1、四、 家庭智能IC水表推广（13）1. 引言2. 硬件设计3. 软件设计（16）4. 结束语（17）五、 总预算 （19）1、 社区概况翠苑一区社区成立于2001年3月，辖区东临学院路，西至农灌河，南靠文二路，北接文一路，总面积0.21平方公里，现有住户2873户，居民5874人。辖区内有翠苑地段医院、翠苑一小、杭州文苑物业有限公司等多家单位。翠苑一区是八十年代建造的老城区，现有实际住房54幢、134个单元。社区办公地点设在翠苑一区50幢，现有社区干部12名，内设党建活动室、警务室、星光老年之家、市民学校、青少年活动室、卫生计生服务室、劳动和社会保障站等，为居民提供学习、生活、娱乐、休闲、保健
2、等各项服务。近年来，社区先后获得“省级示范社区”、“省级文明社区”、“省级绿色社区”、“市级优秀特色社区”等荣誉称号。2、 调查结果4月24日问卷调查结果调查项百分比1. 被访者性别A. 男30.3%B. 女69.7%2被访者年龄A. 2030岁14.7%B. 3150岁35.3%C. 51岁以上50%3. 被访者教育程度A. 大学本科以下83.9%B. 大学本科及以上16.1%4. 被访者在社区的居住时间A. 2年以下16.7%B. 2-5年（含2年）C. 5-10年（含5年）33.3%D. 10年或以上5. 被访者所在的社区是否组织过有关节水的宣传活动A. 经常组织20%B. 偶尔组织40
3、%C. 没组织过6. 被访者参加有关节水的社区活动的情况A. 经常参加13.5%B. 偶尔参加32.4%C. 没参加过54.1%7. 被访者所在家庭的人均月用水总量A. 人均1-2吨48.8%B. 人均3吨34.3%C. 人均4-5吨11.4%D. 人均5吨以上5.5%8. 一个滴水的水龙头，一个月会浪费1.5吨水，被访者平时在家节水情况A. 特别注意52.6%B. 有时候注意28.9%C. 不太注意18.5%9. 被访者认为家庭节水可以从哪些方面着手（复选）A. 厕所节水（马桶、洗澡、洗衣等）66.7%B. 厨房节水（淘米、 洗菜、刷碗等）61.5%C. 其他节水（养鱼、浇花等）（30.8%
4、）30.8%D. 其他方面5.1%10. 被访者家里有否装有专门的节水设施（复选）A. 节水龙头23.1%B. 节水型马桶43.6%C. 储水设备20.5%D. 其他11. 适合被访者家庭的节水措施（复选）A. 用煮面的水洗碗35.9%B. 不用长流水洗洗手、刷牙、洗脸，随手关水龙头59%C. 洗菜时分类洗，之后可用来冲马桶41%D. 洗衣水用来洗拖把、擦地板、再冲厕所E. 马桶水箱里放可乐瓶，减少水箱出水量12.8%F. 洗澡尽量用淋浴，少用浴缸56.4%G. 收集空调冷凝水，用于清洁家庭卫生及浇花7.7%H. 水龙头开一半，减少用水量12被访者眼中最有利于促进家庭节水的措施A. 整体大幅提
5、高水价3.6%B. 限量供水，超额累进加价32.1%C. 广泛推行节水器具64.3%13. 被访者是否愿意成为节水志愿者，参加社区节水宣传活动A. 愿意，可以经常参加43.3%B. 愿意，可以偶尔参加C. 愿意，但没有时间参加10%D. 不愿意3.3%4月30日问卷调查结果1. 被访者在社区的居住时间31.3%43.8%C. 5-10年（含5年） 12.5%12,5%2. 被访者家庭组成A. 老人29.8%B. 中青年37.9%C. 小孩32.3%3被访者对家庭用水情况的认知A. 偏多37.5%B. 一般C. 较少4被访者家庭在日常生活中是否有节水的意识A. 有60%C. 无5.被访者家庭使用
6、的节水措施（复选）6.3%62.5%81.3%0%6. 被访者家里有否装有专门的节水设施（复选）18.8%D. 无7被访者眼中最有利于促进家庭节水的措施29.4%70.6%3、 结果分析本次调研分了两次进行，调研的内容和对象都有所不同，结合两次结果分析不难发现，最突出的问题就是节水意识和实际行动的差别，如下两图所示：前者几乎每个数据都大于后者，唯一小于的“F. 洗澡尽量用淋浴，少用浴缸”也是因为小区的客观因素。有感于此，我们决定为社区的居民设计一个装置，以使他们能方便地对水进行重复利用。此外，我们发现“广泛推行节水器具”比“限量供水，超额累进加价”更受居民们欢迎，而节水器具中，节水龙头尚未普及
7、，所以我们决定推广节水龙头。综上，我们一共制订了“家庭自净水装置”、“节水龙头推广”、“家庭智能IC水表推广”三套方案。二、 家庭自净水装置1、 背景根据我们本次在翠苑一区展开的调研活动，我们发现在老社区人们对水的合理利用是有一定认识的，但是有些水不能很好的利用起来。例如，生活的脏水污水有时候难以再做利用，只好倒掉，那么这就造成了浪费。而居民们之所以不愿对这些水再利用，是因为这些水看起来很脏，不够卫生。所以我们本着将该脏水处理干净后，就能有更多的使用空间的目的，设计了这个装置。2、 原理简易水净化处理装置图该水净化装置是一种通过多层矿物过滤的水净化装置。具体的说就是一种包括多层矿物过滤、吸附、
8、活化、磁化、净化和消毒杀菌的水净化装置。它包括装有污水进水管的储水箱，在水箱上部的悬空多孔板上，自上而下依次叠加过滤层、活性炭层、麦饭石层、石英砂层、活性炭层、陶瓷砂层；在储水箱顶部设有箱盖和带水位自动阀的进水管和清洗排污管，在它们的底部设有带阀门的出水管和水龙头。活性炭是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大，具较强的吸附作用。麦饭石中含铝硅酸盐类（长石），对色素和细菌有吸附能力。石英砂、陶瓷砂对不溶性杂质有较强过滤作用，当污水从进水管进入，经过滤层过滤，储存在储水桶中。当
9、需要用水时，就从底部的出水龙头取水。当水量超过储水桶容量时，会从排污管流入下水道，这同时也对过滤层进行了清洗。利用此净化系统可以将污水进一步简单的处理，并且可以利用处理过的水进行拖地，冲洗，浇花等一系列活动。这样，我们就能把以前无法很好利用起来的水二次利用，节约了水资源，促进全球生态环保的发展。3、 任务和翠苑一区的管理人员先打好招呼，召开一次关于我们本次方案的实施计划，并且邀请社区有兴趣的人士，和他们进行交流，如哪家有意愿，我们可以在沟通，并且把我们实施过程中所需要做的一些事情做好交流，保证施工的合理性及顺利性。同时，我们在施工前要做好该家用户平时的用水情况，并且每隔一段时间进行数据分析，公
10、示。4、 可行性分析1） 专业知识作为环境专业的大二学生，通过仪器分析、环境监测等课程的学习，我们团队已具备对家庭生活污水的检测、处理等相关知识。我们团队的所有成员都参加过暑期社会实践、创新实验等各类活动，具备足够的动手能力。在文献资料的检索上，我们也有自己的心得，校图书馆的数字资源是我们可靠地后盾。2） 时间安排本学期我班的课程集中在一周的前三天，在工作日就有周二下午，周四全天、周五下午这三个空闲时段，再加上周末两天，时间是非常宽裕的。再加上本学期课程以实验课为主，没有太多的作业，我们有足够的时间和精力来操作方案。3） 人力资源我们团队所在的环境学院和翠苑一区有长期的合作，社团、班级经常前去
11、开展活动，这无疑是一个良好的基础。团队负责人经常与该社区的各级干部打交道，他们会很乐于为我们提供帮助。学院负责学生工作的宋志军老师及各专业课导师很支持我们的活动，他们表示，如果我们在技术上遇到难题，可随时向他们请教。本团队成员大多是学院各学生组织负责人，必要的时候，可发动我院学生帮助我们。4） 物料设备 装置原理十分简单，所需材料也是普通建材，价格便宜。装置可根据放置的地方调整大小，十分便利。该装置有多种用途，在进水管上方加大漏斗还可用作雨水的收集。5） 资金基础所需使用的物料都是普通建材，预算在3万以内。6） 安全保障 装置的组装我们将请专业施工人员完成，在居民家中进行改造时，也会请专家评估
12、，确保安全。5、 预期效果此项目准备在翠苑一区首先试行，将有30户人家参与活动并从中受益。项目具有可推广性。可以普遍推广。节水效果明显，每月预计可节约120吨水。 6、 预算类别名称描述单价数量总价购买设备水龙头普通水龙头15元/个30个450元小结：购买材料胶带白色防水胶带5元/个50个250元导水管1塑料导水管20元/米150米3000 元过滤层二五纱布6元/平方米250平方米1500 元活性炭49元/千克80千克3920元石英砂380元/吨1吨380元麦饭石480元/吨480元陶瓷砂560元/吨560元铁皮0.5mm镀锌20元/平方米5000元悬空多孔板15元/平方米30平方米15540
13、元人工费用施工工人装置制作50元/个1500元 1500元总计：17490元三、 节水龙头推广1、 目的和意义根据调研结果显示，目前，在大多数家庭，都有安装节水抽水马桶，但并没有安装节水龙头。而很多家庭往往因为一些客观或主观的原因不能及时关上水龙头，导致部分水溢出浪费，这不仅使水白地流失，更间接导致了能源的浪费。鉴于上述现状，我们希望通过家庭设计安装一个定量取水装置取代原有的水龙头，使其在通过一定流量后自动关闭。这样可以使家庭节水的同时减少了不必要的水资源浪费。2、 任务3、 可行性分析自来水（自动）定量节水阀门是新一代成本低廉、实用性强的高科技产品，不用电和其它动力，只需将定量开关调到所要达
14、到出水量后，无论有无水时均可安全放心的离开，无论是水压高低或没有水时突然来水，在达到所定的出水量后会准确地自行关闭阀门，不会造成因疏忽导致的跑漏水情况，从而达到了既节省时间又节约能源的作用。它可以应用于家庭、厂矿、学校及企事业单位的生活用水设施。同时具备净化、碳化水功能。4、 产品介绍1） 替您“把守”很多时候会出现这种情况：季节性缺水或小区供水系统需要处理而导致的停水现象，所以物业通知居民：某日到某日将24小时供水改为定时供水。可是居民们每天都需要上班或送孩子上学，不可能为了等水而耽误工作。如果有了自来水（自动）定量节水阀门，它就可以根据使用者的需求来设定何时接水，并在达到预设水量后自动将水
15、龙头关闭。这样，不但替使用者接满了所需要的水，而且不会因为来水时间过长，出现跑水的现象。2） 帮您接水相信每个人都会遇上工作一天，拖着疲惫的身体回到家发现蓄水的容器中已经见底，却又不得不强忍着身体的酸痛将水接满。自来水（自动）定量节水阀门完全可以帮您解决这个问题，只要把需要水量以及时间调整设定完毕，就可以安心的去休息了，由节水阀门帮您把这个工作完成。3） 帮您防水您会不会遇上停水时忘记了关闭水龙头，等到来水时不仅自己家受到了损失，而且邻居也遭到殃及的情况呢？自己家的问题还没有得到妥善的处理，却还要对别人进行道歉或者赔偿。自来水（自动）定量节水阀门就能够按照主人最近一次设定的水量出水，从而更好的
16、掌握对水量的控制，将损失降到最低点。若以每日每个水龙头打水浪费5L计算，则一个月一个水龙头将流失约150L水，30户人家就是4.5吨水。若装上此产品，这些水就可以节省下来。6、 经费预算节水龙头150元/个4500元150元/天1人1天150元 150元 4650元四、 家庭智能IC水表推广在上一期节水方案评比中我小分队提出过家庭智能IC卡节水方案，并在社区调研中针对该方案对可行性进行过调查。可是在活动结束后写调研报告，查阅相关资料时候我们发现市场上已经出现与我小组方案类似的智能IC水表。具体的水表技术介绍如下：摘要：本文介绍了一种基于低功耗芯片PIC16F84的IC卡智能水表的设计，文中给出
17、了系统的硬件设计和软件设计。该IC卡水表具有低成本、低功耗、可靠性高等优点，可广泛应用于各城市供水系统。关键字：PIC16F84 IC卡智能水表1、 引言长期以来，自来水用户的用水量管理依靠人工抄表，然后由收费员到各家收费或各用户去银行交费。这种传统的收取水费的做法需要的工作人员多，费时、费力、效率低，常常出现用户欠费、迟缴或漏缴水费等问题。采用IC卡智能水表后，可以改变自来水收费及管理的现状，达到下列管理目标：1） 智能水表代替传统水表，用IC卡实现预付费，实现“先付费后用水”、持卡结算的理想管理模式，从根本上杜绝欠缴、迟缴、漏缴水费的现象，使自来水公司应收费用及时到位。2） 建立自来水公司
18、计算机信息管理网络系统，实现对自来水供应、自来水用户及自来水公司员工的科学化管理；建立完善的财务核算管理，使自来水公司的日常工作和管理流程化、自动化、科学化，提高自来水公司的服务质量和竞争力。3） 减轻工作人员的劳动强度，消灭（减少）现金交易，减少人为差错和杜绝贪污案件的发生。4） 提供方便的统计查询功能，便于全面、及时地了解情况，为决策提供依据。IC卡水表系统是由IC卡水表、通用IC卡及计算机收费管理网络组成，起核心是IC卡水表。2、 硬件设计IC卡计费水表主要由阀门、流量传感器、微处理器、IC卡读/写器、显示器及电源等组成，其硬件结构如图1所示。7） 微处理器为降低整个水表的功耗，微处理器
19、选用Microchip公司的低功耗芯片PIC16F84。该芯片工作于休闲状态时，耗电量仅为 级。另外，采用FLASH的串行存储芯片93C46作为数据存储器。93C46是一个串行的EEPROM，占用体积小，功耗低，且操作简单，主要用来存放IC卡识别字、发行密码及用水计量等数据，以作为水表识别与计计量的依据。8） 阀门对水表而言，阀门是被控对象，控制着进水的开/关状态。目前可控的阀门主要是电磁阀，但常规的电磁阀是靠电的通/断来控制阀门的开/关的，即要让阀门一直开着，就必须一直通电，因此耗电较大，不符合本水表低功耗的要求。因此，必须对现有的电平开关式电磁阀进行改进，采用双稳态电磁阀，即阀门开/关由电
20、脉冲来实现。使得对阀门开/关只需瞬时供电从而减少耗电量。9） 流量传感器流量传感器是水表中的传感器部分，是实现正确计量的基础。考虑到现有的模拟式水表中，旋翼式水表结构简单，测量范围宽，灵敏度高，外形尺寸小，精确度已被广大用户所接受；因此本水表的流量传感器还是基于模拟水表的旋翼式结构，而通过在叶轮上安装磁钢与微型干簧管等机构，将叶轮的旋转转换成电信号，以实现频率脉冲计数，进而实现水流量的计量。其耗电小，并保持了原有的结构简单、精确度高的优点。10） IC卡读/写器IC卡读/写器是IC卡水表的输入接口。当IC卡插入读/写器时，首先读入的是卡中的密码，以判断此IC卡的合法性；水表在判断了卡的合法性后
21、，读入所购水量并和水表内剩余水量累加，同时将卡上购水量单元清零；回写水表上用水量、剩余水量等信息，以便下次购水时自来水公司读取，实现水表信息的回馈功能。11） 显示器液晶显示器作为水表的输出接口，显示剩余水量、电池状态及开关状态等信息。它们的有效工作时间都比较短。用户看完后，没有必要让它一直显示；为此，可利用水表上的防水盖提供信号。即当盖子打开时，使它们进入工作状态；而当盖子盖上时，是它们停止工作，从而达到节电的目的。12） 供电电源本水表采用交/直两用电源。平时水表由交流电通过表内的小型变压器输出供电，而备用电池处于充电状态。一旦停电，水表就由内部备用电池供电。下图给出了智能水表主系统的原理图：图二 系统原理图3、 软件设计PIC16F84是Microchip公司的产品，具有低电压、低功耗、高速度、指令少、可反复擦写等优点，但是采用汇编语言的可移植性较差，故本系统采用可移植性较好的C语言编程。IC卡智能水表软件设计的关键是看门狗的初始化、进入睡眠及其唤醒等处理部分。从功能来看，有这样一些模块：IC卡接口模块（包括IC卡有效性判断及读/写IC卡）、阀门控制模块、流量脉冲、用水量处理模块及显示模块等。其框架如图三。图三 流程框图4、 结束语此模块硬件电路采用模块化的设计方法，可根据实际需要扩展系统的控制功能，目前该模块在实验室试验性能良好，有待于进一步应用
