CN103473857A - 新型智能控制水表 - Google Patents

Abstract

一种新型智能控制水表，在供水时脱电工作，在每一轮供水过程中，电路只是瞬时工作智能判断供水条件，符合供水条件时通电开启水表内阀门、恢复控制机构至新供水状态；不满足下一轮供水条件时继续完成预定供水量后，不需供给电源、即自动关断水表内阀门；管理、控制、收费都只有一种数据，具有符合计量法立法宗旨的统一计量读数；输入电子指令开始执行后，就无条件由机械部分强制继续执行不可撤消，实现电子货币与实物货物的闭环支付交换；彻底消除了传统非电量电测技术给智能水表及无线抄表水表、远传抄表水表在收费、管理、不符合计量法方面带来的困扰!带无电自动关阀控制的智能抄表水表也为远传抄表水表、无线抄表水表提供了优异的升级方案。

Description

新型智能控制水表

技术领域

本发明涉及一种流量测量装置，更具体地说，涉及一种能够脱电工作，在供水过程中电路瞬时工作，进行供水条件智能判别，在完成预定供水量或不满足供水条件时不需供给电力能自动关断水表内阀门、实现电子货币与供给水量闭环支付交换的新型智能控制水表和智能抄表型水表。

背景技术

目前阶段公知公用的水表，主要有三种，第一种是机械式水表，主要的机械式水表是速度式水表和容积式水表；第二种是智能水表；第三种是电子抄表水表，包括远传抄表类水表和无线电、光电、红外线抄表等类水表。智能水表和电子抄表水表是在机械式水表上叠加非电量电测仪表和智能传送数据电子电路，从而构成的机械／电子设备。从工作原理上讲，主流的机械式水表使用“速度式”和“容积法”等测量通过水表的水流体积，并由机械数字滚轮(字轮)或齿轮上的数字指示来显示瞬时流量和累计流量读数。机械式水表计量可靠，但完全依赖人工上门抄表，原始数据采集可靠性不高，对数据采集人员和用户的依赖度高，也会因为手工采集原始数据错误、人工录入错误等各种人为因素，造成数据混乱，管理手段原始落后，效率不高。从上述叙述可知，一般的机械式水表缺乏强有力的管理和执行手段。现阶段的智能水表和电子抄表水表，使用非电量的电测技术，将机械水表测量的流量信号转换成电信号、或光信号、或磁信号，最终仍转换成电信号，例如在测量计量数据的转动的机械部件上安装永磁铁，相近部位安装干簧管，将水表的非电量的机械计量检测数据，转换成电子装置可操作、识别的脉冲个数电量数据。由此可将电量数据分别处理：将电量数据用导线或用无线电、光电转换方式传送至数据采集装置或集中采集、处理中心，这就是电子抄表水表；电子抄表水表通常没有控制阀门，只抄表，不直接收费，不控制，同样也缺乏管理执行手段。如果在水表上迭加智能控制电路，对上述水量电信号进行计算处理，并在表内安装阀门如电磁阀、先导阀或电动机控制的球阀、截止阀、陶瓷阀、闸阀等各种电动阀门，通过开启或关闭阀门来控制通过水表的水量，从而进行管理和收费，水表用户与供水公司使用IC卡、有线网络或其它信息介质传递缴费或其它条件供水许可，这就是智能水表，智能水表有管理执行手段。智能水表和远传水表给用户和供水管理者均带来了很大方便，但是也存在很多不足：电子设备具有必须24小时不间断供电的特点，水表是否供水与否都必须始终不间断地给电器供电，即使只是电路休眠状态下极微小的供电，但必须供电。若不供电无论电路多么稳定、多么先进、功能多么完善，都将停止水量信号转换成电量信号的工作，就会造成不计数、少计数，智能水表和远传水表的工作就失灵!但是，目前即使是世界上最优质的电池在正常使用寿命期内也有一定的猝死率；在需要较大功率驱动电动机关闭水表内阀门时，若因各种原因已配置电源或充电电容器不能供给电流，则必然导致智能水表的失控!因此，这是一种开环收费控制系统!这种管理执行手段有时反而成了管理控制的负面因素。这就是重大的结构性隐患!还有一个重大的原理性缺陷，即智能水表和远传水表，一个用水量同时有机械读数和电子读数两种数据。日常的供水、用水、缴费管理都是电子数据，而电子数据只是机械数据的变造品，与机械数据是一种开环控制的非必然相关的结果，必然不可能完全相同，多年来的实践已经证明，在同一只智能水表、电子抄表水表同时存在机械计量显示读数、和电子传送显示数字读数，这样两种或两种以上用水数据的情况下，大批量的智能水表在用户家中长达若干年不间断的供水和用水管理中，要完全杜绝因电源、设备、人为、环境等原因造成的数据不一致，在理论上、原理上、实践中都是不可能的!一个用水数据两种显示、两种不同计量读数：缴纳费用依据的是电子数据，控制供水用水也是电子数据；而电子数据在实际管理中若出现与机械数据不一致则仅作为参考数据，这是违反国家计量法统一的计量标准的这一根本的立法宗旨的!也成为管理混乱失控的设备根源之一。这就是现有智能水表的原理性失误，也可以说是重大的结构性缺陷!因此，研发一种打破传统的非电量电测技术、不依赖工作电源可以脱电工作、计量统一、用水数据单一传递和显示、闭环收费稳定可靠、防止非法非破坏性攻击、无电或不供电也必须能关断表内阀门，适应现阶段经济发展水平和今后相当一段时期的新型智能水表和智能抄表水表，就成为必然。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有传统技术的智能水表和电子抄表水表(远传水表.无线抄表等)存在的、因无电源或电源不正常时不能正常稳定工作、准确可靠计量供水管理控制的根本性结构缺陷，提供一种在符合供水条件时无需电源也可计量、并连续不间断供水的智能水表设备；该水表仅在供水过程中需要检查供水条件时给电子设备瞬时供电，核收水费或核实其它供水条件，若正常收取下一轮供水费用，则供水继续；若不符合供水条件或不能收取下一轮供水费用则无需供电也能自动关断水表内阀门、从而实现电子货币闭环式支付交换收费的新型智能控制水表技术方案。

本发明同时要解决的第二个技术问题在于，现有技术的智能水表存在的一个供水用水数据同时有机械读数和电子读数，即电子计量、传送、显示、电子收费读数两种数据，无统一计量显示的双显示问题!从原理上、结构上彻底消除违反国家计量法的双显示、多显示存在的根源。

本发明试图要解决的第三个问题是，现有技术的机械式水表、智能水表和电子抄表水表，都采取在水表外加装信用铅封的问题，特别是智能水表和电子抄表水表的控制部件外部加装信用铅封的问题，提供一种从内部加以锁闭的方案，从设备上解决信用铅封给用水供水日常管理带来的隐患。

本发明试图要解决的第四个问题是，针对现有技术的智能水表和电子抄表水表存在的智能水表主要作用是收费管理，无线抄表、远传水表等电子抄表水表的主要作用是抄表、不收费无控制的各自缺陷，提供一种具有收费管理，带阀门、带控制的新型智能抄表型技术方案。

本发明采用的技术方案是：

提供一种在结构上更加简化、零部件数量更少、发明思路更简捷、工作更可靠、能够脱电工作、电子货币与实物货物实现闭环交换支付、实施收费控制的新型智能控制水表及智能抄表水表。

包括机械式水表和在其表内的进水阀门，以及控制阀门的电子和机械控制机构，在每一轮供水过程中电路只是瞬时工作，进行供水条件智能判别，不满足供水条件时、继续完成预定供水量后，不需供给电力能自动关断水表内阀门；符合供水条件时启动表内电机恢复控制机构至新一轮供水的起始状态，单一机械数字显示只是执行电子数字指令的结果，电子指令一开始执行并完成后就具有无条件由机械部分强制继续执行不可撤消的性质；

同时，要解决水表的信用铅封问题，将上述电子和机械装置安全隔离密封；在有需要时对水表外壳及整体结构、控制电路从内部加以锁闭。

特别要说明的是，为适应阶梯水价的实施，智能水表或智能抄表水表的电子电路内有时钟电路，时钟电路是不能够脱电的。用于智能无线抄表的频率响应开关电路也是不脱电的。进水阀门的关断是脱电、或根本是不用电的。脱电的是控制电路和功率驱动电路。从实际应用来看，使用静态极微电流、俗称可以“休眠”的专用集成电路，虽然控制电路和功率驱动电路不工作，但控制电路与时钟电路均不脱电可能会好一些。若不考虑阶梯价格的计算，则可用全脱电工作方式。

在将新型智能控制水表作为带控制的远传抄表水表、无线抄表水表等抄表系统的升级方案时，新型智能控制水表就成为新型智能抄表水表；此时，需要将非接触IC卡的读、写卡的距离增大，因此需要将水表内电路的收讯、发讯功率适度增大，例如增加一级功率放大，天线适度改进，射频电路板或电路块或天线面向抄表方向可调；并将相关手持抄表器的读、写抄表设备的电子电路功率增大、灵敏度提高；智能抄表水表内控制电路的启动(或唤醒)要有对特定频率的敏感开关；这种将智能水表作为带收费管理控制的无线抄表应用，事实上就是方便用户、同时也方便管理的用户IC卡分散／集中管理使用。

同样也可以在作为远传抄表同时，原有远传线路不变，仅在管理软件程序方面要增加充值功能，并增加增大开阀功率驱动电源，也可以很方便地把水表远传抄表，升级为可抄表、可充值、可控制的全面智能控制管理；这样的应用，千百只智能控制水表电路块就集中成一只智能抄表电路块了。

其中技术方案主要的发明方法或思路是：

在水表内安装球阀、陶瓷阀、转轴式先导阀等转轴式进水阀门(71)，与进水阀门(71)的转轴(93)固定为一体的控制臂(77)，在进水阀门(71)未加控制的自由状态时，由于受控制臂弹簧(150)的作用力而自动地将进水阀门(71)置于稳定关闭状态；在开启进水阀门(71)时，将关闭进水阀门(71)所需的能量，寄存在开启进水阀门(71)过程中所产生的控制臂弹簧(150)的形变上；平衡弹条(158)与控制臂(77)固定为一体，控制臂(77)上安装有刀架(76)，刀架(76)内装有弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(74)，弹簧卡刀3(75)、弹簧卡刀4(156)；控制臂(77)上还安装有离合电磁铁(65)和位置开关K1(81)、位置开关K2(80)；转轴(93)的中心有电机驱动孔(25)、电机驱动孔(25)壁上有离合孔(73)，离合电磁铁(65)的可伸缩作用杆(63)装在离合孔(73)内；安装在阀门支架(18)上的减速电机(29)，其电机输出轴(24)装入电机驱动孔(25)内，电机输出轴(24)上有输出轴孔(154)；与平衡弹条(158)相互作用的平衡器(157)、平衡固定架(160)及平衡器2(67)、平衡固定架2(147)安装在阀门支架(18)上；平衡器(157)、平衡弹簧(159)在平衡固定架(160)内；平衡器2(67)、平衡弹簧2(148)在平衡固定架2(147)内；作用于位置开关K1(81)、位置开关K2(80)的触发带1(88)、触发点2(89)安装在阀门支架(18)上；阀门支架(18)上还安装有锁盖盒(43)，锁盖盒(43)内装有锁舌(110)和锁舌弹簧(109)，锁舌(110)的尾部有单向锁舌钩(132)；电机输出轴(24)上有与单向锁舌钩(132)相互作用的单向开锁钩(112)；水表上外壳(1)内有固定锁条(98)，和与锁舌(110)相互作用的锁盖条(153)；水表外壳(40)上有与固定锁条(98)相互作用的固定锁钩(99)；阀门支架(18)上有水表下外壳(27)的紧固孔；在计量值传递轮组中设定一个齿轮或字轮作为计数定量轮(9)，计数定量轮(9)轴上有定量缺口1(12)、定量缺口2(13)、定量缺口3(14)、定量缺口4(155)，计数定量轮(9)每转动一周，即为一轮收费管理控制周期；在未用于关阀时，控制臂弹簧(150)的形变作用力，由控制臂(77)上固定为一体的平衡弹条(158)与阀门支架(18)上的平衡器(157)、平衡器2(67)加以平衡，并将控制臂弹簧(150)经平衡弹条(158)平衡后剩余的微弱形变作用力通过控制臂(77)上安装的弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(74)，弹簧卡刀3(75)、弹簧卡刀4(156)顺序分别作用于计数定量轮(9)轴上的定量缺口1(12)、定量缺口2(13)、定量缺口3(14)、定量缺口4(155)上；在水表内安装的直接控制类球阀、陶瓷阀转轴式进水阀门(71)，控制臂(77)的开启和关闭位置将直接控制进水阀门(71)的开启和关闭；在水表内安装的间接控制类先导阀微力转轴式进水阀门(71)，控制臂(77)的开启和关闭位置将间接控制进水阀门(71)的开启和关闭；智能电路板(17)上有无线接收、发讯功能块时，智能控制水表是无线型智能控制水表；由去掉智能电路板(17)的智能控制水表组成的远传水表网，网中的所有智能控制电路块(17)升级为一个集中的智能电路块(171)，智能控制水表是远传型智能控制水表。

在将智能控制水表作为无线智能抄表时，内装智能电路板(17)的电器盒(165)有能转动的电器盒座(166)，能调节俯仰角的电器盒轴(167)、由此能调整智能电路板(17)无线电信号的接收和发送；在非接触IC卡智能电路板(17)的开启“唤醒”控制电路的磁敏开关K上，并联有频率响应开关K3作为开启“唤醒”控制电路的“或电路开关”；并增大智能电路板(17)的的无线电收讯、发讯功率、灵敏度及传输距离；电器盒(165)有非接触IC卡天线(168)；在无线电手持读、写卡抄表器上，有充值功能，配以智能控制水表原有的控制功能，就成为较理想的方便用户、同时也方便管理的用户IC卡分散／集中管理使用的无线智能控制水表。

在将新型智能控制水表作为带控制的远传抄表水表的升级方案时，单个智能控制水表的智能电路板(17)不再需要，千百只智能控制水表电路块(17)升级为一个集中的智能电路块(171)，原有远传线路不变，仅在管理软件程序方面要增加充值功能；考虑到远传线路的损耗，要升高驱动电源的电压，增大开阀功率驱动电流；这样就升级为可抄表、可充值、可控制的远传智能控制水表；

如果在水表中安装的进水阀门(71)是改进的微力间接式控制的转轴式先导阀，进水阀门(71)在未加控制的自由状态时，由于控制臂(77)受控制臂弹簧(150)的作用力，控制臂磁铁1(82)，稳定地处于磁胶滑阀(151)上方，与磁胶滑阀(151)相互排斥，磁胶滑阀(151)向下用密封胶(152)压住进水阀门(71)的泄流孔(84)，水体经先导孔(49)进入压力室(85)，从而将进水阀门(71)置于稳定关闭状态。当控制臂弹簧(150)压缩、控制臂磁铁2(83)处于磁胶滑阀(151)上方，与磁胶滑阀(151)异性相吸，磁胶滑阀(151)向上、密封胶(152)离开进水阀门(71)的泄流孔(84)，内骨架(51)、橡胶碗大骨架(52)、阀门橡胶碗(54)整体向上，从而将进水阀门(71)开启；

本发明方案为了在有需要时从内部将水表上外壳(1)和水表外壳(40)从内部加以锁闭：在水表外壳(40)上安装了带锁舌弹簧(109)的锁舌(110)，在水表上外壳(1)对应部位有锁盖条(153)，将水表外壳(40)与水表上外壳(1)相扣后就锁闭为一体；若开启水表的锁闭外壳，需要减速电机(29)在离合电磁铁(65)不上电时逆向驱动，单向开锁杆(112)带动锁舌(110)上的单向锁舌钩(132)、带动锁舌(110)从而打开密闭在一起的水表上外壳(1)和水表外壳(40)的锁闭。

4组弹簧卡刀1-4与相对应的定量缺口1-4也可以视工艺情况只设3组。

本发明方案中，智能水表在每一轮正常供水过程中，在弹簧卡刀3(75)接触定量缺口3(14)后至自动关阀时，智能控制电路都处于上电启动期，有一次短时供电工作，对水表的下一轮供水条件预先进行智能判别，即可有条件地启动执行机构：符合供水条件时，开启水表控制执行装置恢复智能水表至控制起始态，执行本轮和下一轮供水，若不苻合供水条件，可有欠费报警，仍继续供水至本轮供水完成；供完水后无需供电即自动关断进水阀门(71)。

正常使用新型智能控制水表，可以使用接触或非接触IC卡、电话通讯线、无线通讯、宽频带信息网络或专用水表网络等信息载体向水表控制电路输入特定数字电子信号，作为供水信息；经水表智能控制电路判别，即可有条件地启动执行控制机构，开启水表控制执行装置恢复智能水表至控制起始态；若不苻合供水条件，则可有欠费报警，仍继续供水至一轮供水完成后无需供电即自动关断进水阀门。

实施本发明具有以下有益效果：

1.本发明实现了仪表的脱电工作!技术上突破了传统的非电量电测技术必须依赖不间断供电才能正常计量工作的经典模式；排除了电源对水量转换成电量的影响或制约、及进而对数据和供水管理控制造成的制约，防止了环境、人员、设备、电源对智能控制水表工作的干扰及变量因素，实现了仪表的脱电工作，提高了仪表的工作稳定性、可靠性；

2.本发明实现了计量法最基本的要求：统一的计量标准!完全改变了传统的非电量电测技术造成的基本计量数据是机械显示数据，收费、控制、管理、信息传递又使用电子计量数据，这种双显示不符合国家计量法最基本的立法宗旨-统一的计量标准!实施本发明，采用单一机械指针／数字字轮显示通过水表的瞬时流量大小和累积流量读数，统一用水量读数；电子数据传送供水指令，不参与过程控制，机械数字显示用水结果。彻底解决了现有智能水表及远传水表同时具有电子数字显示和机械数字显示用水读数的双显示或多显示用水数据的重大结构缺陷。

3.本发明实现了电子货币与实物货物的闭环支付交换!其输入(缴费收费)与输出(供水)具有完全的对应控制关系即闭环自动控制。采用机械控制过程中瞬时上电询问收费、供完水不用电自动稳定关阀的方式，电子指令一开始执行并完成后就具有无条件由机械部分强制继续执行不可撤消的性质，方便了用户的使用，也方便了供水管理者的维护管理，统一了使用者和管理者的利益。

4.本发明可以在需要时从水表内部对水表盖、表内阀门、阀门开启关闭系统、控制电路等整体加密锁闭紧固为一体，能够防止非供水管理维修人员非法非破坏性自行开启或拆卸水表铅封和水表内部零部件。若进行攻击，搞坏电源、拆卸电路、破坏结构等，水表在供完一次定量后不需任何电能或外力就自动关闭阀门停止供水，攻击行为将损害攻击者自己；对自己的财产或生活设施进行破坏性攻击，只有损失而没有收益，在正常情况下也不会发生；因此具有极高的抗攻击性，从而防止非供水管理人员非法非破坏性自行开启或拆卸水表。

5.本发明方案可作为智能抄表型水表。能在区域供水管理或小区域供水集中管理时作为有条件控制的智能抄表型水表。实现智能水表和无线电抄表、远传抄表等水表的功能统一。

简言之，本发明为管好供水用水从设备上、技术上彻底解决水费拖欠、扯皮，为搞好现代化的物业管理及实现供水收费管理信息化、数字化、计算机化，提供了强力有效的管理、控制的执行手段。也为智能水表未来的大规模推广应用带来全新的可能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1新型智能控制水表(转轴式磁控先导阀型)结构示意图

图2新型智能控制水表(转轴式球阀型)结构示意图

图3新型智能控制水表(转轴式球阀型)结构俯视图

图4新型智能控制水表(转轴式陶瓷阀型)结构示意图

图5阀门内使用杠杆自保持的转轴磁控先导阀结构示意图

图6新型智能控制水表电原理框图

图7新型智能控制水表机械程序控制图

图8转轴式磁控先导阀门关断作用原理示意图

图9转轴式磁控先导阀门开启作用原理示意图

图10远传型智能抄表型智能控制水表结构原理示意图

图11水表中工作的外转子无刷隔离式微型减速电机

图12弹簧卡刀与定量缺口控制原理示意图

图13用于无线智能抄表的电器盒示意图

图中，1、水表上外壳 2、表盖 3、表玻璃密封胶圈 4、计数显示装置 5、表盘 6、计量端齿轮 7、计量传递轮组 8、端齿轮 9、计数定量轮 10、表玻璃 12、定量缺口1 13、定量缺口2 14、定量缺口3 15、弹簧卡刀1 16、电池盒 17、智能电路板 18、阀门支架 19、显示窗口 20、上陶瓷阀片 21、电机安装架 22、电池 23、电池盒盖 24、电机输出轴 25、电机驱动孔 26、下陶瓷阀片 27、水表下外壳 28、IC卡 29、减速电机 30、卡拔出口挡片 31、IC卡口 34、水表进水口 35、卡刀前部 38、内置电池40、水表外壳 42、阀门进水口 43、锁盖盒 45、外置补充电池插座 47、磁滑阀 48、杠杆支点 49、先导孔 50、杠杆 51、内骨架 52、橡胶碗大骨架 53、胶滑阀 54、阀门橡胶碗 56、橡胶碗小骨架 63、可伸缩作用杆 64、电磁铁紧固螺丝 65、离合电磁铁 66、水表出水口 67、平衡器2 68、紧固螺丝 71、进水阀门 73、离合孔 74、弹簧卡刀2 75、弹簧卡刀3 76、刀架 77、控制臂 80、位置开关K2 81、位置开关K1 82、控制臂磁铁1 83、控制臂磁铁2 84、泄流孔 85、压力室 88、触发带1 89、触发点293、转轴 94、转轴挡圈 95、转轴密封圈 96、阀体 97、球阀密封件 98、固定锁条99、固定锁钩 100、非接触IC卡卡座开关 103、外接电池接头1 104、外接电池接头2109、锁舌弹簧 110、锁舌 112、单向开锁钩 113、内定子 114、外转子 116、线圈绕组117、密封材料 132、单向锁舌钩 134、非接触IC卡座 135、IC卡座开关触点 136、阀门出水口 139、IC卡座紧固部 142、转轴球阀球体 146、远传线 147、平衡固定架2 148、平衡弹簧2 150、控制臂弹簧 151、磁胶滑阀 152、密封胶 153、锁盖条 154、输出轴孔 155、定量缺口4 156、弹簧卡刀4 157、平衡器 158、平衡弹条 159、平衡弹簧 160、平衡固定架 161、卡刀弹簧1 162、卡刀弹簧2 163、卡刀弹簧3 164、卡刀弹簧4 165、电器盒 166、可转动的电器盒座 167、电器盒轴 168、非接触IC卡外接天线 169、远传线路 170、可无电自动关阀的无电路块水表 171、集中的智能电路块

具体实施方式

本发明是这样实现的：在机械式水表表壳中，通过水表的水流量经水表的检测计量，经计量传递轮组(7)的齿轮传递，将计量值传递给计数显示装置(4)，用机械数字滚轮(字轮)或齿轮上的数字来显示累计流量和瞬时流量读数；在水量的计量值传递轮中，设定一个适当的计量定量等级，例如设定在0.1立方米计量轮上，作为计数定量轮(9)，这个计数定量轮(9)可以是齿轮，也可以是字轮(滚轮)，这个计数定量轮(9)转动一圈就是1立方米水流量。在计数定量轮(9)的轮轴上、在不同长度位置、不同角度的部位上，设置有为便于在转动中依次循环控制的四个定量控制缺口：定量缺口1(12)、定量缺口2(13)、定量缺口3(14)、定量缺口4(155)；一个定量缺口转过去后再接着下一个定量缺口；与每个定量缺口一一相对应的是弹簧卡刀1(15)、其刀身带有卡刀弹簧1(161)，弹簧卡刀2(74)、其刀身带有卡刀弹簧2(162)，弹簧卡刀3(75)、其刀身带有卡刀弹簧3(163)，弹簧卡刀4(156)、其刀身带有卡刀弹簧4(164)；弹簧卡刀1-4的长度可以伸缩(弯腰)，刀身可以在开启阀门过程中经过计数定量轮(9)时略作伸缩或转动(“弯腰”)、经过计数定量轮(9)后由卡刀弹簧1-4恢复成原态；(视字轮轴或齿轮轴情况和工艺，也可以用三只弹簧卡刀和对应的三个定量缺口，其效果是相同的；)弹簧卡刀装在刀架(76)内，刀架(76)连同弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(74)、弹簧卡刀3(75)、弹簧卡刀4(156)和卡刀弹簧1(161)、卡刀弹簧2(162)、卡刀弹簧3(163)、卡刀弹簧4(164)固定在控制臂(77)上；每两只弹簧卡刀刀口的距离不超过计数定量轮(9)的轴直径；当弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(74)、弹簧卡刀3(75)、弹簧卡刀4(156)连续分别压在计数定量轮(9)上的定量缺口1(12)、定量缺口2(13)、定量缺口3(14)、定量缺口4(155)上时，其作用力通过弹簧卡刀作用于定量缺口面，从而产生推动计数定量轮(9)转动的合成矢量微力，将弹簧卡刀对计数定量轮(9)计量转动的摩擦阻力部分转化为计数定量轮(9)的微弱的计量轮转动力，适当地补偿控制臂(77)通过弹簧卡刀压在计数定量轮(9)上的摩擦阻力造成的计量转动力的损失；控制臂(77)与进水阀门(71)的转轴(93)牢固地固定为一体；控制臂弹簧(150)的一端伸入控制臂(77)，另一端固定在阀体(96)上；控制臂(77)上还安装有离合电磁铁(65)和固定有平衡弹条(158)，以及位置开关K1(81）和位置开关K2(80)；离合电磁铁(65)上有可伸缩作用杆(63)；转轴(93)中心有与减速电机(29)的电机输出轴(24)配合的电机驱动孔(25)，电机输出轴(24)上有输出轴孔(154)，转轴(93)壁上有容纳可伸缩作用杆(63)的离合孔(73)，在通电时可伸缩作用杆(63)从离合孔(73)伸入输出轴孔(154)，断电时从输出轴孔(154)缩回离合孔(73)；控制臂(77)上的平衡弹条(158)在被驱动中转过平衡固定架(160)上的一面带斜面的平衡器(157)及平衡器2(67)，压缩／弹开平衡弹簧(159)、通过平衡器(157)；相互作用的平衡器(157)、平衡器2(67)与平衡弹条(158)的作用，是极大减小控制臂弹簧(150)的强大回复弹力，该极大减小后的回复弹力通过弹簧卡刀1-4作用于计数定量轮(9)及弹簧卡刀1-4。如此，控制臂(77)上的平衡弹条(158)压在平衡器(157)上，平衡弹条(158)受力后有弯曲，令弹簧卡刀1-4可顺序地作用于计数定量轮(9)上的定量缺口1-4，并通过供水中转动的计数定量轮(9)上的定量缺口1-4；将减速电机(29)用电机输出轴(24)插入转轴(93)中心的电机驱动孔(25)，并固定安装在阀门支架(18)上；阀门支架(18)上还安装有锁盖盒(43)、锁盖盒(43)内有带单向锁舌钩(132)的锁舌(44)、锁舌弹簧(109)，用于配合水表上外壳(1)上的锁盖条(153)锁闭水表。在阀门支架(18)上控制臂(77)转动轨迹的驱动开始及中途和结束的相应位置，分别设置有位置开关K1(81)和位置开关K2(80)的触发带1(88)、触发点2(89)；位置开关K1(81)和位置开关K2(80)分别与智能电路板(17)电联连；位置开关K1(81)在进水阀门(71)处于关闭位置时开启(或唤醒)控制电路、发出智能判别工作指令，在开阀状态下供水过程中、由弹簧卡刀3(75)、弹簧卡刀4(156)的触发带1(88)开启(或唤醒)控制电路，电路瞬时工作，智能判别下一轮供水条件，功率驱动电路的是否启动，取决于控制电路对供水条件的智能判别，不满足供水条件时电路可设置短时报警要求用户缴费充值；位置开关K2(80)在控制电路开阀驱动结束时发出阀门已开启、驱动已完成指令，关闭(或休眠)控制电路、关闭驱动电路；水表继续完成预定供水量后，弹簧卡刀4(156)通过定量缺口4(155)，控制臂(77)上的平衡弹条(158)与平衡器(157)滑脱，无需供给电力，控制臂弹簧(150)驱动控制臂(77)自动关断进水阀门(71)；若符合下一轮供水条件，智能电路板(17)启动驱动电路，减速电机(29)上电、离合电磁铁(65)上电、可伸缩作用杆(63)从控制臂(77)轴上的离合孔(73)伸入电机输出轴孔(154)，减速电机(29)驱动控制臂(77)，将控制臂(77)转动回新一轮供水的开始状态：弹簧卡刀1(15)作用于计数定量轮(9)轴，智能水表恢复控制机构至新一轮供水状态。由此可以知道，若每次都满足下一轮的供水条件，进水阀门(71)在每一轮供水周期都活动、清洁一次，起到防止进水阀门(71)活动不灵、“锈死”的良好作用。在实际运用中也可能出现控制电路进行判别但功率驱动电路未能起动(功率电路无电或电力不足)，此时也继续供水，情况与不满足供水条件相同，智能电路板(17)的控制电路短时工作后休眠，供水继续，计数定量轮(9)继续转动，直至本次定量供水完成。但由于智能电路板(17)控制电路已经存储了已收费未完成起动信息，即位置开关K2(80)未发出驱动完成指令，用户仅需要为水表补充电源即可完成新一轮开阀供水；若在实际运用中出现位置开关K1(81)闭合、智能电路板(17)上电未能符合供水条件告警后，又继续供水，至阀门关断期间，用户又去缴纳了费用，此时给水表充值，智能电路板(17)上电，经接收信息或处理已存信息并智能判别，若符合新一轮供水条件，智能电路板(17)启动驱动电路，减速电机(29)上电、离合电磁铁(65)上电、可伸缩作用杆(63)从控制臂(77)轴上的离合孔(73)伸入电机输出轴孔(154)中；减速电机(29)驱动控制臂(77)，将控制臂(77)转动回新一轮供水的开始状态，弹簧卡刀1-4“弯腰”通过计数定量轮(9)，平衡弹条(158)“弯腰”通过平衡器(157)，进水阀门(71)开启，又进入新一轮供水状态。

减速电机(29)通电驱动分两种情况：一是开启进水阀门(71)：在离合电磁铁(65)供电、可伸缩作用杆(63)伸入离合作用孔(72)中情况下，减速电机(29)驱动控制臂(77)，开启进水阀门(71)；二是打开锁闭的水表上外壳(1)：离合电磁铁(65)不通电，减速电机(29)逆向驱动，电机输出轴(24)上固定的单向开锁钩(112)钩住锁舌(110)尾部的单向锁舌钩(132)，就打开了锁闭在一起的水表上外壳(1)和水表外壳(40)。

离合电磁铁(65)的情况也可分为三种：一是在离合电磁铁(65)通电时，将控制臂(77)和输出轴孔(154)连接为一体，在减速电机(29)驱动下开启进水阀门(71)；二是在离合电磁铁(65)不通电时，任由控制臂弹簧(150)的关阀作用力通过弹簧卡刀1-4与定量缺口1-4有控制地关闭进水阀门(71)；三是在不通电时，任由减速电机(29)通电逆向驱动打开外壳的锁闭。

有一部份水表用信用铅封封闭外壳，为了解决管理的另一难题信用铅封问题，本发明特别将整个水表从内部锁闭起来：在水表外壳(40)上有固定锁钩(99)，在水表上外壳(1)内与固定锁钩(99)相对处有固定锁条(98)；阀门支架(18)上有锁盖盒(43)，锁盖盒(43)内有带锁舌弹簧(109)的锁舌(110)，锁舌(110)伸出的尾部有单向锁舌钩(132)；与单向锁舌钩(132)相对处的水表上外壳(1)内有锁盖条(153)。阀门支架(18)上有水表下外壳(27)的紧固孔；锁盖时，将水表下外壳(27)用紧固螺丝(68)固定在阀门支架(18)上，再将将水表上外壳(1)的固定锁条(98)卡进固定锁钩(99)，再向下用另一侧的锁盖条(153)压入锁舌(110)下方，锁舌弹簧(109)将锁舌(110)自动复原，从而将水表下外壳(27)、水表上外壳(1)和水表外壳(40)锁闭在一起；若要开启水表上外壳(1)，减速电机(29)在离合电磁铁(65)不上电时逆向驱动，电机输出轴(24)上的单向开锁钩(112)挂住锁舌(110)尾部的单向锁舌钩(132)，就把水表上外壳(1)打开。

下面结合例图分别叙述采用不同转轴式阀门时的情况。在例图中，为了将主要部分的结构表现得较为清楚，图中将一些次要的或水表原结构中不需作表述的部分作了适当的省略；同时，对于前面已作了诸多详细说明的，下面的说明就作了适当的省略。

图1是水表内采用转轴式磁控先导阀型结构示意图。前面已作了叙述，先设定进水阀门(71)关闭：控制臂(77)上固定有二个极性互为倒置的控制臂磁铁1(82)和控制臂磁铁2(83)；进水阀门(71)在未加控制的自由状态时，由于控制臂(77)受控制臂弹簧(150)的作用力，控制臂磁铁1(82)稳定地处于磁胶滑阀(151)上方，与磁胶滑阀(151)相互排斥，磁胶滑阀(151)向下用密封胶(152)压住进水阀门(71)的泄流孔(84)，水体经先导孔(49)进入压力室(85)，从而将进水阀门(71)置于稳定关闭状态。位置开关K1(81)闭合，电源正常，给水表充值后，智能电路板(17)的控制电路启动驱动电路，减速电机(29)上电，离合电磁铁(65)上电，控制臂(77)转动，弹簧卡刀1-4“弯腰”通过计数定量轮(9)，平衡器(157)“弯腰”让平衡弹条(158)通过；进水阀门(71)开启，开始供水。位置开关K2(80)发出进水阀门(71)开启、驱动电路工作结束指令，驱动电路工作断电、智能电路板(17)断电或休眠，离合电磁铁(65)断电，在控制臂(77)转变运动方向瞬间，可伸缩作用杆(63)缩回离合孔(73)，平衡弹条(158)回压在平衡器(157)上，平衡弹条(158)有弯曲，弹簧卡刀1(15)与计数定量轮(9)接触，供水过程中弹簧卡刀1(15)通过定量缺口1(12)，弹簧卡刀2(74)通过定量缺口2(13)，弹簧卡刀3(75)与定量缺口3(14)接触，位置开关K1(81)启动(或唤醒)智能电路板(17)的控制电路，智能判断下一轮供水条件：1.若符合下一轮供水条件，控制电路启动驱动电路，减速电机(29)上电，离合电磁铁(65)上电，控制臂(77)转动，弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(74)“弯腰”通过计数定量轮(9)，位置开关K2(80)发出结束指令，智能电路板(17)断电，离合电磁铁(65)断电，在控制臂(77)转变运动方向瞬间，可伸缩作用杆(63)缩回离合孔(73)，弹簧卡刀1(15)压在计数定量轮(9)上，继续本轮供水，同时也有了下一轮供水的许可；2.若不符合下一轮供水条件，例如未缴水费或费用不足、水表无电源或电源不足不能驱动，则继续供水，计数定量轮(9)转动，弹簧卡刀3-4顺序通过定量缺口3-4，平衡弹条(158)逐渐弯曲至与平衡器(157)滑脱，进水阀门(71)关闭，一轮供水结束；3.若在驱动中途因电源原因中断，未能触发位置开关K2(80)，则在控制电路中存储该信息，在电源满足驱动条件后电路将自动再行驱动。4.若不满足供水条件，在随后的供水过程中又给水表充了值，符合继续供水条件了，在已触发位置开关K1(81)情况下，充值瞬间即可驱动完成下一轮。先导进水阀门(71)内的磁胶滑阀(151)受控制臂磁铁1(82)和控制臂磁铁2(83)的作用向上或向下，磁胶滑阀(151)套入阀门橡胶碗(54)上的内骨架(51)中，用于向上松开拉动或向下压紧阀门橡胶碗(54)；内骨架(51)与橡胶碗大骨架(52)、橡胶碗小骨架(56)固定为一体，橡胶碗大骨架(52)、橡胶碗小骨架(56)之间有阀门橡胶碗(54)，阀门橡胶碗(54)上有先导孔(49)、阀门橡胶碗(54)底部有泄流孔(84)；阀门橡胶碗(54)内形成一个压力室(85)，压力室(85)经先导孔(49)和泄流孔(84)将阀门进水口(42)与阀门出水口(136)沟通；当控制臂磁铁1(82)与磁胶滑阀(151)异性相吸，磁胶滑阀(151)向上滑动，离开泄流孔(84)，在水压共同作用下，带动内骨架(51)、橡胶碗小骨架(56)、橡胶碗大骨架(52)及阀门橡胶碗(54)向上，打开进水阀门(71)；当控制臂磁铁2(83)与磁胶滑阀(151)同性相斥，磁胶滑阀(151）向下压紧阀门橡胶碗(54)、并压紧底部的泄流孔(84)，关闭进水阀门(71)。

图5是阀门内使用杠杆自保持的转轴磁控先导阀结构示意图。与图1不同之处，在于增加使用了杠杆(50)，并将磁胶滑阀(151)分成磁滑阀(47)和胶滑阀(53)两件，并将磁滑阀(47)的磁极性与图1所示的反装；控制臂弹簧(150)以压缩弹簧为佳，使用片弹簧效果也很好；磁滑阀(47)通过杠杆支点(48)位于其中部的杠杆(50)联接另一端的胶滑阀(53)，磁滑阀(47)受控制臂磁铁1(82)和控制臂磁铁2(83)的作用向上或向下、则胶滑阀(53)向下或向上；当控制臂磁铁2(83)与磁滑阀(47)异性相吸，磁滑阀(47)向上滑动，带动胶滑阀(53)向下滑动，压紧阀门橡胶碗(54)、并压紧底部的泄流孔(84)，稳定地关闭进水阀门(71)；当控制臂磁铁1(82)与磁滑阀(47)同性相斥，磁滑阀(47)向下滑动，带动胶滑阀(53)向上滑动、松开底部的泄流孔(84)，并向上拉动阀门橡胶碗(54)，这样就打开了进水阀门(71)。进水阀门(71）虽然开启，但磁滑阀(47)此位置主要受控制臂磁铁1(82)的同性相斥，又同时受到与控制臂磁铁1(82)水平方向的控制臂磁铁2(83)异性相吸，只是控制臂(77)上的弹簧卡刀1-4被计数定量轮(9)阻挡控制，所以当弹簧卡刀1-4通过计数定量轮(9)，进水阀门(71)就会自动关闭了。在杠杆自保持的转轴磁控先导阀中使用控制臂弹簧(150)，而且是压缩弹簧的作用，是控制臂(77)因弹簧卡刀1-4的控制需要，要多驱动约1／3个控制臂磁铁1(82)直径距离，用压缩弹簧的控制臂弹簧(150)就可以将控制臂(77)置于正常控制需要的位置。

图2是水表内进水阀门(71)采用新型转轴式球阀的智能控制水表结构示意图，图4是水表内进水阀门(71)采用新型转轴式陶瓷阀型的智能控制水表结构示意图，从本发明来说，它们完全是同一类的控制，前面已作了详细说明。同时也要说明，每一次的供水中途验证供水条件收费作业，并预置于本轮继续供水和下一轮供水的状态，其作业时间均很短暂。

图3是图2的结构俯视图，标示了各个作用零、部件的位置关系，图中展示了各零、部件的结构位置，为了看得清楚一些，在无关控制原理的情况下，将一些零件作了适当移动。

以控制原理和控制方法来说，转轴式磁控先导阀型、转轴式球阀型还是转轴式陶瓷阀型几乎是完全相同的，区别仅在于具体阀门不同，所需的驱动力不同：球阀所需驱动力最大，其次是陶瓷阀，驱动力最小的是先导阀。

同样地，本发明适用于其它类似的转轴式等阀门就不一一例举了。

图6是新型智能控制水表电原理框图，其工作过程简述如下：位置开关K1(81)闭合，电路工作；电压检测正常，电路状态正常，电路工作电源指示短时上电指示，IC卡座(134)内有IC卡(28)，IC卡(28)引脚与卡座各触点稳定接触，或使用非接触式IC卡，IC卡(28)置于IC卡座(134)内，磁敏IC卡座开关触点(135)接通……，IC卡(28)与脱机终端微处理器进行串行数据通讯，进行IC卡(28)识别、密码校验，访问IC卡(28)数据区、检查是否不为“零”，若正确，微处理器输出一个扣费及启动信号，IC卡存储数值减运算，寄存器写入数据，经确认后，减速电机(29)和离合电磁铁(65)通电，驱动开启进水阀门(71)，后面的过程就不再重复。

图7是新型智能控制水表的机械程序控制图，机械程序控制过程前面已作了详细说明，在此就不重复。

图8是转轴式磁控先导阀门关断作用原理示意图，图9是转轴式磁控先导阀门开启作用原理示意图；图12是弹簧卡刀与定量缺口控制原理示意图。前面已作了详细说明，在此就不再赘述。

图11是在水表中工作的外转子无刷直流微型减速电机，由于水表的工作环境和工作条件、防潮防湿、以及对水表长期稳定可靠工作的要求，与普通同类电动机不同之处，可以对电机线圈、硅钢片用塑料或树脂进行密封防湿处理。这种电机由于工作中无电刷、无火花、防湿、特别适合在水表中的应用。

图10给出了远传型智能抄表型智能控制水表结构原理示意图。现有远传水表抄表系统的主要功能是抄表，不收费不控制，本发明的智能远传抄表型智能控制水表兼具现阶段智能水表和远传抄表水表的功能：它可以作为抄表管理的器具又可以作为收费管理的手段，是作为升级的带控制的远传抄表水表。原有远传线路不变，千百个电路浓缩为一个集中控制电路，集中供电的电压、电流要作适当调整，管理软件程序需要增加充值功能。

图13用于无线智能抄表的电器盒示意图。在将智能控制水表作为无线智能抄表时，内装智能电路板(17)的电器盒(165)有能转动的电器盒座(166)，能调节俯仰角的电器盒轴(167)、可调整智能电路板(17)无线电信号的接收和发送；在智能电路板(17)的开启“唤醒”控制电路的磁敏开关K上，并联有频率响应开关K3作为开启“唤醒”控制电路的“或电路开关”；并增大智能电路板(17)的的无线电收讯、发讯功率、灵敏度及传输距离；电器盒(165)有接收、发送天线(168)；在无线电手持读、写卡抄表器上，增加充值功能，配以智能控制水表原有的控制功能，就成为较理想的方便用户、同时方便管理的用户IC卡分散／集中管理使用的无线智能控制水表。新型智能控制水表在需要作为无线抄表、无线充值来使用时，增大新型智能控制水表的电路的非接触IC卡的传输距离，有现实意义；也可采用别的无线电传输方案，可方便地实施无线抄表、无线充值，进而方便地实现管理的无线控制；

图1可为说明书摘要附图。

Claims (3)

1.一种新型智能控制水表，包括机械式水表和与其固定为一体的进水阀门；

其中所述机械式水表，包括进行计量传递的计量传递轮组(7)，及计数显示装置(4)；进水阀门(71)包括阀体(96)、控制进水阀门(71)开启或自动关闭的电子和机械控制机构；

其特征在于，在水表内安装的转轴式进水阀门(71)，与进水阀门(71)的转轴(93)固定为一体的控制臂(77)，在进水阀门(71)未加控制的自由状态时，由于受控制臂弹簧(150)的作用力而自动地将进水阀门(71)置于稳定关闭状态；在开启进水阀门(71)时，将关闭进水阀门(71)所需的能量，寄存在开启进水阀门(71)过程中所产生的控制臂弹簧(150)的形变上；平衡弹条(158)与控制臂(77)固定为一体，控制臂(77)上安装有刀架(76)，刀架(76)内装有弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(74)，弹簧卡刀3(75)、弹簧卡刀4(156)；控制臂(77)上还安装有离合电磁铁(65)和位置开关K1(81)、位置开关K2(80)；转轴(93)的中心有电机驱动孔(25)、电机驱动孔(25)壁上有离合孔(73)，离合电磁铁(65)的可伸缩作用杆(63)装在离合孔(73)内；安装在阀门支架(18)上的减速电机(29)，其电机输出轴(24)装入电机驱动孔(25)内，电机输出轴(24)上有输出轴孔(154)；与平衡弹条(158)相互作用的平衡器(157)、平衡固定架(160)及平衡器2(67)、平衡固定架2(147)安装在阀门支架(18)上；平衡器(157)、平衡弹簧(159)在平衡固定架(160)内；平衡器2(67)、平衡弹簧2(148)在平衡固定架2(147)内；作用于位置开关K1(81)、位置开关K2(80)的触发带1(88)、触发点2(89)安装在阀门支架(18)上；阀门支架(18)上还安装有锁盖盒(43)，锁盖盒(43)内装有锁舌(110)和锁舌弹簧(109)，锁舌(110)的尾部有单向锁舌钩(132)；电机输出轴(24)上有与单向锁舌钩(132)相互作用的单向开锁钩(112)；水表上外壳(1)内有固定锁条(98)，和与锁舌(110)相互作用的锁盖条(153)；水表外壳(40)上有与固定锁条(98)相互作用的固定锁钩(99)；阀门支架(18)上有水表下外壳(27)的紧固孔；在计量值传递轮组中设定一个齿轮或字轮作为计数定量轮(9)，计数定量轮(9)轴上有定量缺口1(12)、定量缺口2(13)、定量缺口3(14)、定量缺口4(155)，计数定量轮(9)每转动一周，即为一轮收费管理控制周期；在未用于关阀时，控制臂弹簧(150)的形变作用力，由控制臂(77)上固定为一体的平衡弹条(158)与阀门支架(18)上的平衡器(157)、平衡器2(67)加以平衡，并将控制臂弹簧(150)经平衡弹条(158)平衡后剩余的微弱形变作用力通过控制臂(77)上安装的弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(74)，弹簧卡刀3(75)、弹簧卡刀4(156)顺序分别作用于计数定量轮(9)轴上的定量缺口1(12)、定量缺口2(13)、定量缺口3(14)、定量缺口4(155)上；在水表内安装的直接控制类球阀、陶瓷阀转轴式进水阀门(71)，控制臂(77)的开启和关闭位置将直接控制进水阀门(71)的开启和关闭；在水表内安装的间接控制类先导阀微力转轴式进水阀门(71)，控制臂(77)的开启和关闭位置将间接控制进水阀门(71)的开启和关闭；智能电路板(17)上有无线接收、发讯功能块时，智能控制水表是无线型智能控制水表；由去掉智能电路板(17)的智能控制水表组成的远传水表网，网中的所有智能控制电路块(17)升级为一个集中的智能电路块(171)，智能控制水表是远传型智能控制水表。

2.根据权利要求1所述的新型智能控制水表，其特征在于，在水表内安装的间接控制类的、转轴式磁控制的先导阀进水阀门(71)，进水阀门(71)在未加控制的自由状态时，由于控制臂(77)受控制臂弹簧(150)的作用力，控制臂磁铁1(82)稳定地处于磁胶滑阀(151)上方，与磁胶滑阀(151)同性相斥，磁胶滑阀(151)向下用密封胶(152)压住进水阀门(71)的泄流孔(84)，水体经先导孔(49)进入压力室(85)，从而将进水阀门(71)置于稳定关闭状态；当控制臂弹簧(150)压缩、控制臂磁铁2(83)处于磁胶滑阀(151)上方，与磁胶滑阀(151)异性相吸，磁胶滑阀(151)向上、密封胶(152)离开进水阀门(71)的泄流孔(84)，并带动内骨架(51)、橡胶碗大骨架(52)、阀门橡胶碗(54)整体向上，从而将进水阀门(71)开启。

3.根据权利要求1所述的新型智能控制水表，其特征在于，在水表内安装的间接控制类的、杠杆自保持的转轴式磁控制微力先导阀进水阀门(71)，进水阀门(71)在未加控制的自由状态时，由于控制臂(77)受控制臂弹簧(150)的作用力，控制臂磁铁1(82)稳定地处于磁滑阀(47)上方，与磁滑阀(47)异性相吸，磁滑阀(47)向上滑动，通过杠杆(50)带动胶滑阀(53)向下滑动，压紧阀门橡胶碗(54)、并压紧底部的泄流孔(84)，稳定地关闭进水阀门(71)；当控制臂磁铁2(83)处于磁滑阀(47)上方，与磁滑阀(47)同性相斥，磁滑阀(47)向下、通过杠杆(50)使胶滑阀(53)向上离开进水阀门(71)的泄流孔(84)，并带动内骨架(51)、橡胶碗大骨架(52)、阀门橡胶碗(54)整体向上，从而开启进水阀门(71)。

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