专利名称：一卡多井农业灌溉计量收费控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水费自动收费管理装置，尤其涉及一种一卡多井农 业灌溉计量收费控制装置。
背景技术：
农业灌溉机井大多数没有安装计量设施，收取水费采用按亩收取、按时 间收取或按电费收取等多种方法。安装了计量设施的多为7JC表、IC卡电表、
IC卡水表等。IC卡电表、IC卡水表是目前农村较为先进的水费收缴系统，但 IC卡电表系统不能够准确的计量农业的灌溉水量，不利于地下水开采的控制 和管理。IC卡水表虽能够计量开釆水量，但售水水价单一，不利于节约用水。 其共同的缺点是每个用户使用多个机井灌溉时需要多个IC卡，管理十分不 便； 一个用户用水完毕，转到下一个用户用水时，需要停泵，再重新开泵， 造成水泵频繁启动，影响了水泵使用寿命，增加了能耗。 发明内容
本实用新型的主要目的在于解决上述农业灌溉机井中存在的问题，提供 一种农业灌溉计量预付费、农业用水自动计量、收费管理、机泵控制于一体 的微机监控管理的一卡多井农业灌溉计量收费控制装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
在管理控制软件中引入了多种农作物灌溉定额，从而实现了定额内平价 水、定额外议价水的梯级水费管理。采用射频卡技术， 一户一卡可在多眼机 井使用，用水户之间的转换通过短暂延时，解决了频繁启停泵问题。
由上位机和下位机构成，上位机包括计算机、售水读卡器和打印机，记 录用水户基本信息、用水户交纳水费状态、用水信息的查询和统计、定额内 外两种水价的水量自动计算以及制作用水户的用水射频卡，下位机包括脉冲 水表、水资源控制器、水泵、水井以及配电拒，用于供水、控制供水量和控 制水泵的启停，管理射频卡和用水户射频卡传递上位机和下位机之间购水和 售水的信息数据。
本实用新型包括上位机和下位机两大部分，上位机由计算机、读卡器、 非接触式IC卡(射频卡)、打印机组成，主要完成用水户基本信息、水费收 缴、定额内外两种水价的水量自动计算、读写卡和用水信息的查询统计的管 理。下位机由脉冲水表、水资源控制箱、水资源控制器、水井、水泵和配电 柜组成，主要用于机井用水量的计量和机泵启停控制。上位机和下位机之间 通过射频卡实现购水和售水的信息数据的传递。计算机采用P4 1G;内存 512MB; windows xp操作系统；脉冲水表采用LXXG-100A/FXD;水资源控 制器采用DATA-7301,上位机软件采用PD语言编程，下位机软件为汇编语 言编写。
计算机的打印机端口与打印机相连接，查询和统计用水户、耕地位置、 耕地面积、种植作物、年用水定额、购水情况、平价水量、议价水量以及总 购水量的全部信息，并打印清单。
本实用新型对系统的参数进行设置，更改密码更改当前操作员的登录 密码；水价设置设置平价水的价格、议价水的价格；定额设置对农作物 种类及相应的灌溉定额进行设置；用户信息设置用水户的耕地面积、种植 作物种类、用水耕地所使用的水井，自动计算出用水户的年用水定额，作为 平价水、议价水的分界值；水井信息设置对村镇的各机井基本情况进行设 置，最大井数40眼；村镇设置设置村镇名称及唯一代码，防止非本村的射 频卡盗水；系统设置设置使用单位信息、读卡器使用串口、延时停泵时间、 控制器密码等。在计算机上能够查询和统计用水户、耕地位置、耕地面积、 种植作物、年用水定额、购水情况、平价水量、议价水量以及的全部信息， 并用打印机打印出所有的清单，便于整体对水源进行管理。
售水读卡器与计算机的端口相连接，对射频卡进行读写操作、用水户购 水付费、年终余额结算，对不再使用的射频卡进行注销操作。
本实用新型完成用水户购水付费、平价水与议价水水量的自动计算、对 射频卡进行水量的读写操作、丢失卡的补发、不用卡的注销和用水户年终余 额结算等功能。对每个用水户进行购水付费、平价水与议价水水量的自动计 算、对射频卡进行水量的读写操作和记录用户详细购水信息；每一个用水周 期结束时，把剩余水费退还用水户；检验、确认射频卡，获取射频卡的类型 及射频卡中的水量等信息；对不再使用的射频卡进行注销操作。
把射频卡放到售水读卡器的售水读卡区内，计算机读取射频卡内的数据， 把购水金额输入系统管理软件，把计算出本次购水量与上次购水量余额之和 写入射频卡，完成射频卡购水，由打印机打印购水清单。
本实用新型能够进行信息查询和信息统计，查询用水户名称、耕地面积、 年用水定额和射频卡卡号等信息；查询售水业务的详细清单，查询射频卡的 发放和持有人的记录清单；统计某时间段内用水户购水量、水量类型和购水 金额；对某时间段内每个管理员售水情况进行统计。
用水户的农田需要灌溉时，首先到管理部门购买水量。系统管理员完成 上位机管理软件的系统设置，得到用水户年用水定额，作为平价水和议价水 的分界线。用水户第一次购水时，先发给用户一张累计购水量和剩余水量均 为零的射频卡，输入本次购水金额后，软件自动计算出用户此次平价水量、 议价水量和累计购水量。当累计购水金额-年用水定额x平价水价小于零时， 议价水量为零。当累计购水金额-年用水定额x平价水价大于等于零时，议 价水量=(购水金额-年用水定额x平价水价)/议价水价。通过写卡，把用
户的基本信息(村代码、用户编号、泵状态标志、允许用户使用的控制器号) 和本次购水量写入用户射频卡，射频卡中累计水量和剩余水量都等于该次的 购水量。当用户再次购水时，首先读卡，把用户的射频卡中的信息读入系统。 输入本次购水金额后，自动计算出用水户此次平价水量、议价水量和累计购 水量。然后进行写卡，把用水户的射频卡中的剩余水量与本次购水量之和写 入用户的射频卡。
在机井房设置配电拒，并引入电源，控制箱内设置水资源控制器和供水
读卡区，水资源控制器采用DATA-7201,供水读卡区与水资源控制器的DOl、 D02和DOCOM接线端子相连接，继电器Jl和继电器J2的两端与水资源控 制器的DOl、 D02和DOCOM接线端子和供水读卡区相连接，当射频卡内有 足量的购水量时，继电器J1启动，水泵打开，当停止灌水时，继电器J2断开， 水泵停止工作，当射频卡内没有购水量时，继电器J1不能启动。
机井房内的配电拒上设置有自动/手动开关，当配电拒的开关处于自动状 态，由水资源控制器控制水泵的启动和关闭；当配电拒的开关处于手动状态， 水泵的启动和关闭由配电拒控制，便于用户使用。从配电拒向控制箱内的水 资源控制器接入AC220V，接线端子为N、 L。水资源控制设备选用的接触器为 中国正泰公司生产的CJ20系列交流接触器。控制箱中用于安装接触器的安装 板上预留了一组安装孔，可以安装从额定工作电流IOA到250A之间的任何 一个CJ20接触器。具体的接触器型号根据用户需要带栽的电机功率而定。控 制箱内安装有24VDC直流电源l块、启泵继电器J1和停泵继电器J2,水资 源控制器和接线端子若千，水资源控制设备中选用的电源为24V/1.5A。
管道的另一端设置水泵，水泵的输出口与管道的另一端相连接，水泵的 输入口插入水井内的水源中，把水井内的水源输送到井上。
管道的端部上安设水泵，水泵的输出口与管道固定相连接，水泵的输入 口放置在水井的水源中，开启水泵把水井中的水源通过管道汲取到井上。
管道的一端设置水源控制阀，水源控制阀的一端部与管道的一端部相连 接，调节水源控制阀控制管道中水源流量。
在管道上设置水源控制阀，调节水源控制阀控制管道中水源的流量。
水源控制阀的另一端与输送管道一端部相连接，输送管道上设置压力表 和脉冲水表，水源通过输送管道流经压力表和脉冲水表由输送管道输送到田 间，压力表监控输送管道中水源的压力，出现异常水资源控制器报警。
脉冲水表的信息采集装置通过端子l-4与水资源控制器的DI1、 DI2、 DI3 和V+接线端子相连接，脉冲水表控制流经输送管道的水源，并把流经输送管 道的水量传输给水资源控制器。
脉冲水表的P1、 P2、 DX、 CDM分别与水资源控制器的接线端子DIl、 DI2、 DI3、 V+连接，配电拒中控制水泵开启和关闭的继电器Jl、 J2分别与接线端 子QDI、 QD2、 TZ1、 TZ2连接。
水资源控制器通过端子5-10与水泵相连接，监控水泵和控制开启关闭水泵。
水资源控制器与水泵相连接，由水资源控制器监控水泵以及控制开启和 关闭水泵。
水资源控制器的V+和V-楱线端子与电源开关控制器相连接，电源开关控 制器通过端子11-12与配电柜的电源相连接，开启关闭水资源控制器。继电器 J1和继电器J2通过端子7-10与水泵相连接，控制开启关闭水泵。水资源控制 器的PE接线端子和电源开关控制器的PE接线端子接地。
配电拒的电源通过电源开关控制器与水资源控制器相连接，由电源开关
控制器控制配电柜的电源ii^水资源控制器。
使用时，用水户的射频卡由管理人员用售水读卡器写入正确的内容，在 用水户的射频卡内设置村镇、用水户名称和水井信息，用i殳参卡设置现场水 井的参数，用水户用射频卡购置用水量，再由取水的用水户到现场划卡使用水源。
在现场先接通电源，启动控制箱内的水资源控制器初始化运行，划卡时， 把射频卡平贴在供水读卡区上，听到蜂鸣器发出"瑯，，的i声响，水资源控
制器读取射频卡中剩余水量，停留3秒钟后，再听到蜂鸣器"嘟"的1声响， 水泵启动，表示划卡完成；如听到蜂鸣器发出"嘟"……的3声响，表示此 射频卡为无权限卡。如听到蜂鸣器发出"嘟，，……的5声响，表示此射频卡 是无效射频卡。
划卡时，核对用水户的射频卡内村镇、用水户名称和水井信息等信息资 料是否相符；如相符，水泵启动，即可在该水井正常取水；如不相符，水泵 不启动，不能在该水井取水。水泵启动，输送水源，根据输送管道的出水量， 调节水源控制阀。
水资源控制器采集脉沖水表的流量脉冲信号，并自动消减用水户卡中的 水量。用户灌溉完毕，第二次刷卡，把水资源控制器中记录的剩余水量写入 射频卡。水泵延时10秒后，如果没有用水户再取水则自动停止水泵。若在这 期间内有第二个用水户刷卡灌溉，则读入第二个用水户的信息，消减第二用
户水量，水泵继续运行不停机。
水泵停止1分钟后方可允许再次开启水泵，防止频繁启动水泵。 以一年作为购水消费的周期，在购水当年的年底，用水户可进行年终结
算，可以把本年度射频卡中的剩余水费退还给用水户或自动转到第二年使用。 当用水户丢失射频卡，上位机系统可补发不同序列号的新用水户的射频卡， 原用水户的射频卡自动作废。
本实用新型是一卡多井农业灌溉计量收费控制装置。设计科学，结构合 理，技术先进，管理方便，收费合理，操作简便，安全性高，功能强大。集 用水量的计量、水泵的控制、水费的收缴于一身，还实现了定额内、外两种 不同水价的梯级水费收繳功能，用水户用水消费情况的统计、查询、打印功 能，用户基本情况录入功能，补卡功能，每户一卡，每个用户一张射频卡， 可实现一卡多井， 一井多户。射频卡不用拔插和放置方向的要求，读写速度 快，操作简便，降低使用成本，适宜在农村地区应用。射频卡序列号的设置 是唯一的，防复制，防盗用，安全性高。射频卡与读写器不接触，避免了不 良接触造成的各种故障，避免了用户粗暴插卡、灰尘或油污导致不良接触等 原因造成的读写故障。射频卡无棵露的芯片，无须担心用户使用中的弯曲、 损坏等问题，降低使用成本和维修成本。通过技术和经济杠杆的调节作用， 有利于实现管理上的节水，提高农业用水的科学管理水平。
附困说明
以下结合附图和实施例对本实用新型详细说明。
图1 一卡多井农业灌溉计量收费控制装置的下位才几结构布置示意图
图2 —卡多井农业灌溉计量收费控制装置的上位才几结构布置示意图 图3 ""^多井农业灌溉计量收费控制装置的下位^L电路原理示意图 l机井房，2水井，3水泵，4管道，5水源控制阀，6压力表，7脉冲水 表，8输送管道，9供水读卡区，IO控制箱，ll水资源控制器，12配电拒， 13售水读卡器，14售7)C读卡区，15电源开关控制器，16计算机，17打印机， 18继电器，19端子具体实施方式实施例1
由上位机和下位机构成，上位机包括计算机(16)、售水读卡器(13)和 打印机(17),记录用水户基本信息、用水户交纳水费状态、用水信息的查询 和统计、定额内外两种水价的水量自动计算以及制作用水户的用水射频卡， 下位机包括脉冲水表(7)、水资源控制器(11)、水泵(3)、水井(2)以及 配电拒(12),用于供水、控制供水量和控制水泵的启停，管理射频卡和用水 户射频卡传递上位机和下位机之间购水和售水的信息数据。
计算机(16)的打印机端口与打印机(17)相连接，查询和统计用水户、 耕地位置、耕地面积、种植作物、年用水定额、购水情况、平价水量、议价 水量以及总购水量的全部信息，并打印清单。
售水读卡器(13)与计算机(16)的端口相连接，对射频卡进行读写操 作、用水户购水付费、年终余额结算，对不再使用的射频卡进行注销操作。
把射频卡放到售水读卡器(13)的售水读卡区(14)内，计算机(16) 读取射频卡内的数据，把购水金额输入系统管理软件，把计算出本次购水量 与上次购水量余额之和写入射频卡，完成射频卡购水，由打印机(17)打印 购水清单，如图2所示。
实施例2
在机井房(1)设置配电拒(12),并引入电源，控制箱(10)内设置水 资源控制器(11)和供水读卡区(9)，水资源控制器(11)采用DATA-7201， 供水读卡区(9)与水资源控制器(11)的DOl、 D02和DOCOM接线端子 相连接，继电器(18) Jl和继电器(18) J2的两端与水资源控制器(11)的 DOl、 D02和D0C0M接线端子和供水读卡区(9)相连接，当射频卡内有足 量的购水量时，继电器(18)J1启动，水泵(3)打开，当停止灌水时，继电 器(18)J2断开，水泵(3)停止工作，当射频卡内没有购水量时，继电器(18) Jl不能启动。
管道(4)的另一端设置水泵(3),水泵(3)的输出口与管道(4)的另 一端相连接，水泵(3)的输入口插入水井(2)内的水源中，把水井(2)内 的水源输送到并上。
管道(4)的一端设置水源控制阀(5)，水源控制阀(5)的一端部与管 道(4)的一端部相连接，调节水源控制阀(5)控制管道(4)中水源流量。
水源控制阀(5)的另一端与输送管道(8)—端部相连接，输送管道(8) 上设置压力表(6)和脉冲水表(7 )，水源通过输送管道(8 )流经压力表(6)
和脉冲水表(7)由输送管道(8)输送到田间，压力表(6)监控输送管道(8) 中水源的压力，出现异常水资源控制器(11)报警。
脉冲水表(7 )的信息采集装置通过端子(19 ) 1-4与水资源控制器(11 ) 的DIl、 DI2、 DI3和V+接线端子相连接，脉冲水表(7)控制流经输送管道 (8)的水源，并把流经输送管道(8)的水量传输给水资源控制器(11)。
水资源控制器(11)通过端子(19) 5-10与水泵(3)相连接，监控水泵 (3)和控制开启关闭水泵(3)。
水资源控制器(11 )的V+和V-接线端子与电源开关控制器(15 )相连接， 电源开关控制器(15)通过端子(19) 11-12与配电拒(12)的电源相连接， 开启关闭水资源控制器(ll)。继电器(18)J1和继电器(18)J2通过端子(19) 7-10与水泵(3)相连接，控制开启关闭水泵(3)。水资源控制器(11)的PE 接线端子和电源开关控制器(15)的PE接线端子接地，如图1、图3所示。
实施例3
用水户的射频卡由管理人员用售水读卡器(13)写入正确的内容，在用 水户的射频卡内设置村镇、用水户名称和水井信息，用设参卡设置现场水井 的参数，用水户用射频卡购置用水量，再由取水的用水户到现场划卡使用水 源，如图2所示。
实施例4
在现场先接通电源，启动控制箱(10)内的水资源控制器(11)初始化 运行，划卡时，把4t频卡平贴在供水读卡区(9)上，听到蜂鸣器发出"嘟" 的1声响，水资源控制器(11)读取射频卡中剩余水量，停留3秒钟后，再 听到蜂鸣器"都"的1声响，水泵(3)启动，表示划卡完成；如听到蜂鸣器 发出"都"......的3声响，表示此射频卡为无权限卡。如听到蜂鸣器发出
"嘟，，……的5声响，表示此射频卡是无效射频卡。
划卡时，核对用水户的射频卡内村镇、用水户名称和水井信息等信息资 料是否相符；如相符，水泵(3)启动，即可在该水井正常取水；如不相符， 水泵(3)不启动，不能在该水井取水。水泵(3)启动，输送水源，根据输 送管道(8)的出水量，调节水源控制阀(5)。
水资源控制器(11)采集脉冲水表(7)的流量脉冲信号，并自动消减用 水户卡中的水量。用户灌溉完毕，第二次刷卡，把水资源控制器(11)中记 录的剩余水量写入射频卡。水泵(3)延时10秒后，如果没有用水户再取水 则自动停止水泵(3)。若在这期间内有第二个用水户刷卡灌溉，则读入第二 个用水户的信息，消减第二用户水量，水泵(3)继续运行不停机。水泵(3) 停止l分钟后方可允许再次开启水泵(3)，防止频繁启动水泵(3)，如图1、 图2、图3所示。
实施例5
以一年作为购水消费的周期，在购水当年的年底，用水户可进行年终结 算，可以把本年度射频卡中的剩余水费退还给用水户或自动转到笫二年使用。 当用水户丢失射频卡，上位机系统可补发不同序列号的新用水户的射频卡， 原用水户的射频卡自动作废，如图l、图2、图3所示。
权利要求1、一种一卡多井农业灌溉计量收费控制装置，其特征是由上位机和下位机构成，上位机包括计算机(16)、售水读卡器(13)和打印机(17)，下位机包括脉冲水表(7)、水资源控制器(11)、水泵(3)、水井(2)以及配电柜(12)；计算机(16)的打印机端口与打印机(17)相连接，查询和统计用水户、耕地位置、耕地面积、种植作物、年用水定额、购水情况、平价水量、议价水量以及总购水量的全部信息，并打印清单；售水读卡器(13)与计算机(16)的端口相连接，对射频卡进行读写操作、用水户购水付费、年终余额结算，对不再使用的射频卡进行注销操作；在机井房(1)设置配电柜(12)，并引入电源，控制箱(10)内设置水资源控制器(11)和供水读卡区(9)，水资源控制器(11)采用DATA-7201，供水读卡区(9)与水资源控制器(11)的DO1、DO2和DOCOM接线端子相连接，继电器(18)J1和继电器(18)J2的两端与水资源控制器(11)的DO1、DO2和DOCOM接线端子和供水读卡区(9)相连接，当射频卡内有足量的购水量时，继电器(18)J1启动，水泵(3)打开，当停止灌水时，继电器(18)J2断开，水泵(3)停止工作，当射频卡内没有购水量时，继电器(18)J1不能启动；管道(4)的另一端设置水泵(3)，水泵(3)的输出口与管道(4)的另一端相连接，水泵(3)的输入口插入水井(2)内的水源中，把水并(2)内的水源输送到井上；管道(4)的一端设置水源控制阀(5)，水源控制阀(5)的一端部与管道(4)的一端部相连接，调节水源控制阀(5)控制管道(4)中水源流量；水源控制阀(5)的另一端与输送管道(8)一端部相连接，输送管道(8)上设置压力表(6)和脉冲水表(7)，水源通过输送管道(8)流经压力表(6)和脉冲水表(7)由输送管道(8)输送到田间，压力表(6)监控输送管道(8)中水源的压力，出现异常水资源控制器(11)报警；脉冲水表(7)的信息采集装置通过端子(19)1-4与水资源控制器(11)的DI1、DI2、DI3和V+接线端子相连接，脉冲水表(7)控制流经输送管道(8)的水源，并把流经输送管道(8)的水量传输给水资源控制器(11)；水资源控制器(11)通过端子(19)5-10与水泵(3)相连接，监控水泵(3)和控制开启关闭水泵(3)；水资源控制器(11)的V+和V-接线端子与电源开关控制器(15)相连接，电源开关控制器(15)通过端子(19)11-12与配电柜(12)的电源相连接，开启关闭水资源控制器(11)；继电器(18)J1和继电器(18)J2通过端子(19)7-10与水泵(3)相连接，控制开启关闭水泵(3)；水资源控制器(11)的PE接线端子和电源开关控制器(15)的PE接线端子接地。
专利摘要本实用新型是一卡多井农业灌溉计量收费控制装置。上位机包括计算机、售水读卡器和打印机，计算机的打印机端口与打印机相连接，售水读卡器与计算机的端口相连接，控制箱内设置水资源控制器和供水读卡区，管道的另一端设置水泵，水泵的输入口插入水井内的水源中，水源控制阀与管道相连接，水源控制阀与输送管道相连接，输送管道上设置压力表和脉冲水表。本实用新型设计科学，结构合理，技术先进，管理方便，收费合理，操作简便，安全性高，功能强大。集用水量的计量、水泵的控制、水费的收缴于一身，还实现了定额内和定额外两种不同水价的梯级水费收缴功能，用水户用水消费情况的统计、查询、打印功能，每户一卡，可实现一卡多井，一井多户。
文档编号G07F15/00GK201057566SQ200720095769
公开日2008年5月7日 申请日期2007年4月13日 优先权日2007年4月13日
发明者刘春来, 娟 李, 杨万龙, 王宪平 申请人:天津市水利科学研究所