ในกระบวนการออกแบบ มาตรวัดน้ำแบบเติมเงินจะนำกลไกการรักษาความปลอดภัยไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร เช่น การป้องกันการโจมตีด้วยแม่เหล็ก การเชื่อมต่อแบบย้อนกลับ และการงัดแงะ

วิศวกรรมที่มีความแม่นยำสำหรับการป้องกันการโจมตีด้วยแม่เหล็ก

ความสามารถในการโจมตีด้วยแม่เหล็กเป็นสิ่งสำคัญยิ่งในการรับรองความถูกต้องและความสมบูรณ์ของการสูบจ่ายน้ำ การโจมตีด้วยแม่เหล็กเกี่ยวข้องกับการใช้แม่เหล็กแรงสูงภายนอกเพื่อรบกวนไดรฟ์คัปปลิ้งแม่เหล็กของมิเตอร์หรือเซ็นเซอร์ฮอลล์ ส่งผลให้การวัดหยุดหรือแม่นยำ PPM ขั้นสูงใช้วิธีการแบบหลายชั้นเพื่อตอบโต้ภัยคุกคามเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ:

1. เทคโนโลยีการป้องกันและแยกสนามแม่เหล็ก

• กรอบป้องกันโลหะ: วัสดุที่มีการซึมผ่านสูง เช่น Permalloy หรือโลหะผสมแม่เหล็กแบบอ่อนถูกนำมาใช้เพื่อสร้างกรอบป้องกันรอบๆ องค์ประกอบการตรวจจับที่ละเอียดอ่อนและส่วนประกอบแม่เหล็ก เกราะป้องกันนี้จะดูดซับและเปลี่ยนทิศทางสนามแม่เหล็กภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันไม่ให้ทะลุและส่งผลกระทบต่อเซ็นเซอร์ภายใน

• โครงสร้างไดรฟ์แบบไม่มีแม่เหล็ก: การใช้วิธีส่งผ่านแบบไม่มีแม่เหล็ก เช่น เทคโนโลยีการอ่านโดยตรงด้วยอินฟราเรดหรือเลเซอร์ จะช่วยขจัดเส้นทางการรบกวนจากแม่เหล็กภายนอกโดยพื้นฐาน ซึ่งจะแยกการเคลื่อนไหวทางกลของมิเตอร์ออกจากการรับสัญญาณของส่วนประกอบการวัดแสง

2. การตรวจสอบและแจ้งเตือนความแรงของสนามแม่เหล็ก

• อาร์เรย์เซ็นเซอร์ฮอลล์คู่: มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ฮอลล์หรือเซ็นเซอร์ต้านทานสนามแม่เหล็กหลายตัวในตำแหน่งที่สำคัญ เช่น ใกล้เซ็นเซอร์การไหล ในขณะที่ชุดหนึ่งใช้สำหรับการวัดการไหลปกติ ส่วนอีกชุดหนึ่งใช้สำหรับการตรวจสอบความแรงของสนามแม่เหล็กโดยรอบโดยเฉพาะ

• การเปรียบเทียบเกณฑ์และการล็อค: เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจสอบตรวจพบความแรงของสนามแม่เหล็กที่เกินเกณฑ์ความปลอดภัยที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (โดยทั่วไปคือหลายพันเกาส์) ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ของมิเตอร์จะกระตุ้นเหตุการณ์สัญญาณเตือนแม่เหล็กทันที ระบบดำเนินการดังต่อไปนี้:

  • การปิดวาล์วควบคุมภายในทันทีทำให้การจ่ายน้ำหยุดชะงัก

  • บันทึกเหตุการณ์ต้านแม่เหล็กโดยละเอียด (รวมถึงเวลาที่เกิดขึ้น ระยะเวลา และความเข้มของสนามแม่เหล็กสูงสุด) จะถูกบันทึกไว้ในหน่วยความจำของมิเตอร์

  • มิเตอร์จะยังคงอยู่ในสถานะล็อคแม้ว่าจะขจัดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กแล้วก็ตาม โดยต้องใช้คีย์หรือคำสั่งเฉพาะที่ออกจาก Head-End System (HES) เพื่อคืนแหล่งจ่าย

การวัดและการป้องกันการไหลย้อนกลับ

มิเตอร์ที่ติดตั้งถอยหลังหรือจงใจกลับการไหลของน้ำอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการสูบจ่ายหรือกลับข้อมูลได้ การออกแบบ PPM ระดับมืออาชีพต้องมีกลไกป้องกันการไหลย้อนกลับที่เชื่อถือได้:

1. เช็ควาล์วเชิงกลแบบรวม

• เช็ควาล์วกันกลับจะติดตั้งอยู่ภายในทางเข้าหรือทางออกของมิเตอร์ โครงสร้างทางกลล้วนๆ นี้ช่วยให้แน่ใจว่าน้ำสามารถไหลไปในทิศทางที่ต้องการเท่านั้น หากน้ำพยายามไหลย้อนกลับ เช็ควาล์วจะปิดทันที เพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับผ่านห้องสูบจ่ายทางกายภาพ

2. เซนเซอร์วัดการไหลแบบสองทิศทาง

• ใช้เทคโนโลยีการวัดแสงขั้นสูง เช่น เครื่องวัดอัตราการไหลล้ำเสียง ซึ่งมีความสามารถในการตรวจจับแบบสองทิศทางโดยธรรมชาติ เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถระบุทิศทางการไหลของน้ำได้อย่างแม่นยำ

• หากระบบตรวจพบทิศทางการไหลตรงกันข้ามกับการกำหนดค่าปกติ:

  • สามารถกำหนดค่ามิเตอร์ให้ดำเนินการสูบจ่ายต่อไปได้ (เพื่อให้มั่นใจว่ายังมีการใช้ย้อนกลับอยู่ด้วย)

  • นโยบายที่เข้มงวดกว่าคือส่งสัญญาณเตือนการไหลย้อนกลับทันทีและปิดวาล์วควบคุม เพื่อป้องกันการใช้น้ำโดยไม่ได้รับอนุญาต

  • เวลาและระยะเวลาของเหตุการณ์การไหลย้อนกลับจะถูกบันทึกไว้ในบันทึกเหตุการณ์

3. ลอจิกซอฟต์แวร์และการตรวจสอบข้อมูล

• ไมโครคอนโทรลเลอร์จะตรวจสอบข้อมูลอัตราการไหลอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าองค์ประกอบการวัดจะกลับด้านทางกายภาพ แต่ตรรกะของซอฟต์แวร์สามารถวิเคราะห์เฟสหรือลำดับของสัญญาณเซ็นเซอร์เพื่อกำหนดทิศทางการไหลที่แท้จริงได้ สัญญาณใดๆ ที่ไม่สอดคล้องกับทิศทางการไหลที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจะถูกทำเครื่องหมายว่าเป็นความผิดปกติ ซึ่งจะกระตุ้นให้เกิดการล็อคเพื่อความปลอดภัย

กลไกป้องกันการงัดแงะและการบุกรุกทางกายภาพ

กลไกป้องกันการงัดแงะได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันผู้ใช้จากการเปิดปลอกมิเตอร์อย่างผิดกฎหมาย การปรับเปลี่ยนวงจรภายใน หรือยุ่งเกี่ยวกับส่วนประกอบการสูบจ่าย จึงรับประกันความสมบูรณ์ของอุปกรณ์

1. สกรูซีลปลอกและสกรูรักษาความปลอดภัย

• ซีลแบบครั้งเดียวหรือสติกเกอร์ช่องว่าง: จุดเชื่อมต่อ รูสกรู และฝาปิดช่องใส่แบตเตอรี่ทั้งหมดบนตัวเรือนมิเตอร์จะถูกปิดผนึกด้วยซีลแบบครั้งเดียว ตะกั่วซีลป้องกันการงัดแงะ หรือสติกเกอร์โมฆะแรงยึดเกาะสูง ความพยายามในการถอดแยกชิ้นส่วนทางกายภาพใดๆ ส่งผลให้ผนึกแตก ทิ้งหลักฐานไว้ชัดเจน

• สกรูรักษาความปลอดภัยแบบพิเศษ: ใช้สกรูที่ออกแบบเป็นพิเศษ เช่น สกรูแบบพินอินทอร์กซ์หรือแบบขันแน่นทางเดียว สกรูเหล่านี้ต้องใช้เครื่องมือพิเศษในการถอด ซึ่งเพิ่มความยากในการถอดแยกชิ้นส่วนโดยไม่ได้รับอนุญาตอย่างมาก

2. การตรวจจับการเปิดฝาครอบ

• สวิตช์แบบไวต่อแสงหรือไมโครสวิตช์: ไมโครสวิตช์หรือโฟโตรีซีสเตอร์จะถูกจัดวางอย่างมีกลยุทธ์ภายในพื้นผิวรอยต่อระหว่างฝาครอบด้านบนของมิเตอร์และโครงด้านล่าง

• เมื่อฝาครอบด้านบนถูกยกขึ้นหรือถอดออก สถานะของไมโครสวิตช์จะเปลี่ยนไปหรือความเข้มของแสงจะเปลี่ยน ส่งผลให้ไมโครคอนโทรลเลอร์รับรู้เหตุการณ์การบุกรุกของฝาครอบที่เปิดอยู่ทันที

  • ระบบจะบันทึกเหตุการณ์ที่เปิดฝาครอบทันทีและล็อคมิเตอร์

  • วาล์วจะปิดจนกว่าช่างเทคนิคจะทำการตรวจสอบถึงสถานที่ และเคลียร์สัญญาณเตือนโดยใช้เครื่องมือหรือกุญแจเฉพาะ

3. ช่องใส่แบตเตอรี่อิสระและการป้องกันแบบเข้ารหัส

• ช่องแบตเตอรี่แบบแยก: ช่องใส่แบตเตอรี่ได้รับการออกแบบให้เป็นพาร์ติชันอิสระ แยกออกจากวงจรวัดแสงและควบคุมหลัก ซึ่งจะช่วยป้องกันการเข้าถึงแผงวงจรหลักแม้ว่าจะเปลี่ยนแบตเตอรี่ก็ตาม

• การปกป้องข้อมูลการสูญเสียพลังงาน: การใช้ Ferroelectric Random-Access Memory (FRAM) หรือเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลแบบไม่ลบเลือน EEPROM ช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลที่สำคัญทั้งหมด (เช่น ความสมดุล การใช้งานสะสม และบันทึกเหตุการณ์) จะถูกเก็บไว้อย่างถาวรในระหว่างการสูญเสียพลังงานหรือความพยายามทำลายทางกายภาพ ป้องกันการล้างข้อมูล

การจัดการความปลอดภัยแบบบูรณาการและการตรวจสอบข้อมูล

กลไกความปลอดภัยทางกายภาพทั้งหมดที่มีรายละเอียดข้างต้นเชื่อมโยงอย่างซับซ้อนกับระบบบันทึกเหตุการณ์ภายในของมิเตอร์ การทำงานที่ผิดปกติใดๆ (การโจมตีด้วยแม่เหล็ก การไหลย้อนกลับ การเปิดฝาครอบ แบตเตอรี่ต่ำ ฯลฯ) จะถูกบันทึกอย่างแม่นยำ เพื่อรอการส่งข้อมูลไปยัง Head-End System (HES) ของยูทิลิตี้ในระหว่างรอบการสื่อสารถัดไป ความสามารถในการตรวจสอบข้อมูลที่ครอบคลุมนี้เป็นองค์ประกอบสำคัญของกลยุทธ์การรักษาความปลอดภัยของ PPM โดยให้หลักฐานที่หักล้างไม่ได้สำหรับการวินิจฉัยในภายหลังและการขอความช่วยเหลือทางกฎหมาย