（4G 联网云平台版 · 刷卡 + 扫码 + 分时控水）

一、前言

医疗机构住院病房是用水量大、管控要求高的典型场所。病房卫生间一般为独立房间，内设淋浴与洗手台盆，热水由院区集中热水系统（锅炉、空气源热泵或太阳能）统一供给，部分医疗机构采用楼顶 / 高位水箱供水，供水量有限。长期以来，病房热水"长流水"、忘关水、滥用热水等现象普遍，既造成水资源与能源浪费，也不利于后勤的精细化与量化管理。

本方案面向医疗机构病房卫生间用水管控场景，提出一套基于 4G 联网云平台的智能水控计费系统解决方案。方案以 IC 卡刷卡为主、手机扫码（微信 / 支付宝）为辅，通过"身份验证 + 分时控水"双重叠加控制，实现"刷卡 / 扫码才出水、拔卡即停水、非允许时段不供水"的精细化用水管理；同时依托云平台实现多区域远程管理、设备实时监控、参数一键下发与用水报表自动生成，兼顾节水效益、管理效率与使用便利性，可广泛适用于各类医疗机构的病房、公寓及独立房间用水场景。

二、需求与痛点分析

2.1 应用场景

病房卫生间为独立房间，内设淋浴花洒与洗手台盆，冷、热水管各一根进入房间，淋浴与台盆均为冷热水混水龙头。热水由院区集中热水系统统一供给。部分医疗机构采用楼顶 / 高位水箱供水，供水能力有限，用水高峰期易出现水量、水压不足，需要通过分时段错峰调度来保障各时段正常用水。

2.2 现状痛点

结合医疗机构病房用水的常见现状，普遍存在以下痛点：

1. 一机双控、故障影响面大：部分既有系统采用"一机双控"架构，1 台控制器同时控制淋浴混水阀与台盆电磁阀，任一路异常都可能影响另一路用水；

2. 缺乏分时控水能力：传统系统仅支持刷卡用水，无法按时段精细管控。在水箱供水能力有限的场景下，无法实现错峰调度，高峰时段易出现水量不足；

3. 故障排查困难：设备异常时分不清是阀体还是控制器的问题，需要逐间、逐阀排查测试，效率低、停机时间长；

4. 设备老化、故障率高：早期投用的设备运行多年，机械阀体易损、电源不稳定，故障率逐年上升，维修工作量大；

5. 网络与线路依赖强：老项目依赖既有通信线路，线路老化、断线会导致点位离线，排查修复成本高、不确定性大。

2.3 核心需求

1. 分时控水（核心目标）：按用水时段管控放水，分区、分时段错峰调度，配合水箱供水能力保障各时段用水；

2. 双重叠加管控：身份验证 + 时段管控两个条件全部满足才出水，非允许时段即便刷卡也不出水；

3. 双介质使用：IC 卡刷卡为主（断网可用、脱机运行），同时支持微信 / 支付宝扫码使用，无需办卡、随扫随用；

4. 联网云平台管理：设备远程监控、参数批量下发、云报表自动生成、小程序管理，摆脱对既有线路的依赖；

5. 故障可控可查：采用"单主机单阀"架构，设备异常可精准定位到具体阀体或控制器，排查简单明了；

6. 改造友好：可复用现场可用电磁阀、12V 电源线、卡机安装位置，减少施工量与投入；

7. 稳定可靠、便于维护：阀门迁移至房间热水总管安装，装在不显眼、不易被人为损坏的位置，出现问题便于维修。

三、系统总体方案

3.1 总体架构

系统采用「终端层 - 网络层 - 平台层」三级架构，层级清晰、部署灵活：

3.2 方案要点

• 分体式设计：水控主机（刷卡 / 彩屏显示）安装在卫生间墙面，电磁阀独立安装在房间热水总管上（吊顶内 / 水表箱内），两者通过线缆连接；

• 只控热水、冷水直通：阀门仅管控热水总管，洗手、马桶等冷水用水不受设备影响，符合"热水管控、冷水免费"的通行管理模式；

• 4G 联网免布线：主机内置 4G 全网通模块，插入流量卡即可直连云平台，无需布设通信线、不依赖院内网络与既有 485 线路；

• 双介质并行：IC 卡刷卡（离线可用）与手机扫码（微信 / 支付宝）在同一台设备上并行兼容，共用一套计费规则与账户体系。

3.3 双重叠加控制逻辑

系统采用"身份验证 + 时段管控"双重叠加控制逻辑，两个条件全部满足才可出水：

1. 身份验证：刷卡验证（IC 卡）或扫码验证（微信 / 支付宝小程序账户）通过后才能启动用水；

2. 时段管控：可设置允许用水的时间窗口，非允许时段验证通过也不出水。

四、核心功能设计

4.1 分时控水（核心功能）

针对水箱供水能力有限的场景，分时控水是本方案的核心建设目标，系统提供完整的分时控水能力：

• 每天四个独立时段：可分别配置允许 / 禁止用水时段，支持按时段批量放水；

• 批量与分区配置：支持批量整体设置，也支持按楼层、按分区独立配置用水时间段——可结合水箱供水能力，将各点位分区分批、错峰调度，避免高峰集中用水造成水量不足；

• 灵活调整、即改即用：时间参数后期可在云平台灵活调整，一键下发到全部水控主机，下发即生效；

• 本地执行、断网可用：配置下发后由主机本地执行，日常运行不依赖网络，断网期间已下发的时段管控照常执行；

• 时段 + 刷卡双重叠加：非允许时段即便刷卡也不出水；允许时段内也必须刷卡（或扫码）才能用水。

4.2 身份验证与账户体系

• 四钱包独立核算：在线现金、在线补贴、IC 卡现金、IC 卡补贴，消费优先扣补贴；

• 多租户独立运营：多院区 / 多项目共用一套平台，数据隔离；账户分组（子账户）与应用类型权限精准控制；

• 十六种卡类型：病人 / 陪护 / 医护人员 / 员工等不同人群可配置不同费率与权限。

4.3 用水管理功能

• 单次限时：单次刷卡 / 扫码最长使用时长可设（如 30 分钟），到点自动关阀，防止忘拔卡、忘结束造成长流水；

• 每日 / 每月限额限次：每人每天 / 每月用水上限，超出后停止供水；

• 插卡即用：插卡出水、拔卡停水，操作直观，适合病人、陪护使用；同时支持扫码免卡使用。

4.4 收费模式

系统支持多种收费模式，可按医疗机构管理要求灵活配置：

说明：计时收费在云平台配置费率即可，硬件不变；按用水量计费需另行增加流量计。同一套系统支持免费与收费模式切换，便于后期调整管理策略。

4.5 断网保障（三级回退）

云端版本支持三级回退模式：ID 卡在线消费 - IC 卡离线消费 - ID 卡信用消费——只要是有效用户账户（卡），在网络断网等各种异常情况下均可保证正常使用：

• 4G 信号正常：刷卡、扫码在线消费，数据实时上云；

• 4G 信号中断：IC 卡自动进入离线模式兜底，刷卡照常使用；扫码启动的订单按平台配置的离线策略执行；

• 网络恢复后：离线记录自动补传、账户自动同步，保证账目一致。

五、使用方式（刷卡 + 扫码双介质）

5.1 IC 卡刷卡使用（主用方式，断网可用）

• 刷卡（插卡）才出水、拔卡停水，一人一卡、用卡管控；

• 脱机运行：IC 卡为离线消费模式，4G 信号中断、云平台异常时刷卡照常使用，用水记录保存在主机内，联网后自动补传；

• 卡片安全：一卡一密、双层加密，金额多次备份；支持标准 IC 卡（Mifare 1）、CPU 卡、钥匙扣卡、手环卡等各类卡片；

• 支持脱机挂失与联机在线挂失；费率、余额等参数由云平台下发，设备本地执行。

5.2 手机扫码使用（微信 / 支付宝，本方案新增）

手机扫码为 4G 联网版的核心增值能力，使用者无需办卡、随扫随用：

1. 用户使用微信 / 支付宝扫描设备上的专属二维码（或搜索进入小程序），登录并绑定账户；

2. 小程序自动识别设备并展示使用规则（费率 / 可选用时长的界面由云平台配置）；

3. 用户按提示选择使用时长（或确认计费标准），点击启动，阀门打开出水；

4. 使用过程中小程序实时显示剩余时长 / 扣费情况，支持暂停、结束；

5. 使用结束（主动结束 / 到点 / 金额扣完）后自动关阀，生成使用记录，用户可在小程序查看历史记录与明细；

6. 支持手机端远程停止用水，未使用余额自动退还用户。

5.3 双介质兼容说明

同一台设备刷卡、扫码共用一套计费规则与账户体系，互不影响；扫码用户可与 IC 卡账户绑定统一管理。双介质设计兼顾两类使用人群：住院病人、陪护人员以刷卡为主（操作直观、断网可用）；未带卡人员、临时访客等可扫码即用，免办卡、免充值，提升使用便利性。

六、方案选型与对比

6.1 联网方式对比与选型

医疗机构水控系统的联网方式主要有 485 本地联网与 4G 联网两种，对比如下：

选型结论：本方案采用 4G 联网版——在满足"刷卡 + 分时控水"全部需求的基础上，增加手机扫码使用与云平台远程管理能力，同时彻底规避既有通信线路老化、断线的不确定性，施工更简单、后期维护更省心。

6.2 控制方式对比与选型

病房卫生间的阀门控制方式主要有两种，对比如下：

特别说明：既有系统常见的"一机双控"（1 台控制器控制淋浴 + 台盆两路）即类似方式三 B 的形态。本方案改用以单主机单阀为核心的方式二，正是为了从根本上解决"故障排查困难、分不清哪个阀体问题"的痛点——一台主机只控制一个电磁阀，设备异常可精准定位到具体阀体或控制器，排查直观、维护简单。

选定方式二的理由：

1. 与现场条件匹配：热水管从顶部向下布设、顶部预留热水阀门点位，具备将电磁阀迁移至顶部热水总管安装的条件，无需大范围改造管路；

2. 故障定位清晰：单主机单阀一一对应，异常直接定位到具体设备；

3. 阀门数量最少、成本最低：每间病房只需 1 个电磁阀（可优先迁移现场可用电磁阀），一台主机覆盖淋浴、台盆全部热水用水点；

4. 便于维修：阀门集中安装在顶部热水总管，出现问题便于维修，不必进入病房拆装；水控卡机保留在门口原安装位置，操作方便。

七、产品与设备配置

7.1 产品核心优势

• IP65 级防水：整机采用三层防水工艺（线路板防水喷涂 + 引出线焊接 + 硅胶密封 + 一体式密封壳体），专为浴室高湿环境设计；

• 工业级硬件平台：32 位高速 ARM 处理器，内置 128M Flash，支持 100 万发卡名单、10 万条脱机消费记录、50 万黑名单；

• 高清彩屏人机界面：65K 色 LCD 彩屏中文显示姓名、余额、倒计时等信息，余量不足蜂鸣提醒；

• 红外感应暂停：使用中可暂停出水、再次触发继续，暂停期间不扣费；

• 远程固件升级：支持 IAP 远程升级，功能迭代无需现场拆机；4G 联网版升级更便捷；

• 高可靠电源设计：低功耗 DC 电源设计，支持集中供电电源箱，电源线接反不会烧设备；

• 卡片安全：一卡一密、两层加密，金额多次备份，支持标准 IC 卡、CPU 卡、钥匙扣卡、手环卡；

• 阀门兼容性强：同时支持 DC12V 电磁阀、两线 / 三线电动球阀及标准流量计；

• 全链路加密：AES 加密与私有加密混合模式加密整个通信链路，多租户数据隔离。

7.2 主要设备配置

说明：

• 水控主机具体型号（插卡计时 TT / 插卡计量 TM / 两次刷卡 DT / DM 等）根据刷卡使用习惯与是否计量确定，推荐插卡型（插卡出水、拔卡停水，操作直观、节水效果最直接）；

• 改造项目现场现有电磁阀优先迁移复用，实际可复用数量以现场核查确定；

• 本方案不依赖既有通信线路；4G 信号覆盖情况安装前现场确认，个别信号较弱点位可调整安装位置。

八、安装施工方案

8.1 安装位置（安装方式 2-1）

• 阀门：卫生间顶部吊顶内热水总管上——在顶部切断原有热水总管，加装（迁移）电磁阀，下方管路直接直通；一般阀门暗装于吊顶内，或预留的水表箱内；

• 水控主机：卫生间门口原安装位置（或台盆旁墙面），操作方便、显示直观；

• 线路：复用 12V 电源线；阀门控制线沿吊顶 / 线管布线，管线通达吊顶顶部；无需通信线。

8.2 施工要点

1. 施工顺序：先做顶部热水总管切断、加装阀门的水路改造，测试不漏水后，再进行卡机安装与线路连接；

2. 阀门安装注意水流方向，方向装反将无法正常工作；安装阀门前冲洗管道，减少异物对阀门的影响；

3. 阀门及线路尽量安装在顶部高处，避免水直接淋到，提高产品使用寿命；

4. 卡机安装高度、位置执行标准施工要求（中心点距地 1.3m - 1.4m，远离金属水管 10cm 以上，保证读卡正常）；

5. 所有接线焊接牢固、防水处理，明装线管管口密封；施工由具备资质的弱电人员操作，严禁带电作业。

8.3 线路与供电检查

• 逐点核查 12V 供电电压与电源负载，确认供电可复用范围；负载偏大点位优化供电分区、增设电源或外接转换器；

• 确认各点位 4G 信号覆盖情况，信号弱点位调整安装位置；

• 既有通信线路不再接入使用，可保留作备用。

8.4 接线说明

4G 联网型主机接线：主机 + DC12V 电源 + 电磁阀（三路基本接线），通信引线悬空不接；未使用引线相互之间必须断开，严禁短路。

九、投入与运行费用

本节仅作费用结构说明，具体金额以实际报价为准。

9.1 一次性建设投入

• 4G 联网版与 485 本地联网版整体投入相差不大：水控主机为同系列 4G 联网型（价格差异小），施工内容相似（水路改造、卡机安装一致）；

• 4G 联网版免去通信线路接入与排查相关工作，现场施工更简单。

9.2 后续运行费用

• 4G 联网版：后续存在云平台使用费 + 4G 流量卡流量费（按年收取）；

• 485 本地联网版：无后续平台与流量费用。

9.3 综合对比与选择建议

• 按前三年周期综合评估：两方案总体费用相差不大；

• 三年之后：4G 联网版持续产生云平台服务费与流量费，485 本地联网版无后续费用；

选择建议：

1. 如需手机扫码使用、云平台远程管理，并希望摆脱通信线路老化风险、减少后期线路维护——推荐选择 4G 联网版（本方案）；

2. 如仅需刷卡管控、希望后期零运行费用、数据不出院——可选择 485 本地联网版。

十、实施与服务保障

10.1 实施流程

本方案按以下四个阶段推进：

第一阶段：方案与报价

确定联网方式、控制方式与设备清单，提交完整技术方案与工程报价。

第二阶段：现场复核

技术人员赴现场实地复核：管路情况、电源负载、卡机点位数量、阀门复用数量、4G 信号覆盖等实际工况，完成方案细化与工程量量化。

第三阶段：设备供货与施工安装

按确认清单供货（4G 联网型水控主机、补充阀门、云平台开通、流量卡、卡片等），按施工方案实施水路改造与设备安装，逐间调试联网。

第四阶段：调试、培训与验收

系统联调：刷卡、扫码、分时控水、断网兜底、报表生成逐项测试；对管理人员进行云平台 Web 后台与小程序操作培训；项目验收交付，进入售后服务期。

10.2 售后服务

• 保修期限：产品自销售之日起 12 个月免费保修（人为损坏、不当操作、不可抗力等非产品质量问题除外）；

• 技术支持：提供全程技术咨询与指导，授权经销服务商提供现场售后服务；

• 远程升级与运维：支持远程固件升级与远程故障排查；云平台设备在线状态实时监控，问题早发现、早处理；

• 云平台服务：平台统一运维、升级与安全保障（托管模式）；

• 培训交付：提供安装培训、云平台 / 小程序使用培训与项目验收支持。

结语

本方案以"分时控水 + 双重叠加管控 + 刷卡扫码双介质 + 4G 联网云平台"为核心，为医疗机构病房卫生间提供了一套完整、可落地的智能水控计费解决方案。方案兼顾节水效益、管理效率与使用便利，既适用于新建项目，也适用于既有系统的升级改造，可帮助医疗机构实现用水精细化、可视化、可量化管理，推动后勤智慧化转型。

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