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基于RFID的自来水水表管理系统

2017-09-02 12页 doc 125KB 57阅读

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基于RFID的自来水水表管理系统基于RFID的自来水水表管理系统 基于 RFID 的自来水水表管理系统 孔凡红,郭金旭 (武汉理工大学信息工程学院,武汉 430070) 5 摘要:水表管理一直是自来水公司管理工作中的重要环节。多年来手写抄表不仅工作量大、 效率低下,而且存在估抄、漏抄等水表管理不善等问题;而报装、表务管理由于流程不规范 和水表信息管理不严谨,经常出现企业水表统计信息不明朗、用户自行换水表或调改起止码 等现象,产生偷水、漏水、超额用水等情况。根据当前的自来水抄表系统的发展现状和研究 热点,本论文将围绕 RFID 通过电子标签与水表绑...
基于RFID的自来水水表管理系统
基于RFID的自来水水表管理系统 基于 RFID 的自来水水表管理系统 孔凡红,郭金旭 (武汉理工大学信息学院,武汉 430070) 5 摘要:水表管理一直是自来水公司管理工作中的重要环节。多年来手写抄表不仅工作量大、 效率低下,而且存在估抄、漏抄等水表管理不善等问题;而报装、表务管理由于流程不 和水表信息管理不严谨,经常出现企业水表统计信息不明朗、用户自行换水表或调改起止码 等现象,产生偷水、漏水、超额用水等情况。根据当前的自来水抄表系统的发展现状和研究 热点,本论文将围绕 RFID 通过电子标签与水表绑定开展研究,实现水表精准单品管理和水 10 表使用周期的全程跟踪。 关键词:计算机应用;RFID;电子标签;精准;单品管理;全程跟踪 中图分类号:TP317.1 Research and Design on Running Water Meter Management 15 System Based on RFID KONG Fanhong, Guo Jinxu (Wuhan University of Technology, Wuhan 430070) Abstract: Water meter management system has always been an important part in the government of running water company.Handwriting meter reading has not only been the heavy workload and 20 inefficient over the years, but also existing the problems of poor management such as estimation and neglection in meter reading;But with the non-standard of the flow management and the lacking rigor in water meter information,the enterprise usually shows the phenomenons that the water meter statistical information are not bright and the user can replace the water meter and modify the beginning and end code free.All that result in stealing waterwater leakage and excess、 25 water and so on. In this paper,according to the current development situation and hot research areas in the meter reading system of running water,with the banding of electronic label and water meter,it will revolve Ratio Frequency Identification that realizes the water meter accurate management and all-the-way tracking. Key words: computer application;RFID;electronic label;accuracy;single-management;all-the-way 30 tracking 0 引言 随着人们生活的不断提高,建筑、住宅条件的不断改善,人民群众对居住设施的智能化 和安全性、舒适性、私密性的要求都日益提高,城市用水“一户一表,抄表到户,计费到户” 35 已经成为供水企业保证供水发展到优质供水和优质服务的目标。而水表是自来水公司与用户 之间的纽带,它是用户用水的计量工具,因此水表的监督与使用一直是自来水公司管理工作 [1]中的重要环节,水表管理的好与坏严重关系到自来水企业的经济效率。 传统的水表管理:1)只能管理到数量,而对某一块水表具体用到哪里,是否现在还在 使用是管理不到无能为力的。2)无法做到单品管理,对于报装、表务、抄表收费等基层环 40 节都有可能存在用户或施工人员的欺诈、哄骗、抵赖的现象。 因而建立一个准确而又便捷 的自来水水表管理系统将有利于自来水企业的科学运作与 有效管理,节省人力资源和提高企业经济效益。 作者简介:孔凡红(1985),男,硕士,通信与信息系统 通信联系人:郭金旭(1964),男,教授,软件工程. E-mail: Guojx2000@126.com 1 本论文的总体思路和创新之处 目前水表身份确定的方法有标准或异形 IC、RFID 电子标签或者条形码标签,其中条形 45 码价格便宜,但易复制、不防污等。RFID 具有成本低、耐高温、防尘防水防潮防伪造的特 [2]点,不用接线,不用电池,封装牢固可靠,本论文将 RFID 技术运用于水表管理,将电子 标签与水表绑定,给每块水表一个唯一身份,确保水表的精准单品管理,明确水表是否使用 或使用到了哪里,方便水表统计;它身份贯穿着水表的整个生命周期,避免用户自行换表、 抄表员估抄、漏抄、错抄或自行修改水量等问题;便于稽核人员对水表进行强检、抄表稽核 50 等。 基于数据库和网络技术的条件,在充分考虑庞大的水表用户的情况下,系统采用 Client/Server 结构,使用大型数据库书,应用面向对象的程序设计方法,满足企业对该 [3]系统的功能要求。系统围绕自来水水表管理系统开展研究,主要实现水表的精准单品管理 和使用过程中的全程监控。给每块水表一个唯一的身份识别码,该身份识别码将伴随该水表 55 的整个生命周期,从此水表就像每个居民一样具有一个唯一的身份证在随后的所有业务过程 中,都可以通过这个身份证号来识别每只水表,对每个水表的异动情况进行监控。 由于将 RFID 运用自来水水表管理系统在实际生活中的应用还处于一个起步阶段,因此 该系统的总体设计思路应从企业的经济和技术现状出发,结合生产、生活实际,使其达到充 分的适应性。本论文的创新之处在于: 60 1)水表入库:鉴定中心通过对入库的水表进行鉴定,利用 RFID 技术给每块水表分配 一个电子标签即唯一的身份识别码,确定每一块水表的身份。 2)流程监控:对于新装用户或老用户换表整个管理流程中,通过追踪电子标签来进行 流程监控和判定那一块水表用到了哪里。 3)抄表管理:?抄表员必须刷到电子标签才能抄表,杜绝估抄和漏抄?输量时系统根 65 据前 3 月平均量,超过 200%或低于 70%现场报警,此时抄表员有一次机会改正,避免因疏 忽导致的错抄?抄表员现场核实之后,不能再修改抄表水量。如果确实抄错需修改,必须和 营业部主管共同刷特权电子标签才能修改,系统同时保存修改日志。 4)定期稽核:稽核人员通过 RFID 技术可以定周期的去稽核水表,检测水表是否损坏、 用户是否私自换表、抄表员是否徇私抄表等。 70 2 基于 RFID 的水表管理系统的组成 水表管理贯穿水表使用的整个生命使用周期,通过 RFID 给每块水表一个唯一身份,确 定水表和用户身份,实现水表使用过程中的全程跟踪。水表管理系统主要由 RFID 进出仓登 记、报装管理、表务管理、RFID 抄表和营业收费管理等模块组成,系统框图如图 1。 75 图 1 系统组成框图 RFID 进出仓管理:负责对入库的水表进行鉴定,通过 RFID 技术给每块水表绑定唯一 的电子标签即身份识别码,确定每一块水表的身份。 80 报装管理:负责对新装用户进行报装登记、查勘、缴费、施工、验收等流程控制,对新 装用户建卡入册,登记水表和用户信息,在整个报装流程中通过识别拴在水表上的电子标签 明确那一块水表用到了哪里。 表务管理:负责老用户进行换表申请、稽查、缴费、派工、验收等流程控制,对老用户 换表、改表(户主更换)、移表(水表地址迁移),同样在整个表务流程中通过 RFID 技术 85 确定那一块水表是否在使用或使用到了哪里。[4]RFID 抄表:抄表员抄表员通过 RS232 或 RS485 等标准串口,从电脑上下载当月应抄 用户信息到抄表机中,通过扫描水表上的电子标签来识别水表,然后录入用户水表止码进行 水量计算。 3 RFID 系统的设计 90 RFID 技术具有广泛的应用前景,RFID 设备的多样性使得应用系统的实用性大大提高, 对于水表管理而言,可以将电子标签设计成贴片式或者螺栓式等各种样式与水表进行绑定。 一个完整的 RFID 系统主要由电子标签、读写器、天线、管理系统四部分组成,系统框图如 图 2 所示。 95 图 2 RFID 系统组成框图 水表采购后,在出仓前要进行水表登记。首先,用读写器对电子标签进行写设计,给电 子标签一个唯一编码作为水表身份,并记录于数据库中。然后将 RFID 电子标签做成螺栓式 固定在水表上与水表绑定。这样,标签就成为水表永久的一部分,用于长期监控水表,在报 装、表务、抄表过程中,通过读写器读取唯一编码来确定水表身份,让自来水公司明确的知 100 道每一块水表使用到了哪里,现在是否还在使用;监督协调报装、表务的施工流程,提高工 作效率;杜绝用户自行换表或修改起止码;防止抄表员进行估抄,降低漏抄和抄错率。 在水表使用的全过程中,电子标签始终跟随着水表,通过经过认证的读写器读取唯一编 码来判别水表身份,起到防伪的作用。 4 水表管理系统的体系结构设计 105 由于自来水公司用户数据量庞大、数据关联复杂,系统采用 Client/ Server 体系结构,这 种模式中客户(Client) 用来提供用户界面和前端处理的应用程序,服务器(Server) 则提供由 [5]客户使用的资源和服务。其优点在于在稳定的局域网中客户软件提供了部分数据处理功能, 服务器可以有更多的能力来完成数据访问和事务处理,可以支持更多的用户,当用户在进行查 询时,网络上仅仅传输查询请求和结果,减少了网络传输量,提高了整个系统功能。软件系统的 110 体系结构如图 3 所示。 图 3 软件系统的体系结构 115 本系统采用两层 C/S 体系结构,两层结构将应用一分为二,服务器(数据库层)负责数 据管理,客户机(前台)完成与用户的交互任务。此结构把存储企业数据的数据库放在远程 的服务器上,而每台客户机上安装相应的客户端程序。 客户机:其用户界面结合了表示层和业务逻辑层,结合受用户请求,并向数据库服务器 提出请求。 数据库服务器:相应客户请求,并将数据提交给客户端,客户端再将数据进行计算并将 120 结果呈现给用户。 两层结构提供网上的安全保护及完整性处理等操作,允许多个客户端同时访问同一个数 [6]。C/S 模式在技术上非常成熟,模型简单,易于接受和理解。主要特点是交互性强、 据库 具有安全的存取模式、网络通信量低、相应速度快、利于处理大量数据。 5 数据库设计 数据库是信息管理系统的核心,数据库中所存储的信息能否正确的反映现实世界,在运 125 行中能否及时、准确地为各个应用程序提供所需的数据,关系到整个信息管理系统的效率。 因此设计数据时应该与实际应用紧密结合,从用户对数据处理的角度出发,考虑到系统的运 行效率、可靠性、可修改性、灵活性、通用性和实用性等各个方面。本系统的数据库采用 SQL SERVER 2005 数据库。 130 5.1 数据库表的设计 数据库包含的表有:编码表 setup、用户信息表 bs_cust_info、用户水表信息表 bs_meter_info 、仓库水表信息表 bs_sn 、水表 使用记录表 bs_sn_log 、报装流程表 bs_batch_request、报装单头表 bs_install_order、报装明细表 bs_install_detail、表务流程表 bs_meter_query。以仓库水表信息为例,其用来保持所有进仓的水表信息,其结构为: 135 表 1 仓库水表信息表 Tab. 1 Information sheet of water meter in storehouse 字段名 数据类型大小是否为空是否主键 char 10 否是序号 id varchar 20 RFID 码 nameplate否否 varchar 20 品牌 brand否否 varchar 10 口径 caliberid否否 datetime - 登记日期 sndate否否 varchar 20 领表人 operator是否 datetime - 领表日期 date1是否 varchar 60 用途 use1是否 5.2 触发器的设计 触发器是一种特殊的存储过程,它在插入、删除或修改特定表中的数据时出发执行,它 140 比数据库本身标准的功能有更精细和更复杂的数据控制能力。本系统数据库中的触发器有: bs_meter_info_update 和 bs_meter_info_insert,用于维护 bs meter_info 的数据完整性。当用户 走报装或表务流程时,对表 bs_meter_info 进行插入或修改 RFID 码时,触发器自动修改 bs_sn 相应行信息,并将使用记录插入到 bs_sn_log 中。 6 应用程序设计 前端程序采用 Sybase PowerBuilder8.0 ,编程语言为 PowerScript 。作为一个优秀的开发 145 工具,提供了非过程化的开发语言,开发效率大大提高。以表务模块设计为例,其窗口界面如 图 4 所示: 150图 4 表务流程界面 表务流程在流转过程中通过点击“完成”按钮将相应标志位置 1 实现每个流程的完成,点 击“上一步”按钮将上一标志位置 0 将表务流程退回到上级部门。在派工单中所需的水表只能 是仓库中 RFID 码未使用的水表,其 SQL 语句代码如下: SELECT bs_sn.id, 155 bs_sn.nameplate, bs_sn.brand, operator, metermodel, date1, 160 bs_sn.caliberid, bs_sn.sndate FROM bs_sn where nameplate not in (select isnull(nameplate,'') from bs_sn_log) 表务流程在执行验收时须判断水表 RFID 码的准确性,其 PB 代码如下: 165 if(uf_isempty(ls_meterno)) then messagebox('', '水表号错误') return end if int l_c 170 select count(*) into :l_c from bs_meter_info where nameplate = :ls_nameplate; if(l_c > 0) then messagebox('', '铅封号错误, 已经使用') return 175 end if 7 结论 本文给出了基于 RFID 自来水水表管理系统的设计:给每块水表一个唯一身份,确 保水表的精准单品管理,明确水表是否使用或使用到了哪里,方便水表统计;它身份贯穿着 水表的整个生命周期,避免用户自行换表、抄表员估抄、漏抄、错抄或自行修改水量等问题; 便于稽核人员对水表进行强检、抄表稽核等。极大程度的方便自来水公司水表管理,使水表 180 管理更加透明化、流程化、科学化,避免人为漏洞,提高公司效益。 [参考文献] (References) [1] 陈玉杰,孙艳霞. RFID 在自来水抄表系统中的应用[J]. 中国自动识别技术,2008,4(7):67-69. [2] 李少红. 基于 RFID 的烟草公司资产管理研究[D]. 上海:华东师范大学,2009. [3] 方颖松. RFID 技术在库存管理中的应用[D]. 上海:复旦大学,2008. 185 [4] 田径. RFID 读写器的设计[N]. 东南大学无线通信学报, 2009, 1(288). [5] 单承赣. 射频识别(RFID)原理与应用[M]. 北京:电子工业出版社,2008. [6] 康东. 射频识别核心技术与典型应用开发案例[M]. 北京:人民邮电出版社,2008. 190
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