水、电控制系统解决方案

1.0前言

世界经济的持续高速发展，带来了愈演愈烈的全球性资源危机，节约有限的资源成为世界性难题。尤其是近年来全球性的石油、天然气、煤炭等能源以及水、电资源的危机给全球经济的发展与企事业单位的生产经营造成巨大的影响。可用水、电、石油、煤炭作为日常生活的必需资源日趋紧张，引起生产经营成本的持续剧增，甚至引起经济危机。中国是世界第一人口大国，每人每天节约一点一滴，累积起来就是许许多多的珠穆朗玛峰，所以资源节约是头等要务，水、电节约首当其冲，节约需要从点滴做起！

1.1目前集体生活区的现状

         管理方面，由于没有限电产品以及使用者的不自觉，给公寓造成火灾等多方面安全隐患；

         免费用水、用电使学生养成浪费习惯，开水冲碗、公寓人走灯不灭等浪费现象屡见不鲜；

         多数人的个性化洗澡时间和用水量不但影响了有限资源的充分利用，而且给校方带来了不小的成本增加：

         老式电表需要进行抄表，工作量大，收费也是难题，常会出现相互推委或干脆不交电费的现象；

         社会的发展使学生对学习和生活质量要求越来越高，电视机、计算机等电器基本普及，新一轮公寓革命的趋势将会向放开用电的管理方向发展，放开用电无疑又增加了学校的负担；

         ……

1.2系统概述

水、电节能控制系统采用PHILIPS公司原产的MIFARE I型非接触式IC卡，该卡具有32位世界唯一的序列号，具备严密的逻辑运算和逻辑加密功能以及高达8Kbit的存储容量，分为 16个扇区支持多种应用，每个扇区有各自的一组密码，可自定义每个扇区的访问条件，在读写速度、读写安全性、系统的扩展性等方面远优于磁卡、ID卡，用高性能节能控制器自动控制出水口电磁阀放水和关水，节能控制器根据实际用水量或用电量自动计费，从IC卡电子钱包中自动收费；

适用于澡堂淋浴收费控制、开水/热水收费控制、饮用水收费控制、用电收费控制、洗衣房收费控制、农业灌溉、绿化浇水、工业用水、暧气供应控制等各种小额消费应用场所。

节能控制器可脱机运行，以手持式采集卡进行数据采集，也可与管理计算机通过网络连接后用节能管理软件进行设备参数设置、消费数据采集及查询、统计、报表、结算等处理。从而达到节约用水用电，科学收费、高效管理的目的。

本系统使用简单、操作容易、功能强大，完全取代了现金、票证、磁卡等落后的消费方式，利用MIFARE I多扇区的特性，可方便的扩充多种功能，例如：食堂售饭、小卖部和超市购物、医疗收费、教职员工考勤，公寓门禁管理、上机上网收费管理、学籍管理、停车场收费等都可以凭借该卡片的一卡多用性能了得以实现。

1.3系统简介

         实现自动供水控制和收费，可实现无人值守，采用电子钱包交易，避免管理漏洞；

         按实际用水（电）量计费扣款，出水时开始计费，断水时计费停止，实时扣款，实现了个性化消费，对于消费者和承包商均公平合理，兼顾二者利益；

         由于计费扣款可见，使用者会自觉缩短用水时间，提高了供水/设备使用周转率，从而起到节约资源的作用；

         采用实时计费扣款，多用多扣，不用不扣；

         使用者不需用水时自觉关断阀门，杜绝了浪费现象，节约了宝贵资源，也减小了供水供电设备的容量要求；

         先买卡后消费，有效解决前期设备款的投入问题；

         企业使用太阳能，则可通过实现，限制每张卡每天最大使用水量，从而达到人人有热水用；(扩展功能)

         可实现自助补助形式，超量则收费的阶梯式的收费方式管理。(扩展功能)

1.4 IC卡节水/节电设备的优势

         IC卡节水控制系统提高管理水平，实现管理科学化、现代化；

采用智能卡节水控制器后，洗浴、洗衣、打开水等都用自己的节水卡完成用水，按需消费，自动结算，使收费合理化、服务省时、管理科学化、杜绝浪费现象；

         IC卡节水控制系统能为学校开源节流、节省费用支出；

采用IC卡节水控制系统后不仅便利，同时减少了学校的费用支出：IC卡自动结算功能减少后勤管理人员，从而节约单位的人力及人工工资的支出；以前洗浴、洗衣时往往将水龙头放开让水任意流出，而采用IC卡节水控制器后不存在无人流水的情况，因为每滴水的浪费都会计在浪费者的用水卡上，从而杜绝了浪费水的现象，减少了使用方的管理费用及水费的支出；

         IC卡节水控制系统能实现广泛的社会效益；

采用IC卡节水控制器，水费自动结算，达到更精确、更高效；减少用水浪费现象、节约了水、电、燃料等资源，也就为社会做出了贡献。

该系统的推广和应用主要是提高用水效率，加强经济核算，使每一滴水都能发挥它的最大作用。其主要经济效益主要来源于节水，节约这部分水的加热能耗（燃汽、燃煤或电等），所收取费用的节省三方面获得受益，其次节省部分物业管理方面所收取的污水处理费用也是一个不可忽视的方面。

2.0非接触IC卡节能水控/电控管理系统

2.1 系统介绍

IC卡自助用水控制收费管理系统是针对校园及公寓等环境用水现状和管理特点开发的新型控水收费管理系统。采用RS-485协议、电子钱包方式应用，仅记录消费额，免去帐目不符的烦恼，可与微机收银系统实时对接，共用一张IC卡，实现一卡多用。系统分为计时型和计量型，适用于公寓、公共浴室和开水房，通过系统软件、控水器、管理机、卡片和网络通迅实现用户先购水、后用水、多用多收、少用少收、无费自动关阀停止供水的科学用水管理方式，是解决用水管理难的理想方案，有效节约水资源，为学校及社会带来巨大的经济效益和社会效益。

2.2系统组成说明

 

感应式IC卡节能控制系统不仅能节约用水用电，同时能更达到科学收费、高效管理的目的。

整个管理系统由中央处理部分、数据采集部分、前端设备部构成。

中央处理部分：授权卡的发放、存款、挂失、注销、卡片回收；数据的整理、统计、查询、打印

硬件部分：计算机、打印机、非接触IC卡发卡器（RD-M920）

软件部分：操作系统：Windows98以上中文操作系统、非接触IC卡水控收费系统

数据采集部分（脱机型）：用采集卡进行数据的采集，大大减轻工程施工的工作量。

采集卡 

前端设备部分：消费数据的处理及储存.

组件如下：电源（12V）、电磁阀/电控阀、水/电表（计量时选用）、非接触IC卡水控器(RD-M710)

2.3终端设备说明

水控器主要技术参数

         读卡类型：符合MIFARE标准卡

         工作频率：13.56MHZ

         最大记录量：4000万元

         发卡量：无限制

         数据保存：FLASH保存数据，掉电不丢失

         显示；6位数码管显示

         工作电压：DC12V，工耗小于3W

         环境温度：0度-50度

         体积：140MM*102MM*30MM

         重量：300G

2.4控制系统业务流程

系统采用预付费的方式进行水电控制管理，正常使用流程如下：

         消费者将已发行充值的用户卡插入节能控制器上，节能控制器自动判断该卡是否为有合法效卡、卡中小钱包内是否有储值金额。若卡合法有效，并且有储值金额，则允许使用该节能控制器。若为非法卡和无效卡则报警，且不允许使用该节能控制器。

         消费者需要用水用电时，只需按动该节能控制器的开始按钮，则控水/控电装置立即放水或通电，计费开始，同时从小钱包中扣款。节能控制器显示消费金额。

         消费者需要暂停用水用电时，只需按动该节能控制器的停止按钮，则控水/控电装置立即断水或断电，计费和扣款均停止。再次按动开始按钮后恢复供水/供电和计费扣款。

         使用完毕，消费者将用户卡从节能控制器里抽出，则控水/控电装置立即断水或断电，计费和扣款均停止。并且使开始按钮失效，直至下一次插卡使用。

         如果用户卡中小钱包内储值金额已扣完，则控水/控电装置立即断水或断电，按钮失效，计费和扣款均停止。必须转存储值金额到小钱包后方可继续使用。

管理者可通过管理软件或采集卡采集节能控制器内的收费数据。用户卡发卡、充值、挂失、换卡、回收等卡片管理由智能卡中心统一处理。

2.5节能控制系统功能特点

         采用特殊的防水设计，适应澡堂等环境。

         实现自动供水控制和收费，可以实现无人值守，采用电子钱包交易，避免管理漏洞及更科学高效。

         按实际用水量或用电量计费扣款，出水或通电时开始计费，断水或断电时计费停止，实时扣款，实现了个性化消费，对于消费者和承包商均公平合理，兼顾二者利益。

         由于计费扣款可见，使用者会自觉缩短用水用电时间，提高了供水/供电设备使用周转率，从而起到节约资源的作用。

         采用实时计费扣款，多用多扣，不用不扣。使用者在不需用水用电时会自觉关断阀门或电源开关，杜绝了浪费水/电的现象，节约了宝贵的资源。相对也减小了对供水供电设备的容量要求。

         先买卡后消费，有效解决前期设备款的投入问题，培养了人们的节约意识，利国利企利已，促进了精神文明建设。IC卡管理方便准确，提升了管理效率与档次。

2.6智能型控水系统收益分析

　　控水管理系统是否会产生真正的经济和社会效益？何时收回投资成本是学校管理者最关心的问题。让我们先来看下面一组数据：

比较项		安装前	安装后
平均洗浴人数		1800人/天	2300人/天
学生平均支付浴资		2元	1.2元
用水	人均用水	383升	110升
	月耗水	18200吨	6578吨
	月均水价（2.5元/吨）	45500元	16445元
用煤	人均耗煤	3.5公斤	1.06公斤
	月耗煤	163.8吨	63.39吨
	月均煤费（300元/吨）	49140元	19016元
月总收入		93600元	71760元
月总支出		94640元	35461元

    这是某高校（该校共有师生1万5千人左右）在安装智能型控水系统后，其他因素基本相同的情况下，该校后勤管理部门经过认真全面的统计和现场实际测试得出的结果。

由上表不难看出，使用智能型控水系统后，虽然学校总收入减少近三分之一，但支出却减少了三分之二，每月增加收入35000元左右，同时节水、节煤都近三分之二，经济效益相当明显。

　让我们做一简单的分析：

2.6.1经济效益

2.6.1.1未安装控水系统前该校学生浴室每周开放6次，每次洗浴时间为4小时，平均每天约1800人洗浴，浴室淋浴头总计为250个，现场测得一个喷头每小时流量约0.7吨。

2.6.1.2此计算，浴室每开放一次，用水量就达到：0.7×4×250=700吨；学生每次洗澡平均时间为：60分钟÷（1800÷4÷250）=33.3分钟（含部分浴后不关阀的浪费水时间）。如采用煤加热，每吨热水的价格为7元（油加热约为22元，天然气约为18元）。按正常洗浴时间计算，男生平均需要15分钟，女生需要25分钟，而实际平均用时为33.3分钟，其中13.3分钟被无情地浪费掉了。因此，学校每开放一次浴室，即有0.7×13.3÷60×1800=279.3吨水被无情地浪费掉了；多支出费用7元/吨×279.3吨＝1955.1元（油为6930元，天然气为5670元）。按一年浴室使用6个月时间计算，学校水资源的浪费、支出的费用是让人触目惊心的！

2.6.1.3安装设备后的经营状况：

安装此系统后，浴头使用率大大提高，学生节水意识明显增强，每天洗浴人数可增加到2300人，洗浴时间也缩短为20分钟，每个喷头每小时用水降低为0.5吨。如果按0.07元/分钟收费（油需0.22元，天然气为0.18元），那么一天的净收益为0.07元×20×2300－7元×0.5×（20×2300÷60）＝537元。一年下来，可净收入537元×（182÷7×6）＝83772元。现在平均日用水300多吨，节省了近一半。那么，使用智能型控水系统是否会增加学生的负担呢？不会。以男生为例，一般洗浴时间为15分钟，大约消费1元左右，不但不增加，反而还会有所降低。不安装此套系统，提高收费标准是否会减少亏损呢？答案是否定的。因为提高收费标准，无疑会将部分学生推向社会公共浴池，而到学校浴池洗浴的学生将变得越来越少，使本就不高的收入变得更加可怜，其实这也是学校浴池亏损的真正“祸根”；即使收费增加，但如果缺乏有效的管理手段，不节约用水，学校浴池同样也会亏损。根据统计，一所数量在300个左右喷头的学校浴室，每年亏损要在15万元以上，而采用智能控水系统后，不仅弥补了亏损，每年还会增加收入十几万元，使用该系统的好处已不言而喻。同时，智能型控水系统投资小，见效快。一套200点左右的系统，投资仅需要十几万元，学校一年就基本能够收回（主要来自节约）。

2.6.1.4使用智能型控水系统，在节资增收的同时，还可以为学校带来许多好处：

         节约了学生的洗浴等待时间。为了抢上地方，以前4点开浴室，3点半甚至更早就有学生在门口等候，晚来的学生在浴室里面等，浪费了学生不少宝贵时间。现在不但不用在门口等，也不用在里面等，一来就洗，缩短了洗浴周期，方便了学生，相当于扩建了浴室。

         优化了洗浴环境。以前浴室人满为患，洗不好澡，穿不好衣，麻烦事一大堆，现在由于周转快，定员洗浴，浴室内秩序好了，环境好了，洗得舒心放心。

         避免了尴尬。正在洗浴的看到有人在旁边等，让与不让都很尴尬，熟人或老师来了更不好办。找喷头的光着身子东张西望更不是滋味，现在都有号有位，不用找不用让，彻底避免了尴尬。

         收费更加公平合理。多用水多收费，少用水少收费，更符合学生的消费心理，同时也避免了某些学生故意浪费水、拖延时间的不良习惯。

         减轻了工作人员的劳动强度。该系统属无人职守系统，浴室入口设一名管理人员即可，工作人员可适当精简，节约劳动成本开支，管理员不必再担心学生不刷卡、不给票，真正做到现代化、科学化的管理，极大地提高了管理水平。

        每天有准确的洗浴人数、收入等统计报表，没有会计损失。

2.6.2社会效益

我国是一个水资源严重匮乏的国家，据资料统计表明，我国人均水占有率不及世界平均水平的十分之一，而在水资源如此匮乏的情况下，我国的水资源浪费现象又相当严重，节约用水已经刻不容缓。虽然我国也在大力倡导节水工程，但仅有宣传是不够的，必须有一套行之有效的管理方法和手段，而使用智能型控水系统是解决学校水资源浪费、用水管理难的最理想方案之一。使用智能型控水系统后，各大高校最直接的感受就是用水量明显的降低，平均节水在一半以上。一所万人左右的高校，年平均用水在十万吨以上，而采用智能型控水系统后，每年可节水五万吨，所带来的社会效益是惊人的。使用这套系统，可以带来事半功倍的效果，可谓“一次投资，终生受益”。

2.7智能控电管理系统收益分析

　  十几年来，从食堂售饭的第一轮革命到售饭管理系统的普及，从分散管理到接入校园网，从多种功能卡并存到校园一卡通技术的成熟，学校后勤管理一直走在校园改革的最前沿。近几年，在校园各种电器和高科技产品趋于多元化、多量化的时代，摒弃旧的用电管理模式，实行电力商品化成了高校后勤管理改革的新一轮热点。随着校园用电管理模式的改革，各种计量方式及计量产品在需求中应运而生。

2.7.1校园用电管理的发展趋势

公寓用电管理方式		发展趋势	投入成本	评　　价
第一 阶段	老式刀闸	淘　汰	每寝室低于20元	成本低廉，靠保险丝熔断限制负载，无任何管理功能，不适应现代公寓用电管理需求
	断路开关	淘　汰	每寝室低于30元，带漏电保护功能50元	负载控制上是换代产品，同样无管理功能，在寝室设置用电插座，对由此产生的用电计量计费要求无能为力
第二 阶段	老式电度表	过渡产品	每寝室低于100元	在开关后加设，是适应用电管理新形势的一种过渡手段，由于管理繁琐，存在漏洞，不能满足管理要求
	IC卡电表	过渡产品	每寝室低于300元	同样设在开关之后，实行预付费用电，在计量精度、安全性、集中统计管理方面存在问题，未能广泛推广，国家多级电力部门2001年禁止继续推广IC卡电表
第三 阶段	智能控电系统	智能产品	每寝室低于350元	智能控电产品。由上层软件、网络、控电管理终端组成，可实行用卡管理，具有自动操作控制、统计汇总功能，从功能、成本、实用性方面完全满足学校要求。

2.7.2智能控电产品使用前、使用后对比

2.7.2.1管理方面对比

智能控电产品使用前

         在管理方面，由于没有限电产品以及使用者的不自觉，给学生公寓造成火灾等多方面安全隐患；

         免费用水、用电给学生造成一种浪费的习惯，公寓常会出现人走灯不灭的现象；

         使用老式电表需要进行抄表，工作量大，收费也是一个难题，常会出现相互推委或干脆不交电费的现象；

         由于社会的发展，学生对自己的学习和生活质量要求越来越高，电视机、计算机等电器在公寓中已屡见不鲜，新一轮公寓革命的趋势将会向放开用电的管理方向发展。可放开用电无疑又增加了学校的负担；

智能控电产品使用后

         安全性高，不但对学生用电进行计量，还起到限电作用，杜绝了火灾等灾害性事件的发生；

         放开用电，满足学生们对学习、生活的更高要求；

         增强使用者的节电意识，大大减少了电资源的无效支出；

         预付费式设计，免去了抄表、收费难等问题，也减轻了管理人员的工作量；

         减少学校对使用者放开用电所产生的负担。

2.7.3费用及经济收益对比

　　以一个拥有1000个公寓的校区为例，我们来计算一下智能控电系统给用户带来的好处。

智能控电产品使用前

         每间公寓除正常照明及电视机等电器用电外，加上学生浪费的电量等，每间公寓月平均耗电量为25度；

         假如每间公寓平均两台电脑，每台电脑平均使用6小时/天，每月耗电量为90度。

         按每度电0.5元的标准计算，那么该校区全年应缴电费将达到（90+25）*0.5*1000*8= 460000.00元

         其中除了日常照明的10万元电费，由于放开用电，学校还要承担额外的36万余元的电费。

智能控电产品使用后

　　使用电控系统后，由于该校区对学生用电进行收费，学生自觉节约用电，学校每月可给每间公寓20度的免费电量，超标收费，节约滚存。学校对学生放开用电的收费标准为0.7元/度。

         设备投资款30万元。

         学生应缴纳电费全年约为90*0.7*1000*8= 504000.00；

         该校区全年支出电费为（90+20）*0.5*1000*8= 440000.00；

         由学校承担的电费为440000-504000=-64000.00元；

　　按照以上计算，该校区使用卡智能控电产品的第一年由学校支出的费用为440000+300000-504000=236000.00元，比上一年同期支出费用节省460000-236000=224000.00元；

　　从第二年起，由于使用智能控电产品进行用电管理，学校不但可以节省该校区电费，年底还会收回64000元的利润。

　　使用前后收益对比

项目	使用智能电控系统前	使用智能电控系统后
管理模式	放开用电	放开用电，学校每月免费供给每间公寓20度电，超标收费
月平均耗电量	11.5万度	11万度
年电费上缴情况	46万元左右	44万元
电费收缴情况	无	100%
电费 承担者	学校100%	使用者
学校盈利情况	无	64000

      由上述一系列计算不难看出，使用智能控电产品不但可以在满足学子们对学习及生活质量的要求的同时，减轻学校放开用电的负担，而且还可为自负盈亏的后勤集团带来一定的经济效益。

　　而且在安装电控系统后，电量浪费的情况得到了明显改善，不但节约了近百万元不必要的浪费，电费收缴率也能够达到100%。

　　由此可见，在校园社会化管理的改革中，使用卡控电管理系统是校园用电管理的必然趋势。

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