CN102944268B - 一种带温度补偿的智能燃气表 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带温度补偿的智能燃气表，包括与主控模块电信号连接的采样传感器、温度传感器、压力传感器、显示模块以及电源模块；主控模块中包括补偿模块、金额预付/扣费模块。温度传感器/压力传感器用于检测燃气的实时温度/压力的数据；采样传感器用于将机械计数器的转动转化为脉冲电信号；主控模块用于接收实时温度/压力数据和脉冲信号，并通过补偿模块获取实时温度/压力下燃气流量的相应补偿参数，再将补偿参数发送给金额预付/扣费模块进行处理，最终将经过补偿的燃气单价通过显示模块向外进行直观显示。本发明能够向用户展示一个比较直观且精确的燃气使用燃气单价和剩余金额，不会造成工况和标况对应用气计量数据不统一的情况。
Description
技术领域
本发明涉及燃气计量技术领域，具体为一种机电一体化的燃气表计量装置，特别是一种具有温度补偿功能的智能膜式燃气表。
背景技术
我国纬度跨越较大，不同地区之间温度、压力也会有不小的差异。另外，对同一地区所处的不同季节，温度、压力也会有所不同。对于燃气公司来说，由于燃气的体积与温度以及压力密切相关，又因为温度、压力的不稳定，所以只能制定一个相对折中的燃气结算标准，即：燃气计量的标况为，温度20℃，绝对压力101.3kPa时的体积。但是，实际上膜式燃气表始终是在非标准状态下工作的，因此不可避免的会产生计量误差。这样就会造成在不同阶段，燃气公司和燃气用户分别受到损失。例如：在夏季，由于温度升高，燃气热胀，用户在现有标准下所用燃气是经过稀释的，燃气用户受到损失；而在冬季，由于温度降低，燃气冷缩，燃气公司在现有标准下所供给的燃气积是经过浓缩的，燃气公司受到损失。
针对上述问题，现有技术中所采用的技术方案分别有：
1、针对家用膜式燃气表的机械式温度补偿装置：在家用膜式燃气表机芯内增加温度敏感装置，对机芯的运动进行控制调整，使机芯计量精度发生改变。也就是说，通过改变机械机构进而调节燃气计量的补偿方法。此种方法虽然在一定程度上实现温度补偿，但补偿范围有限，且稳定性不够高，无法实现精确的补偿。
2、针对工商业燃气表的电子式温度、压力补偿装置：采用在机械式普通燃气表的基础上加装电子式温度、压力修正仪的方法，实时监控基表的运行状态，采集温度、压力数据，并对工况体积计量进行修正，得到准确的标况体积数据。这种方式虽然可以同时进行温度、压力补偿，且范围宽、精度高，但这种修正仪造价比较高。另外，此种方式产生出两种数值，即燃气用户是针对基表机械式计数器的工况累计气量读数，而燃气公司则是通过用电子液晶显示的标况累计气量读数，并以此读数进行收费。这样所产生的问题是，两种存在差异的读数容易引起用户对燃气公司收费标准的误解。
上述两种补偿手段均对气体体积的计量结果进行补偿，对于补偿后的计量精度还需要再检测。而对应的检测设备复杂，检测效率低，致使生产成本增高。综上所述，按照现有补偿手段无法达到令燃气用户以及燃气公司均满意的效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种带温度补偿的智能燃气表，能够通过系统对燃气的补偿，进而向用户提供一个精确的燃气单价。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是，一种带温度补偿的智能燃气表，包括表壳，表壳上设有进气口、出气口，进气口与表壳之间设有阀门；表壳的内部设有机械计数器，该机械计数器通过燃气在进气口与出气口之间的压力差进行转动计数；所述机械计数器上设置有采样传感器；所述表壳内设有温度传感器；所述表壳内设有与电源模块连接的主控模块，该主控模块中包括补偿模块、金额预付/扣费模块；所述表壳上设置有显示模块；所述温度传感器、所述采样传感器以及所述显示模块均与主控模块电信号连接；其中，温度传感器用于检测燃气的实时温度数据，并将该实时温度数据发送给主控模块；采样传感器用于将机械计数器的转动转化为脉冲信号，并将其传输给主控模块；主控模块用于接收实时温度数据和脉冲信号，并通过补偿模块获取实时温度下燃气流量的温度补偿参数，再将该温度补偿参数发送给金额预付/扣费模块进行处理，最终将经过温度补偿的燃气单价和剩余金额通过显示模块向外进行直观显示，显示模块还可向外显示实时温度。
进一步，所述补偿模块中预设的温度补偿参数以20℃为基准，温度每上升1℃，燃气单价降低3.4‰；温度每下降1℃，燃气单价提高3.4‰。
进一步，所述燃气表的气路上还设有压力传感器，压力传感器检测燃气的实时压力数据，并将该实时压力数据发送给主控模块；主控模块接收实时压力数据和所述脉冲信号，并通过补偿模块获取实时压力下燃气流量的压力补偿参数，再将该压力补偿参数与所述温度补偿参数共同发送给金额预付/扣费模块进行处理，最终将经过温度以及压力叠加补偿的燃气单价和剩余金额通过显示模块向外进行直观显示，显示模块还可显示实时温度和实时压力。
进一步，所述补偿模块中预设的压力补偿参数以101.3kPa为基准，压力每上升100Pa，燃气单价提高1‰；压力每下降100Pa，燃气单价降低1‰。
进一步，所述主控模块中还包括数据存储模块，显示模块以及数据存储模块之间通过电信号连接。其中，数据存储模块用于存储表内剩余金额、燃气单价信息、温度信息，显示模块用于查询及调取存储模块上的信息并向外显示。
进一步，所述阀门为电控阀门，电控阀门与主控模块连接，当金额预付/扣费模块中的预付金额扣减为零后，主控模块向电控阀门发出关闭信号，电控阀门关闭阀门停止供气。
进一步，所述表壳上设有IC卡插口，相应的设有IC卡读取模块，该IC卡读取模块与金额预付/扣费模块电信号连接。
与现有技术相比，本发明针对温度或温度以及压力传感器测得的相应参数，通过补偿模块的转换后，再由金额预付/扣费模块进行相应调整，最终在不改变体积计量结果的情况下，通过显示模块向用户展示一个比较直观且精确的燃气单价，同时显示模块还可以向用户展示预付余额以及实时温度。由于本发明仅针对温度以及压力传感器进行检测补偿即可，最终以燃气单价的补偿形式向用户展示，而不必对燃气表的其他结构进行变更，所以本发明的补偿检验设备结构简单、操作方便、效率高、并且对应的生产成本也较低。另外，由于本发明经过补偿向用户展示的是最终燃气单价，对燃气的气体计量结果未作改变，所以不会造成工况和标况对应燃气体积计量结果不统一的情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本明实施例一的结构示意图；
图3是本发明实施例二的结构示意图。
图中：1、下壳体，2、IC卡插口，3、机械计数器，4、显示模块，5、温度传感器，6、压力传感器，7、阀门，8、进气口，9、上壳体，10、主控模块，11、采样传感器，12、电源模块，13、补偿模块，14、金额预付/扣费模块，15、数据存储模块。
具体实施方式
本发明的核心思路是，通过设置相应的温度和压力的传感器以及对应的补偿模块，使燃气表在不同的温度以及压力状态下，针对燃气单价得进行相应补偿。以此为燃气公司以及用户提供一种比较公平合理的燃气收费标准。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，一种带温度压力补偿的智能燃气表，包括由上壳体9和下壳体1组成的表壳。表壳上设有一组进气口8和出气口，并且在进气口8与表壳之间设有阀门7。在表壳内部设有机械计数器3。燃气通过进气口8和阀门7进入燃气表，在进气口8与出气口之间压力差的推动下，燃气表计量传动机构实现运转。进而带动燃气表机械计数器3运转计量，机械计数表的现实板嵌于表壳上。
在机械计数器3上设置有采样传感器11。在燃气表上设置有温度传感器5以及压力传感器6。其中，温度传感器5可设置在表壳内的任意位置，只要能够准确测得实时温度即可；压力传感器6可设置在表壳内整个气路中的任意位置，只要能够准确测得实时压力即可。在表壳内部设有与电源模块12连接的主控模块10。在表壳上设置有显示模块4，该显示模块4可为液晶显示器。
由于表壳内可设置独立的温度传感器5，或是同时设置温度传感器5以及压力传感器6，所以现针对两种设置方式分别进行相应说明。
实施例一
参见图2，对于只设置有温度传感器5的燃气表，各模块的具体连接结构如下：主控模块10中包括补偿模块13、金额预付/扣费模块14。温度传感器5、采样传感器11以及显示模块4均与主控模块10电信号连接。其中，温度传感器5用于检测燃气的实时温度，并将该实时温度数据发送给主控模块10。采样传感器11用于将机械计数器3的转动转化为脉冲信号，并传输给主控模块10。主控模块10则用于接收实时温度数据和脉冲信号，并通过补偿模块13获取实时温度下燃气流量的温度补偿参数，再将该温度补偿参数发送给金额预付/扣费模块14进行处理，最终将补偿结果通过显示模块4向用户进行直观显示。补偿结果中包括有燃气单价、预付的剩余金额，还可以对所测的实时温度向用户进行展示。
在本实施例中补偿模块13中的温度补偿参数确定原理如下：
众所周知的是，在气体质量不变的情况下，气体压强、体积、温度满足理想气体状态方程:
式中p1、p2——1、2状态下的气体绝对压力，单位为：Pa；
V1、V2——1、2状态下的气体体积，单位为：m3；
T1、T2——1、2状态下的气体热力学温度，单位为：K。
在不考虑压力变化，即等压变化的前提下，温度补偿参数按以下公式进行：
V1/T1＝V2/T2得到：V2=V1*（T2/T1）
式中：V1----标准温度下的体积量（20℃）；
V2---工况温度下的体积量；
T1---标准温度（20℃）；
T2---工况温度。
（1）假设：Ｔ1＝20℃，Ｔ2＝Ｔ1＋△Ｔ＝20+1＝21℃
则：Ｔ2/Ｔ1＝（273.16+21）／（273.16+20）＝1.0034
气体体积V2＝1.0034*V1，即21℃时气体的体积较20℃时膨胀了3.4‰；
（2）假设：Ｔ1＝20℃，Ｔ2＝Ｔ1＋△Ｔ＝20-1=19℃
则：Ｔ2/Ｔ1＝（273.16＋19）／（273.16＋20）＝0.9966
气体体积V2＝0.9966*V1，即19℃时气体的体积较20℃时减小了3.4‰；
由上述可知，在不考虑压力变化时，温度以20℃为基准，温度每上升1℃，燃气单价应当降低3.4‰；温度每下降1℃，燃气单价应当提高3.4‰。
实施例二
参见图3，对于阀门7上同时设置有温度传感器5和压力传感器6的燃气表，各模块的具体连接结构如下：主控模块10中包括补偿模块13、金额预付/扣费模块14。温度传感器5、压力传感器6、采样传感器11以及显示模块4均与主控模块10电信号连接。其中温度传感器5针对燃气所处实时温度进行检测，压力传感器6针对燃气所处的实时压力进行检测。并将该实时温度数据以及实时压力数据发送给主控模块10。主控模块10接收实时温度数据、实时压力数据和采样传感器11发出的脉冲信号，并通过补偿模块13获取温度补偿参数以及压力补偿参数，再将上述两个补偿参数共同发送给金额预付/扣费模块14进行处理，最终将经过叠加补偿的燃气单价、预付剩余金额、实时温度以及实时压力通过显示模块4向用户进行直观显示。
在本实施例中补偿模块13中的压力补偿参数确定原理如下：
同样是在气体质量不变的情况下，气体压强、体积、温度满足理想气体状态方程:
式中p1、p2——1、2状态下的气体绝对压力，单位为：Pa；
V1、V2——1、2状态下的气体体积，单位为：m3；
T1、T2——1、2状态下的气体热力学温度，单位为：K。
在不考虑温度变化，即等温变化的前提下，压力补偿参数按以下公式进行：
P1*V1/=P2V2得到：V2=V1*（P1/P2）
式中：V1----标准压力下的体积量（101.325kPa）；
V2---工况压力下的体积量；
T1---标准压力（101.325kPa）；
T2---工况压力。
（1）假设供气的表压力：P1＝2000Pa，增加到P2＝P1＋△Ｐ＝2000+100＝2100Pa
标准大气压（1atm）的值在一般计算中常取101.3kPa＝101300Pa
则：P1/P2＝（101300+2000）／（101300+2100）=0.999
气体体积V2＝0.999*V1，即2000Pa供气压力时的气体体积在2100Pa时被压缩了1‰；
（2）假设供气的表压力：P1＝2000Pa，P2＝P1＋△Ｐ＝2000-100=1900Pa
则：P1/P2＝（101300+2000）／（101300+1900）=1.001
气体体积V2＝1.001*V1，即2000Pa供气压力时的气体体积在1900Pa时体积膨胀了1‰；
由上述可知，在不考虑温度变化，压力以101.300kPa为基准，压力每上升100Pa，燃气单价应当提高1‰；压力每下降100Pa，燃气单价应当降低1‰。
通过上述两个实施例可以看出，本发明通过单独设置温度传感器5，和共同设置温度传感器5以及压力传感器6，均可实现对燃气单价的补偿。该补偿方式是在不改变燃气表自身结构的情况下，通过对各方测得的数据进行处理，最终得到精确的补偿结果。由于这一结果是以燃气单价以及预付剩余金额向用户显示，与燃气所用体积的计量结果无关，所以更容易被用户所接受。
对于本发明来说，在进行金额预付的使用可以采用IC卡充值。针对这一点，可在表壳上设置IC卡插口2，相应的设有IC卡读取模块，该IC卡读取模块与金额预付/扣费模块14电信号连接。以此实现通过IC卡预付燃气费的目的。
为了方便用户查询历史燃气清单，主控模块10中还包括数据存储模块15，显示模块4以及数据存储模块15之间通过电信号连接。其中，数据存储模块15用于存储表内剩余金额、单价信息和温度信息，显示模块用于调取存储模块上的信息以实现用户查询。
为了保障燃气公司的利益，避免用户在预付金额使用完后继续使用燃气，所以将阀门7设置为电控阀门。该电控阀门与主控模块10连接，当金额预付/扣费模块中的预付金额扣减为零后，主控模块10向电控阀门发出关闭信号，电控阀门关闭停止供气。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种带温度补偿的智能燃气表，包括表壳，表壳上设有进气口、出气口，进气口与表壳之间设有阀门；表壳的内部设有机械计数器，该机械计数器通过燃气在进气口与出气口之间的压力差进行转动计数；所述机械计数器上设置有采样传感器；其特征在于：所述表壳内设有温度传感器；所述表壳内设有与电源模块连接的主控模块，该主控模块中包括补偿模块、金额预付/扣费模块；所述表壳上设置有显示模块；所述温度传感器、所述采样传感器以及所述显示模块均与主控模块电信号连接；其中，温度传感器用于检测燃气的实时温度数据，并将该实时温度数据发送给主控模块；采样传感器用于将机械计数器的转动转化为脉冲信号，并将其传输给主控模块；主控模块用于接收实时温度数据和脉冲信号，并通过补偿模块获取实时温度下燃气流量的温度补偿参数，再将该温度补偿参数发送给金额预付/扣费模块进行处理，最终将经过温度补偿的燃气单价和剩余金额通过显示模块向外进行直观显示，显示模块还可向外显示实时温度，所述温度补偿参数包括工况温度下体积较标准温度下体积的膨胀度或缩减度；所述补偿模块中预设的温度补偿参数以20℃为基准，温度每上升1℃，燃气单价降低3.4‰；温度每下降1℃，燃气单价提高3.4‰；
所述燃气表的气路上还设有压力传感器，压力传感器检测燃气的实时压力数据，并将该实时压力数据发送给主控模块；主控模块接收实时压力数据和所述脉冲信号，并通过补偿模块获取实时压力下燃气流量的压力补偿参数，再将该压力补偿参数与所述温度补偿参数共同发送给金额预付/扣费模块进行处理，最终将经过温度以及压力叠加补偿的燃气单价和剩余金额通过显示模块向外进行直观显示，显示模块还可显示实时温度和实时压力；所述补偿模块中预设的压力补偿参数以101.3kPa为基准，压力每上升100Pa，燃气单价提高1‰；压力每下降100Pa，燃气单价降低1‰。
2.如权利要求1所述的智能燃气表，其特征在于：所述主控模块中还包括数据存储模块，显示模块以及数据存储模块之间通过电信号连接，其中，数据存储模块用于存储表内剩余金额、燃气单价信息、温度信息，显示模块用于查询及调取存储模块上的信息并向外显示。
3.如权利要求1所述的智能燃气表，其特征在于：所述阀门为电控阀门，电控阀门与主控模块连接，当金额预付/扣费模块中的预付金额扣减为零后，主控模块向电控阀门发出关闭信号，电控阀门关闭阀门停止供气。
4.如权利要求1所述的智能燃气表，其特征在于：所述表壳上设有IC卡插口，相应的设有IC卡读取模块，该IC卡读取模块与金额预付/扣费模块电信号连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 610052 Sichuan city of Chengdu province Chenghua District Development Zone Longtan urban industrial into relief road No. 1 Patentee after: SICHUAN HAILI INTELLIGENT & TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 610052 Sichuan city of Chengdu province Chenghua District Development Zone Longtan urban industrial into relief road No. 1 Patentee before: Sichuan Haili Intelligent & Technology Co., Ltd. |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Cao Lijun Inventor after: Ma Chenglong Inventor after: Xu Zhen Inventor after: Wei Dong Inventor after: Zhou Zejiang Inventor after: Pan Dazhong Inventor after: Fang Xuelin Inventor before: Cao Lijun Inventor before: Ma Chenglong Inventor before: Xu Zhen Inventor before: Wei Dong |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |