送入控制器处理，递减存储器中用户购买水量，并通过液晶显示器显示出剩余水量。图1是IC卡预付费水表的基本控制原理示意图。

图1IC卡预付费水表控制原理示意
现将IC卡预付费水表功能总结如下：预付费功能：通过购水卡预售用水量，用完后自动关闭阀门，彻底实现了先买后用的原则；节水功能：始动流量小于6L/h；阶梯水价功能：水表对每月的用水量按设定的阶梯单价分段计费；数据保护功能：在非机械性侵害或断电时，信息不会丢失；自动维护功能：可定期自动开闭阀门，以防止水垢淤结；一卡一表：具有完善的加密系统，水表内数据可保存10年。用户可随时查看水表累积用水量、剩余水量（剩余金额）及购水量等；
预告警功能：根据用户个人需要设定报警、透支水量，当用水量至设定的报警或透支额时，水表会自动关闭阀门提示用户购水。
3、IC卡预付费水表现存问题及优化方案
目前，IC卡预付费水表的使用还存在一些安全问题，这里阐述的安全问题，是指预付费水表可能存在的“技术隐患”也许会造成“失去控制”而造成水的“盗用”，有人会利用可能存在的技术漏洞，窃用水或进行商业性非法服务。实际上，能否防盗水、抗人为攻击主要取决于软件的辨识能力与表体各个部分及控制器外壳的结构密闭程度，应采用机械强度高，气密性能好，抗老化能力强的材料作为表体及控制器外壳材料。但是如何加强监管或从技术上彻底排除失去监管的环境仍是今后需要大力研究的问题。
IC卡预付费水表以弱电提供能量，这也存在一定的技术问题。如果将供电电压设置较高，可以抵御较大幅度的电磁干扰，但控制电路整体功耗的加大，使电池寿命很快就会终结；而如果把控制系统功耗做得很小，可以延长电池的使用寿命，但产品的抗干扰能力将大幅度下降。目前市场上销售的IC卡预付费水表基本都是采用锂电电池供电，由于水表长年处于卫生间、厨房、管道井等潮湿环境中，锂电池放电加速，会致使电池提前失效。综上所述，IC卡预付费水表必须具备高效、可靠、经济的电源，可由220V交流市政电网供电，用开关电源将其变为可供电控阀与单片机及其附属电路工作的直流电源。同时为防止市政电网断电而导致的停水，还应设置备用补充充电电池。
4、结语
IC卡预付费水表具有以下主要优点：预定水量、自动收费、精确计量，实现用价格杠杆促进控制用水、节约用水；免人工抄表、预付费，节省大量人力、物力，管理方便杜绝费用拖沓；计算机化管理软件实现水费、水量的监管，提高管理效率，实现科学用水。但它仍需要更完善的改进设计。一方面，作为一种现代化高科技产品，IC卡预付费水表具有安全性、经济性、实用性以及人性化设计；另一方面，它的大规模推广应用也将会促进我国供水管理的现代化进程，为我国城镇节水事业做出积极的贡献。
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