CN103299164B - 防欺诈的燃料分配器流量计传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于检测因篡改燃料流量计而导致的欺诈的方法和系统。根据一种实施方式，该方法包括提供用于测量液体燃料流量的燃料流量计。该流量计具有至少一个支撑转子的轴。该方法进一步包括提供具有旋转位移传感器的流量计。而且，该方法包括测量所述轴在第一次加燃料交易结束时的第一角度位置以及测量所述轴在第二次加燃料交易开始时的第二角度位置。最后，该方法包括计算指示所述轴的第一和第二角度位置的数据，以确定是否发生了欺诈。

Description

防欺诈的燃料分配器流量计传感器

技术领域

本发明总体上涉及燃料分配器。更具体而言，本发明涉及因篡改与燃料分配器配套的燃料流量计而导致的欺诈的检测与防范。

背景技术

处于零售服务站环境中的燃料分配器包括测量加燃料时的燃料体积流量的流量计。这种流量计通常应符合要求高精度水平的度量衡规章要求。这能确保用户在购油时不会被过高收费或过低收费。通常，可以使用容积式流量计或间接式流量计来实现此目的。

在现代化服务站的燃料分配器中，控制系统处理由位移传感器产生的信号，以监控输送到用户的车辆中的燃料量。用于此目的的一种位移传感器称为脉冲发生器。脉冲发生器通常是可变磁阻传感器，该可变磁阻传感器可操作性地连接到流量计，以测量流量计轴的旋转。在加燃料过程中，加燃料操作导致该轴旋转，使脉冲发生器产生一个脉冲序列。每个脉冲代表通过流量计的已知油量(例如0.001加仑)。

但是，还有其它类型的传感器用于感测各种流体的流量，包括磁传感器和光学传感器。磁传感器通常包括与流量计轴结合并随其旋转的一个或多个磁体。在某些传感器中，磁体可以布置在一圆盘上，该圆盘通过螺纹孔附接在流量计轴的端部，并与轴的纵向轴线对准。磁传感器还包括用于检测轴的旋转速度和方向的磁通检测装置，例如霍尔效应传感器。

光学传感器通常包括具有透明图案的圆盘和构成若干同心轨道的不透明扇区。圆盘旋转通过读取头，该读取头可包括光源、掩膜和光电检测器。读取头的光电检测器输出当圆盘旋转时到达其表面的光强，从而提供指示圆盘运动的信号。

已进行了各种尝试来干扰燃料流量计上的位移传感器，以修改计算的加燃料量。例如，不诚实的用户可在加燃料交易之前从燃料流量计断开传感器(或传感器的某个部件)。此外，不诚实的用户可禁用燃料分配器或位移传感器的电子装置，或者同时禁用燃料分配器和位移传感器的电子装置，并强行通过燃料流量计加燃料。

发明内容

根据一个方面，本发明提供一种检测因篡改燃料流量计而导致的欺诈的方法。该方法包括提供用于测量液体燃料流量的燃料流量计的步骤。该流量计具有至少一个支撑转子的轴。该方法进一步包括提供具有旋转位移传感器的流量计。而且，该方法包括记录指示所述轴在第一次加燃料交易结束时的第一角度位置的数据以及记录指示所述轴在第二次加燃料交易开始时的第二角度位置的数据。最后，该方法包括比较指示所述轴的第一和第二角度位置的数据，以确定是否存在差异。

根据另一个方面，本发明提供一种燃料流量计，该燃料流量计包括支撑至少一个转子的轴。该燃料流量计还包括旋转位移传感器，所述旋转位移传感器包括至少一个传感元件、处理器和存储器。该位移传感器适于在第一次加燃料交易完成时将指示轴的角度位置的第一数据储存在所述存储器中。该位移传感器还适于在第二次加燃料交易开始时产生指示轴的角度位置的第二数据。最后，该处理器适于比较第一和第二数据，以确定是否存在差异。

在另一方面，本发明提供一种燃料分配器，该燃料分配器包括具有控制系统存储器和内部燃料流管的控制系统，该内部燃料流管适于连接至从大容量储罐(例如地下储罐)至喷嘴的燃料流动路径。该燃料分配器还包括具有轴的燃料流量计，其中，所述燃料流量计沿燃料管布置。而且，该燃料分配器还包括与燃料流量计结合并与控制系统通信的旋转位移传感器，其中，该位移传感器包括位移传感器存储器。该位移传感器适于确定指示轴的角度位置的数据，指示角度位置的数据存储在控制系统存储器和位移传感器存储器中。

根据另一个方面，本发明提供一种燃料流量计，该燃料流量计包括支撑至少一个转子的轴和包含处理器和存储器的旋转位移传感器。该位移传感器包括光学编码器，该光学编码器适于在轴每转一圈时输出预期数目的位置信号和一个或多个基准信号。而且，该位移传感器适于将指示位置信号的数据和所述的一个或多个基准信号存储在存储器中。最后，该位移传感器适于将在第一次加燃料交易结束前接收到基准信号之后接收的第一位置信号数目和在第二次加燃料交易开始后接收的第二位置信号数目与预期的位置信号数目进行比较，以确定是否发生了欺诈。

根据另一方面，本发明提供一种检测因篡改燃料流量计而导致的欺诈的方法。该检测欺诈的方法包括提供用于测量燃料流量的燃料流量计，该流量计具有外壳和至少一个支撑转子的轴。另外，该方法还包括提供带有旋转位移传感器的流量计，该旋转位移传感器具有外壳和轴。而且，该方法还包括在流量计轴和旋转位移传感器轴之间提供第一联接器。值得注意的是，在从流量计外壳上拆卸旋转位移传感器时，第一联接器操作成使旋转位移传感器轴和流量计轴中的一个相对于旋转位移传感器轴和流量计轴中的另一个转动。

附图说明

下面在参照附图的说明中阐述本发明的完整公开内容，包括针对本领域普通技术人员的最佳方式。

图1是根据本发明的一种实施方式的示例性燃料分配器的透视图。

图2是图1所示的根据本发明的一种实施方式的燃料分配器的内部燃料流部件的示意图。

图3是根据本发明的一种实施方式的控制系统、流量计和位移传感器之间的关系的示意图。

图4是图3所示的根据本发明的一种实施方式的部件的操作流程图。

图5是根据本发明的一种实施方式的容积式流量计的示意性截面图。

图6是根据本发明的一种实施方式的具有光学位移传感器的燃料分配器流量计的操作流程图。

图7A是根据本发明的一种实施方式的流量计和位移传感器之间的联接器以及它们的各自的轴的局部截面图。

图7B是图7A所示的流量计的局部顶视图。

图7C是图7A所示的位移传感器的底视图。

图7D是图7A所示的流量计轴的顶视图。

图7E是图7A所示的编码器轴的底视图。

在本说明中重复使用的标号意指代表本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

下面将详细参照本发明的优选实施方式，附图中示出优选实施方式的一个或多个示例。所提供的每个示例仅用于解释本发明，不限制本发明。实际上，本领域的专业技术人员应当明白的是，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，可以对本发明做出各种修改和变化。例如，作为一种实施方式的一部分示出或描述的特征也可用在另一种实施方式中，从而产生又一种实施方式。因此，本发明涵盖归入所附权利要求和其等效内容的范围之内的这种修改和变化。

本发明的实施方式涉及因篡改与燃料分配器配套的燃料流量计而导致的欺诈的检测与防范。总体而言，该燃料流量计包括能够确定流量计的绝对轴角的旋转位移传感器。例如，在每次加燃料交易结束时，指示轴角的数据可以存储在一个或多个存储装置中。然后，在新的交易开始时，或者在燃料分配器上电时，例如可以运行一种算法来确定当前轴角。然后，该算法可以比较检测的轴角与上一次存储在存储器中的轴角。如下文所述，若在指示轴角的数据存储在存储器中的时刻和运行该算法的时刻之间发生了欺诈，则当前轴角会与上一次存储的轴角不同。在该情况下，可以采取适当的手段向操作员发出警报，警告已发生了欺诈，例如，可以产生报警或禁用燃料分配器。

可以设想，本发明可与多种类型的旋转位移传感器结合使用。因此，在下文中，术语“位移传感器”包括将轴的角度位置转换为能够被检测并被进一步处理的模拟或数字信号的任何装置。该术语包括但不局限于任何类型的非接触式旋转位置传感器或编码器。在优选实施方式中，旋转位移传感器是绝对传感器。而且，如下文中详述，本发明可与容积式燃料流量计和间接式燃料流量计结合使用。

现在，请参阅图1，图1是根据本发明的一种实施方式的示例性燃料分配器10的透视图。例如，燃料分配器10可为Gilbarco Inc.of Greensboro，N.C.，U.S.A销售的燃料分配器。但是，本领域的专业技术人员能够理解，本发明可与任何燃料分配器中的流量计结合使用。

燃料分配器10包括外壳12以及从外壳12延伸而出的至少一条燃料软管14。燃料软管14终止于手动操作式喷嘴16，该喷嘴16适于插入车辆燃料箱的加燃料孔中。喷嘴16包括燃料阀。在外壳12内还布置有各种燃料输运部件(fuel handling component)，例如阀门和仪表。正如人们所熟知的，这些燃料输运部件允许从地下管道接收燃料，并通过软管14和喷嘴16输送到车辆的燃料箱中。

燃料分配器10具有用户界面18。该用户界面18可包括显示加燃料量和加燃料价格的信息显示装置20。而且，该用户界面18可包括媒体显示装置22，以向用户提供除了基本交易功能外的广告、推销和多媒体展示内容。燃料分配器提供的图形用户界面允许用户在燃料分配器上购买除了燃料之外的商品和服务。燃料分配器优选还包括支付卡读取器，以允许用户在燃料分配器上支付燃料费用。

图2是燃料分配器10的示例性内部燃料流部件的示意图。总体而言，燃料可从地下储罐(UST)经由主燃料管24(如人们所熟知的，该主燃料管可为具有二次安全壳的双壁管)输送至燃料分配器10和喷嘴16，以实现注燃料。White等人的美国专利6,435,204中示出了一种示例性的地下燃料输送系统，该专利的全部内容通过引用结合在本文中。在很多情况下，使用与UST配套的潜油透平泵(STP)向燃料分配器10泵送燃料。但是，某些燃料分配器在外壳12内可配有泵和电机，以便将燃料从UST吸向燃料分配器10。

主燃料管24可首先经由剪切阀26通入外壳12。如人们所熟知的，剪切阀26设计成在燃料分配器10受到冲击时切断燃料流动路径。Reid等人的美国专利申请公告2006/0260680(现为美国专利7,946,309，其全部内容作为引用并入本文)公开了一种适于用在服务站环境中的示例性二次包藏剪切阀(secondary-contained shear valve)。剪切阀26包含用于从主燃料管24向内部燃料管28输送燃料的内部燃料流动路径，该内部燃料管28也可以是双壁型的。

在燃料从剪切阀26的出口流出并进入内部燃料管28之后，它可能遇到位于流量计32上游的流量控制阀30。在某些燃料分配器中，阀门30可布置在流量计32的下游。阀门30可优选为比例电磁控制阀，例如Leatherman的美国专利5,954,080中所述的比例电磁控制阀，该专利的全部内容通过引用结合在本文中。

流量控制阀30由控制系统34通过流量控制阀信号线36控制。控制系统34可以是具有配套的存储器以及在其上运行的软件程序的适当的微处理器、微控制器或其它电子装置。如此，控制系统34可控制流量控制阀30的开启和关闭，从而允许或禁止燃料流过流量计32并流到软管14和喷嘴16。

流量控制阀30布置在限定出燃料分配器10的液压舱40的蒸汽屏蔽层38之下。控制系统34通常位于燃料分配器10中蒸汽屏蔽层38上方的电子舱42中。在此实施方式中，在燃料从流量控制阀30流出后，它流过流量计32，流量计32测量燃料的体积和/或流量。

燃料流量计32可优选为容积式或间接式流量计，具有绕一个或多个轴旋转的一个或多个转子。在Tingleff等人的美国专利6,250,151、Taivalkoski等人的美国专利6,397,686以及等人的美国专利5,447,062中提供了可在修改后与本发明结合使用的容积式流量计技术的示例，这些专利的全部内容通过引用结合在本文中。同样，在Payne等人的美国专利7,111,520、Ruffner等人的美国专利5,689,071以及Carapelli的美国专利申请公告2010/0122990中提供了可在修改后与本发明结合使用的间接式流量计技术的示例。

流量计32包括旋转位移传感器44，该旋转位移传感器44产生指示燃料体积流量的信号并通过信号线46定期地将该信号发送至控制系统34。如此，控制系统34能够通过通信线47在信息显示装置20上更新输送燃料的总加仑数和价格。

燃料离开流量计32后进入流量开关48。流量开关48优选包括防止通过燃料分配器10倒流的单向止回阀，并通过流量开关信号线50向控制系统34提供流量开关通信信号。流量开关通信信号向控制系统34指示燃料确实在燃料输送路径中流动，并且来自于流量计32的后续信号是实际燃料流动导致的。

燃料离开流量开关48后通过内部燃料管28流出，并通过燃料软管14和喷嘴16输送到用户的车辆。

如上所注意，本发明的实施方式有利地提供一种燃料流量计，其具有能够确定流量计轴的绝对角度的旋转位移传感器。因此，旋转位移传感器可优选为绝对传感器，而不是增量式传感器。

增量式位移传感器指示轴的上一个位置和当前位置之间的变化量。若发生停电或有其它干扰(例如信号传输错误)导致与当前位置有关的信息丢失，则必须重置增量式传感器才能使传感器处于基准位置。相反，绝对位移传感器能够测量轴相对于预定点的位置，而不是距上一个位置的距离。在停电后，当供电恢复时，绝对传感器会指示当前传感器位置，而无需移动到基准位置。

本领域的专业技术人员能够确定适当的旋转位移传感器技术。例如，以下公司提供旋转位移传感器技术：丹麦的Eltomatic A/S和Lake Zurich，IL的Metrom LLC。在优选实施方式中，旋转位移传感器可以是磁性位移传感器。适于用在本发明的实施方式中的商售磁性位移传感器技术包括磁阻、霍耳效应、感应和磁性编码器。但是，也可以使用非磁性位移传感器，例如光编码器或机械编码器。

磁性位移传感器通常可包括一个或多个永久磁体，这些永久磁体与转轴结合，以在传感元件上施加可变的磁场，并获得指示角度位置的响应。在某些情况下，磁体可以布置在与轴结合并在轴的纵向轴线上居中的圆盘上。(例如，请参阅Amante等人的美国专利7,546,778，该专利的全部内容通过引用结合在本文中。)其它位移传感器可包括布置在磁转子上的一个或多个传感元件，该磁转子具有形成在其外圆周面上的至少一个不连续区域，从而使转子产生特征磁通。(例如，请参阅Taivalkoski等人的美国专利6,397,686。)

在很多情况下，传感元件可以封装为集成电路。而且，传感元件可提供指示角度位置的多种输出，例如针对每个不同轴角的多位数码字、模拟正弦和余弦电压输出、或电阻变化。绝对位移传感器优选具有高测量分辨率。

就此方面，图3示出了根据本发明的一种实施方式的控制系统34、燃料流量计32和位移传感器44之间的关系的示意图。例如，如人们所熟知的，控制系统34(优选包括存储器52)通常可控制燃料分配器10的各个方面，例如阀门、显示装置等。控制系统34可通过信号线46通信地联接到位移传感器44，位移传感器44可操作性地连接到流量计32。因此，控制系统34可与位移传感器44通信，以获得与流量计32的运转相关的数据，如下文中所详述。在一些优选实施方式中，使用本领域的专业技术人员所熟知的适当加密算法加密控制系统34和位移传感器44之间的通信。

另外，在另一个方面，通信链路54可提供控制系统34和现场控制器等装置之间的通信。在一些实施方式中，现场控制器功能可优选由Gilbarco Inc制造的销售点系统提供。根据需要，通信链路54可以是用于提供控制系统34和现场控制器之间的通信的任何适当链路，例如双线、RS422、以太网、无线链路等。经由通信链路54，控制系统34可把传送给它的任何数据传送到现场控制器，现场控制器可使用任何此类信息进行报告或判断。例如，现场控制器可与远程地点通信来完成信用卡/借记卡授权，或者向远程地点传送信息，以完成记录、跟踪或问题识别。

位移传感器44(优选包括配置为如上所述确定绝对轴位置的磁性旋转编码器)包括传感器电子装置56。传感器电子装置56可为一个或多个可编程逻辑器件或专用集成电路(ASIC)的形式，优选包括与处理器60进行电子通信的存储器58。处理器60可以是微控制器、微处理器等，它适于通过信号线46与控制系统34通信。因此，例如，处理器60可从存储器52读取数据，而控制系统34可从存储器58读取数据。应理解，处理器60优选可包括永久存储在只读存储器(ROM)中的操作程序，还可根据需要将信息临时存储在随机存取存储器(RAM)中。处理器60通常可根据需要采用各种常规项目，例如计数器、寄存器、标志位和指针等。

而且，在一些实施方式中，传感器电子装置可包括信号处理电路。如图所示，传感器电子装置56包括信号处理电路62。在传感元件输出模拟信号的实施方式中，信号处理电路可包括模-数转换器和/或用于提高测量分辨率的插值器。另外，还可执行其它信号处理操作，例如根据轴的旋转计算流向、流量，或者修正较高或较低流量下的测量误差等。本领域的专业技术人员能够理解，信号处理电路62可结合在处理器60中。

流量计轴角优选至少在每次交易开始和结束时存储到存储器中，以便确定流量计轴角自上一次存储以来是否发生了变化，这种变化可能指示发生了欺诈。但是，还可以随时记录轴角，包括当燃料分配器在停电后上电时和/或在每次交易过程中记录轴角。

例如，轴角可以存储在控制系统存储器或位移传感器存储器中。但是，在一种优选实施方式中，轴角可以存储在这两种存储器中(至少在每次交易开始和结束时)。本领域的专业技术人员能够理解，这能够提供一种附加的防欺诈手段，因为即使不诚实的用户修改了控制系统或位移传感器之一的存储器，但在上一次交易结束时存储的正确轴角仍会存储在另一个装置的存储器中。因此，仍能按如下方式检测出欺诈。

存储器52和存储器58优选为非易失性的存储器，以便在断电时保存数据。合适的非易失性存储器类型包括电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、铁电非易失性存储器装置、闪存装置、以及其它适当类型的可修改非易失性存储器。本发明在实际应用中设想了根据需要使用任何适当的存储装置。

如上所注意，当作案者在加燃料交易之前从燃料流量计断开位移传感器时，或者禁用燃料分配器或位移传感器的电子装置、或同时禁用它们的电子装置并强行通过燃料流量计加燃料时，可能发生欺诈。因此，本发明的实施方式优选提供一种校验算法，以确定流量计、位移传感器或控制器是否被篡改，以及是否发生了欺诈。如下文所述，燃料分配器的控制系统和/或燃料流量计的位移传感器可执行该校验算法。

通常，根据一种实施方式，该算法可输出在加燃料前检测的轴角θ_S是否等于在上一次交易结束时存储在控制系统或位移传感器的存储器中的轴角θ_E的结果。若两个轴角不等，则控制系统或位移传感器可采取适当的措施以防止欺诈，例如产生报警或类似信号，禁用燃料分配器，和/或通过通信链路通知相应的机构。

就此方面，图4示出了根据本发明的一种实施方式的流量计32的操作流程图。处理过程开始(步骤100)，控制系统34接收指示加燃料交易开始的信号(步骤102)。例如，控制系统34可接收到用户把喷嘴座抬起到″ON″位置的信号。但是，本领域的专业技术人员能够理解，还可使用其它信号来指示加燃料开始。

下一步，控制系统34可指令位移传感器44确定当前轴角θ_S(步骤104)。然后，尽管在一些实施方式中，指示角度θ_S的数据可仅存储在存储器52或存储器58中，但是该数据可优选存储在控制系统存储器52和位移传感器存储器58中(步骤106)。

然后，比较轴角θ_S与轴角θ_E(步骤108)，如下所述，轴角θ_E先前已存储在存储器中。不论轴角θ_S和θ_E存储在哪里，控制系统34或位移传感器44都可执行这种比较。本领域的专业技术人员能够理解，由于位移传感器的高测量分辨率，因此作案者几乎绝无可能把流量计轴和/或磁性元件复位到足够接近θ_E的位置以逃脱检测。因此，若两个值不相等，则控制系统34或位移传感器44可采取适当的措施来报告或阻止欺诈(步骤110)。但是，控制系统34和位移传感器44优选可在它们各自的存储器52、56中比较θ_S和θ_E的值。因此，若θ_E的值与θ_S的值不同，则控制系统34或位移传感器44可采取适当的措施来报告或阻止欺诈。

若角度θ_S和θ_E相等，则加燃料过程开始，位移传感器44可测量流量计32的轴的位置(步骤112)。当控制系统34接收到指示交易结束的信号时(步骤114)，它可指令位移传感器44确定当前轴角θ_E(步骤116)。在一些实施方式中，位移传感器可把此位置复位为每次交易过程中测量角度位置的基准点(或“零位”)，当然，这并非必须的。最后，轴角θ_E可存储到存储器中(步骤118)。如上所注意，θ_E优选既存储到控制系统34的存储器52中又存储到位移传感器44的存储器58中。然后加燃料过程结束(步骤120)。

在另一种实施方式中，当燃料分配器在停电后上电时，也可执行上述过程。例如，当作案者断开燃料分配器的电源并强行通过燃料流量计加燃料时，可能出现这种情况。

在另一种实施方式中，轴角θ_E可以既存储在控制系统中又存储在位移传感器的存储器中，并且可比较这些值是否相等。本领域的专业技术人员能够理解，若作案者企图更改控制系统存储器和位移传感器存储器中的一个(例如，为了隐藏发生欺诈的事实)，则这种方式能够提供附加的遏制欺诈手段。控制系统和/或位移传感器优选可在燃料分配器的所有状态下(例如，在上电时以及在每次交易开始和结束时等)执行这种比较。另外，与燃料分配器进行电子通信的现场控制器等可执行此功能。若比较结果未能产生相等的轴角θ_E，则可按如上所述采取适当的措施。

图5是根据本发明的一种实施方式的容积式流量计的示意性截面图。具体而言，流量计200包括本体202，该本体202上形成有在入口204和出口206之间通过的纵向孔。如图所示，流量计200包括布置在传感器外壳210中的位移传感器208。位移传感器208优选与上述的位移传感器44类似，因此位移传感器208可包括磁性编码器。传感器外壳210可拆卸地附接在流量计200的一端。

流量计200还包括转子组件212，该转子组件212包括一对螺旋轴214、216，为了清楚起见，图中所示为简化形式。螺旋轴214、216可为形成螺旋叶片的纵长柱形转子，本领域的专业技术人员能够理解，螺旋轴214、216可以彼此啮合并一起转动。螺旋轴214、216可分别在安装于轴承222的每一端处的轴218、220上转动。

位移传感器208优选为绝对位移传感器，包括磁性元件224，磁性元件224可通过编码器轴226与轴218结合(虽然在其它实施方式中，元件224可与轴220结合)。例如，在一种实施方式中，编码器轴226可操作性地连接到磁性元件224，并可螺纹连接地容纳在轴218的一端中形成的轴向孔228中。磁性元件224如图所示包括一圆盘，该圆盘具有布置在其上的一个或多个磁体，磁性元件224优选适于当轴218、226旋转时对传感元件230施加可变磁场。但是，本领域的专业技术人员能够理解，磁性元件224可为其它形式。例如，在一些实施方式中，磁性元件224可以仅是部分地或完全容纳在轴218的一端中形成的孔中的磁体。在一些实施方式中，元件224还可包括不止一个磁体。可包括集成电路的传感元件230优选地适于检测由元件224施加的可变磁场，并提供指示轴218的角度位置的输出。

传感器外壳210可包括径向测量结构232，该结构在其中限定出电子舱234。为了使传感元件230保持与流动的燃料隔离，传感元件230可优选布置在电子舱234中。因此，传感元件230可布置为紧邻元件224，并与224轴向对准。电子舱234还容纳其它与传感元件230进行电子通信的位移传感器电子装置236。位移传感器电子装置236优选与上述的传感器电子装置56类似，因而传感器电子装置236可包括处理器、存储器和信号处理电路。如上所述，传感器电子装置236可包括一个或多个ASIC。

在运转时，燃料可从内部燃料分配器管道流入入口204。当燃料流过流量计200时，螺旋轴214、216在其配套的轴218、220上旋转。磁性元件224随轴218旋转，从而在传感元件230上施加变化磁场。传感元件230检测磁场的变化，并产生指示轴218的绝对角度位置的信号。然后，传感器电子装置236(或者，在一些实施方式中，控制系统34)可处理这些信号，以确定流过流量计200的燃料量。而且，如上所述，在加燃料交易期间的不同时间点，轴218的绝对角度可存储到存储器中。

在另一种实施方式中，位移传感器可包括光学编码器。递增式光学编码器通常输出指示流量计轴相对于计数器运动的正交信号。信号生成技术包括利用几何掩模、莫尔条纹或衍射。但是，递增式光学传感器不适合于存储绝对轴角度位置信息。例如，由这些编码器产生的数字输出信号由两个90°异相的方波构成，并且仅具有四个可能状态。由这些编码器产生的模拟信号(由每转输出若干次的正弦和余弦信号组成)可能不够。而且，信号品质的问题(例如正交分离和脉冲“抖动”)可导致编码错误。

某些递增式光学编码器可包括处于固定位置的基准信号或“校验脉冲”，以定义基准位置。由于每转的信号数目是已知的，因此可利用这些基准信号来检查因例如信号传输错误引起的计数误差。但是，如上所注意，若发生停电，则会丢失位置信息，传感器必须返回到基准位置，以复位其计数器。

另一方面，绝对光学编码器可适于确定和存储绝对轴角。绝对光学传感器的圆盘上的每条轨道代表二进制数的一位。当圆盘转过读取头时，光电检测器会为每个轴角输出一独特的数码字。绝对光学编码器通常采用格雷码而不是直接二进制编码，因为采用格雷码时，两个相邻位置的表示编码之间仅有一位数据发生变化。但是，本领域的专业技术人员能够理解，为了实现具有足够测量分辨率的绝对编码器，编码器应包括具有大量轨道的圆盘和复杂的信号处理电路。例如，为了实现具有0.1°(即，360°/2¹²)分辨率的编码器，需要十二条轨道。因此，虽然这些编码器属于本发明的范围，但是对于某些实施方式，优选采用价格较低廉的其它编码器。

因此，根据本发明的一种实施方式，位移传感器优选包括具有与递增式光学编码器类似的轴上安装型圆盘的光学编码器。对于模拟或数字正交输出信号，编码器的圆盘可带有两条轨道，对于基准位置输出信号，该圆盘可带有第三条轨道。位移传感器还包括传感器电子装置，该传感器电子装置可优选与传感器电子装置56类似。因此，该传感器电子装置在流量计轴每转一圈时可接收预定且已知数目的输出信号。而且，该传感器电子装置优选适于在加燃料交易结束时在非易失性存储器中记录自上一次基准位置输出信号以来接收到的正交信号的数目。此数目N_E指示绝对轴角。

根据操作者的需求以及可用的存储器，可针对整个交易或多个交易记录在流量计轴每转一圈时产生的每个输出信号。而且，N_E可记录在控制系统和/或位移传感器的存储器中。这样，若不诚实的用户企图断开电源或从流量计断开位移传感器进行欺诈，然后强行通过燃料流量计加燃料，则在新的有效交易开始时，控制系统和/或位移传感器会获悉在上次有效交易结束时轴的角度位置。

在一种实施方式中，位移传感器可计算在接收到下一个基准位置信号之前接收到的正交输出信号的数目N_S，并把此信息发送至控制系统。若控制系统和/或位移传感器确定在从预期的每转信号数目中减去N_S时不产生在N_E的单位值范围之内的数字，则可采取适当的措施来阻止或报告欺诈。如上所注意，这种措施可包括产生报警等信号，禁用燃料分配器，和/或通过通信链路通知相应机构。本领域的专业技术人员能够理解，此方案可比传统的绝对光学编码器廉价，并适于布置在零售加燃料环境中。

图6示出了根据本发明的一种实施方式的处理过程的流程图。此过程在许多方面与参照图4所示的过程类似。特别地，过程开始(步骤300)，燃料分配器控制系统(优选与控制系统34类似)接收指示加燃料交易开始的信号(步骤302)。下一步，当燃料开始流过流量计时，如上所述的光学位移传感器可计算接收到的正交输出信号的数目，直到接收到下一个基准位置信号为止(步骤304)。结果N_S可存储在控制系统和/或位移传感器的存储器中，其中，自上一次基准位置输出信号以来接收到的正交输出信号的数目N_E优选在上一次交易结束时存储。

不论N_E存储在哪里，随后控制系统和/或位移传感器可执行以下步骤。可以从流量计轴每转一圈的预期正交输出信号数目中减去N_S(步骤306)。然后，可以把此计算的结果与早先存储在存储器中的N_E进行比较(步骤308)。确切地说，在一种实施方式中，若该结果减去N_E后所得数值的绝对值不等于1，则可以中断加燃料，并采取适当的措施以报告或阻止欺诈(步骤310)。本领域的专业技术人员能够理解，在其它实施方式中，可按不同方式确定N_S和N_E的值，使得上述计算的结果产生不同的预期数字。例如，计算结果可以是0，而不是1。

但是，在此实施方式中，若计算产生的答案是1，则不中断加燃料，交易可以继续(步骤312)。位移传感器优选在整个交易过程中在存储器中维持输出信号计数值。当控制系统接收到指示交易结束的信号时(步骤314)，它可以指令位移传感器将新的N_E值存储在存储器中，此信息优选还可存储在控制系统存储器中(步骤316)。然后加燃料过程结束(步骤318)。

在另一种实施方式中，在从流量计上拆卸位移传感器时，可希望强制位移传感器的编码器轴产生不可忽略的转动。如下文中参照图7A-7E所解释，这可有助于检测欺诈，因为这会降低作案者更换位移传感器而使其编码器轴处于与拆卸前相同的角度位置的可能性。

就此方面，图7A示出了根据本发明的一种实施方式的流量计400和位移传感器402之间的联接器以及它们的各自的轴404、406的局部截面图。轴404、406可在形成于相应的外壳408、410中的轴向孔中旋转。为了便于说明，在图7A中，流量计400和位移传感器402是分离的。图7B是流量计400的局部顶视图，图7C是位移传感器402的底视图。图7D是流量计轴404的顶视图，图7E是编码器轴406的底视图。

根据一种实施方式，在拆卸位移传感器时，联接器可防止位移传感器外壳相对于流量计外壳转动。例如，流量计400优选限定出插口412，该插口412适于容纳位移传感器402的突出部分414，使得位移传感器外壳410的底面416与流量计外壳408的顶面418在结合时平齐。插口412优选可为非圆形的，限定出键420，键420适于容纳在突出部分414中形成的键槽422中。类似地，突出部分414可限定出键424，键424适于容纳在插口412中形成的键槽426中。本领域的专业技术人员能够理解，还可以使用在拆卸过程中能防止位移传感器外壳410和流量计400相对转动的其它适当方法，并且这些方法在本发明的范围之内。

同时，在拆卸位移传感器时，联接器可强制编码器轴和流量计轴相对于彼此转动。在一个示例中，编码器轴406可在其近端430限定出孔428。孔428优选可具有与突出部分414的高度相等的深度。另外，至少在等于孔428深度的端部，流量计轴404可限定出比编码器轴406的外径D₂稍小的直径D₁，使得当位移传感器402与流量计400结合时，轴404可恰好容纳在孔428中。

而且，流量计轴404在其周界上可包括径向相对的销432。销432的远端之间的径向距离可等于直径D₂。另外，编码器轴406可限定出从下缘436以向上螺旋形式延伸的槽434，当轴404、406彼此结合时，槽434适于接收销432。在一种实施方式中，槽434可从下缘436转过90°至其终点438。因而，当位移传感器402与流量计400结合时，随着销432随同槽434转动，流量计轴404可以以扭转运动插入编码器轴406的孔428中。

转动流量计轴404所需的扭矩优选比转动编码器轴406的扭矩大。这样，当从流量计400上拆卸位移传感器402时，可以理解，编码器轴406会被强制按顺时针方向转动，同时流量计轴404、流量计400以及位移传感器402的外壳410保持不动。

由于轴406的位置发生了变化，不诚实的用户几乎没有可能在更换位移传感器402时仍使轴406处于与拆卸前相同的位置。另外，能够理解，由于插口412和突出部分414之间的结合，在位移传感器402从流量计400上分离之前，无法接近轴404、406。因此，不诚实的用户在拆卸位移传感器402的过程中无法锁住任何一个轴来阻止其转动。

另外，在另一种实施方式中，光学编码器的圆盘或磁性元件(取决于所用的位移传感器的类型)可通过仅按一个转动方向传递扭矩的单向离合器与编码器轴406结合。换言之，当按顺时针方向旋转时，轴406可以传递扭矩，但是当按逆时针方向旋转时，它的运动方式可能类似于“飞轮”。因此，重新组装无法复现光学编码器的圆盘或磁性元件的精确先前角度位置，因为在更换位移传感器402时，它不会转动(虽然轴406会转动)。本领域的专业技术人员能够选择适当的单向离合器，例如滚柱式离合器等。

在另一种实施方式中，流量计400/位移传感器402和流量计轴404/编码器轴406之间的上述物理结合可以是相反的。具体而言，当位移传感器402与流量计400结合或从流量计400分离时，物理的螺纹式或卡口式配件可强制位移传感器402相对于流量计400转动。同时，轴404、406可按在拆装位移传感器402时能够防止彼此相对转动的方式结合。例如，可以不提供销432和槽434，并且可利用如上所述的键和键槽联接轴404、406。因此，外壳410内的传感元件和光学编码器圆盘(或磁性元件)的相对位置会发生变化。本领域的专业技术人员能够理解，这种实施方式在某些应用中可提供维护便利。

虽然在上文中描述了本发明的一个或多个优选实施方式，但应理解，本发明的任何等同实现形式都包含在本发明的范围和精神之内。所述的实施方式是示例性的，不构成对本发明的任何限制。由此，本领域的一般技术人员应理解，由于可对这些实施方式进行修改，因而本发明不局限于这些实施方式。因此，在不脱离本发明的范围和精神的前提下实现的任何此类实施方式都应归于本发明的范围。

Claims (24)

1.一种检测因篡改燃料流量计而导致的欺诈的方法，包括如下步骤：

提供用于测量液体燃料流量的燃料流量计，所述流量计具有至少一个支撑转子的轴；

提供具有旋转位移传感器的所述流量计；

记录指示所述轴在第一次加燃料交易完成时的第一角度位置的数据；

记录指示所述轴在第二次加燃料交易开始时的第二角度位置的数据；以及

比较指示所述轴的所述第一和第二角度位置的数据，以确定是否存在差异。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括接收指示所述第一次加燃料交易结束的信号。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括接收指示所述第二次加燃料交易开始的信号。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括将指示所述第一角度位置和所述第二次角度位置的数据存储在与所述旋转位移传感器配套的存储器中。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述旋转位移传感器包括绝对传感器。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述旋转位移传感器包括磁性位移传感器。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述旋转位移传感器是光学编码器。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括当燃料分配器在停电后上电时，记录指示所述轴的第三角度位置的数据。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：若指示所述轴的第一角度位置的数据不等于指示所述轴的第二角度位置的数据，则终止所述第二次加燃料交易。

10.一种燃料流量计，包括：

支撑至少一个转子的轴；

旋转位移传感器，包括至少一个传感元件、处理器和存储器；

所述位移传感器适于在第一次加燃料交易完成时将指示所述轴的角度位置的第一数据存储在所述存储器中；

所述位移传感器还适于在第二次加燃料交易开始时产生指示所述轴的角度位置的第二数据；

所述处理器适于比较所述第一和第二数据，以确定是否存在差异。

11.如权利要求10所述的燃料流量计，其中，所述传感元件从由磁性编码器和光学编码器构成的组中选择。

12.如权利要求11所述的燃料流量计，其中，所述磁性编码器包括磁阻编码器和霍耳效应编码器。

13.如权利要求10所述的燃料流量计，其中，所述位移传感器进一步包括与所述流量计轴结合的编码器轴。

14.如权利要求13所述的燃料流量计，其中，从所述流量计拆卸所述位移传感器会导致所述编码器轴和所述流量计轴中的某一个相对于所述编码器轴和所述流量计轴中的另一个转动。

15.一种燃料分配器，包括：

具有控制系统存储器的控制系统；

内部燃料流管，适于与从大容量储罐至喷嘴的燃料流动路径连接；

具有轴的燃料流量计，所述燃料流量计沿所述燃料流管布置；

旋转位移传感器，与所述燃料流量计结合并与所述控制系统通信，所述位移传感器包括位移传感器存储器；

其中，所述位移传感器适于确定指示所述轴的角度位置的数据；以及

指示所述角度位置的数据既存储在所述控制系统存储器中又存储在所述位移传感器存储器中。

16.如权利要求15所述的燃料分配器，其中，所述位移传感器适于确定指示所述轴至少在第一次加燃料交易结束时和在第二次加燃料交易开始时的角度位置的数据。

17.如权利要求16所述的燃料分配器，其中，所述燃料分配器控制系统和所述位移传感器中的至少一个比较指示所述轴的角度位置的数据，以确定是否存在差异。

18.如权利要求17所述的燃料分配器，其中，若指示所述轴在第一次加燃料交易结束时的角度位置的数据不等于指示所述轴在第二次加燃料交易开始时的角度位置的数据，则所述燃料分配器会被禁用。

19.如权利要求16所述的燃料分配器，其中，所述燃料分配器控制系统将存储在所述控制系统存储器中指示所述轴在第一次加燃料交易结束时的角度位置的数据与存储在所述位移传感器存储器中指示所述轴在第一次加燃料交易结束时的角度位置的数据进行比较，以确定是否发生了欺诈。

20.如权利要求15所述的燃料分配器，其中，所述位移传感器适于当所述燃料分配器在停电后上电时确定指示所述轴的角度位置的数据。

21.一种燃料流量计，包括：

支撑至少一个转子的轴；

包括处理器和存储器的旋转位移传感器；

所述位移传感器包括光学编码器，该光学编码器适于在所述轴每转一圈时输出预期数目的位置信号和一个或多个基准信号；

所述位移传感器适于将指示所述位置信号和所述一个或多个基准信号的数据存储在存储器中；

所述位移传感器适于将在第一次加燃料交易结束前接收到基准信号之后接收的第一位置信号数目和在第二次加燃料交易开始后接收的第二位置信号数目与预期的位置信号数目进行比较，以确定是否发生了欺诈。

22.如权利要求21所述的燃料流量计，其中，若从所述预期的位置信号数目中减去所述第二位置信号数目的结果不在所述第一位置信号数目的单位值之内，则所述第二次加燃料交易会被终止。

23.如权利要求21所述的燃料流量计，其中，所述光学编码器包括安装在轴上的圆盘。

24.如权利要求21所述的燃料流量计，其中，所述光学编码器是绝对编码器。