CN104199388B

CN104199388B - 无线通讯智能燃气表控制器及其控制方法

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Publication number: CN104199388B
Application number: CN201410110774.XA
Authority: CN
Inventors: 郭建国; 毛星原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2034-03-24
Also published as: CN104199388A

Abstract

无线通讯智能燃气表控制器及其控制方法，无线通讯智能燃气表控制器安装在燃气表上，燃气表中设置有燃气阀门、控制该燃气阀门的阀门电机，阀门电机的控制电路设置在智能电路中；特征是无线通讯智能燃气表控制器内设有带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路；无线通讯智能燃气表控制器上的显示器、操作按钮、燃气传感器感应窗均接Zigbee无线通讯集成电路，并通过DCPL‑Bus或M‑Bus接口与智能燃气表的智能电路连接；同时，本无线通讯智能燃气表控制器通过Zigbee/RF网桥与燃气管理中心的电脑连接，形成组网结构系统。本发明解决了“燃气管道始终存在燃气压力，容易造成燃气泄露存在不安全隐患”的问题。

Description

无线通讯智能燃气表控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种无线通讯智能燃气表控制器及其控制方法，是一种Zigbee无线通讯或RF无线通讯的智能燃气表控制器；该无线通讯智能燃气表控制器是通过DCPL-Bus或M-Bus通信总线与智能燃气表进行连接；无线通智能燃气表控制器是通过DCPL-Bus或M-Bus通信总线与智能燃气表进行连接，并由无线通讯智能燃气表控制器进行人工设定时间，操控智能燃气表内部燃气阀门的开启与关闭；无线通讯智能燃气表控制器还可以进行燃气泄露的探测，当燃气有泄露时自动关闭智能燃气表内部燃气阀门；无线通讯智能燃气表控制器也可以通过Zigbee或RF无线通讯与Zigbee/RF网桥进行数据通信。

背景技术

当前国内外已公知的智能燃气表或传统燃气表，是一种家庭人员无法设定时间控制燃气阀门的开与关的燃气表；现有的智能燃气表或传统燃气表主要功能是燃气计量采集，而且燃气表与燃气灶台是通过燃气管道长期进行连接，使得燃气灶台的燃气管道始终存在燃气压力，容易造成燃气泄露存在不安全隐患。

中国发明专利：03158313.X号公开了一种DCPL网络预收费智能型燃气表终端，设有机械式累加计数显示装置，其特征在于：还设有面向用户提供短信息交互LCD显示窗口与DCPL网络现场总线接口，总线上提供36V以下的直流电源，表具上设有智能电路，电路中设有核心微处理器；DCPL网络通讯调制解调专用芯片、网络交互LCD显示窗的驱动电路以及数字存储器，分别连接在该核心微处理器上，机械计数字轮上设有小磁钢，对应的位置上设有磁传感器，磁传感器的输出通过核心微处理器接LCD显示器驱动电路和数字存储器，在表内装有小型电动防爆隔离阀门或可控型燃气表膜式机芯，同时设有控制它们的阀门电机，阀门电机的控制电路设置在智能电路中。

该发明形成了可寻址数字通讯的、表具阀门可控，并面向用户提供短信息交互LCD显示信息窗口的网络预收费智能型燃气表终端装置。但是，该发明燃气表中的“表具阀门可控”是由供气的管理部门远程控制的；用户无法控制燃气表内的阀门，除非关闭用户的燃气总阀门，否则燃气表后方的管道内始终是充满燃气的。所以该发明并未解决上述“燃气管道始终存在燃气压力，容易造成燃气泄露存在不安全隐患”的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无线通讯智能燃气表控制器及其控制方法，本方案采用无线通讯智能燃气表控制器进行设定时间，进行控制智能燃气表内部燃气阀门的开启与关闭；能够解决现有技术中“燃气管道始终存在燃气压力，容易造成燃气泄露存在不安全隐患”的问题。

完成上述发明任务的技术方案是，一种无线通讯智能燃气表控制器，该无线通讯智能燃气表控制器安装在燃气表上，所述的燃气表中设置有燃气阀门，以及控制该燃气阀门的阀门电机，阀门电机的控制电路设置在智能电路中；其特征在于，本无线通讯智能燃气表控制器内设有带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路；本无线通讯智能燃气表控制器上的显示器、操作按钮、燃气传感器感应窗均接该带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路，并通过DCPL-Bus或M-Bus接口与智能燃气表的智能电路连接；同时，本无线通讯智能燃气表控制器通过Zigbee/RF网桥，与燃气管理中心的电脑连接，形成组网结构系统。

本智能燃气表控制器能够采集智能燃气表的计量数据，并传输给燃气控制中心；能够根据燃气控制中心的指令，操控智能燃气表内部燃气阀门的开启与关闭；同时本智能燃气表控制器能够根据用户输入的时间数据，操控智能燃气表内部燃气阀门的开启与关闭。

无线通讯智能燃气表控制器、智能燃气表、Zigbee/RF网桥组网结构系统图，参看图2所示。

所述的DCLC-Bus是一种直流电力线载波通讯，而且是一种非对称载波通讯，主机与从机通讯时主机调制的是电压调制信号，而从机与主机通讯时从机调制的是电流调制信号。其中，无线通讯智能燃气表控制器为主机，智能燃气表为从机。

本发明的无线通讯智能燃气表控制器，参看图1、图2；无线通讯智能燃气表控制器100，是安装在家庭厨房内；无线通讯智能燃气表控制器100通过DCPL-Bus或M-Bus通信总线与智能燃气表200进行连接；智能燃气表200内部的燃气阀门平时处在关闭状态，使得燃气灶台300内部燃气管道平时不存在燃气及燃气压力；无线通讯智能燃气表控制器100可以人工设定时间来控制智能燃气表200内部燃气阀门的开启与关闭；人工通过无线通讯智能燃气表控制器100设定的时间就是智能燃气表200的工作时间，如人工通过无线通讯智能燃气表控制器100设定30分钟时，无线通讯智能燃气表控制器100是通过DCPL-Bus或M-Bus通信总线与智能燃气表200进行信息通信，并控制智能燃气表200内部燃气阀门开启，智能燃气表200工作30分钟后就自动关闭智能燃气表200内部燃气阀门；无线通讯智能燃气表控制器100可以进行燃气泄露的探测；无线通讯智能燃气表控制器100是通过Zigbee或RF无线通讯与Zigbee/RF网桥400进行无线通讯；而Zigbee/RF网桥400是通过城市通信网络与城市数据管理中心进行数据通信。

完成本申请第二个发明任务的技术方案是：上述无线通讯智能燃气表控制器的控制方法，其特征在于，步骤如下：

⑴.本系统采用设置有燃气阀门以及燃气阀门控制电路的智能燃气表；

⑵.将无线通讯智能燃气表控制器安装在该智能燃气表旁边；并通过DCPL-Bus或M-Bus接口与智能燃气表的智能电路连接；

⑶.无线通讯智能燃气表控制器将智能燃气表的燃气阀门控制为常闭状态；智能燃气表与燃气灶之间的软管内没有压力；

⑷.使用时，通过该无线通讯智能燃气表控制器上的操作按钮设置燃气使用时间；

⑸.无线通讯智能燃气表控制器根据所设置的燃气使用时间，打开智能燃气表的燃气阀门；并在达到该设定时间时，关闭燃气阀门；

⑹.在步骤⑶到步骤⑸的工作期间，无线通讯智能燃气表控制器采集智能燃气表的计量数据；

⑺. 无线通讯智能燃气表控制器将采集到的智能燃气表的计量数据，通过Zigbee/RF网桥，传输给燃气管理中心的电脑；并接受燃气管理中心的指令；

⑻.当燃气管理中心根据欠费情况，发出停气指令时，无线通讯智能燃气表控制器关闭燃气阀门；并在显示器上显示该指令。

本发明有以下优化方案：增加以下步骤

⑼.在燃气使用时间内，如果无线通讯智能燃气表控制器上的燃气传感器感应窗，接收到燃气泄露的报警信号，则关闭燃气阀门；并在显示器上显示该报警情况。

上述步骤⑼的编号，不限制该步骤的工作时间（即该步骤可以发生在其他步骤之前或之后）。

本发明克服了现有技术的不足，采用无线通讯智能燃气表控制器进行设定时间，进行控制智能燃气表内部燃气阀门的开启与关闭；解决了“燃气管道始终存在燃气压力，容易造成燃气泄露存在不安全隐患”的问题。

附图说明

图1 无线通讯智能燃气表控制器与智能燃气表厨房内安装示意图；

图2 本发明构建的无线通讯智能燃气表控制器、智能燃气表、Zigbee/RF网桥组网系统图；

图3 本发明构建的Zigbee无线通讯智能燃气表控制器电路原理图；

图4 本发明构建的RF无线通讯智能燃气表控制器电路原理图。

具体实施方式

实施例1

参照附图3所示，图3是本发明构建的Zigbee无线通讯智能燃气表控制器电路原理图；图3中IA1是带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路；IA2是带I2C总线的温度传感器集成电路；IA3是复位集成电路；IA4是带I2C总线的LCD显示集成电路；IB1是调制解调器集成电路；IC1燃气气敏传感器集成电路；W1与W2是稳压集成电路。

参照附图3所示，本发明的电路原理图中，由带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路IA1、带I2C总线的温度传感器集成电路IA2、复位集成电路IA3、带I2C总线的LCD显示集成电路IA4，以及外围器件电阻RA1-RA10、电容CA1-CA12、电感LA1与LA2、晶振ZA1与ZA2、操作按钮K1-K3组成无线通讯微处理电路100-1；由调制解调器集成电路IB1、三极管TB1-TB4，以及外围器件电阻RB1-RB6、电容CB1-CB5、晶振ZB组成DCPL-Bus电路100-2；由燃气气敏传感器集成电路IC1，以及外围器件电阻RC1与RC2、电容CC1组成燃气泄露探测电路100-3；由稳压集成电路W1与W2、充电电池BAT、二极管电桥ZD、二极管D1、变压器BT，以及外围器件电容C1-C6组成直流稳压电路100-4；本发明的电路原理，其主要特征是：带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路IA1是采用2.4GHz无线通讯频率及IEEE802.15.4通信协议的微处理器无线通讯集成电路；调制解调器集成电路IB1是DCPL-Bus通信总线采用载波FSK或S-FSK调制信号与解调信号的集成电路；DCPL-Bus通信总线是采用两线制直流电力线非对称载波通信；无线通讯智能燃气表控制器100主机与智能燃气表从机通过直流电力线连接，并在直流电力线上进行非对称载波通信，即无线通讯智能燃气表控制器100主机为智能燃气表从机提供直流电源，无线通讯智能燃气表控制器100主机与智能燃气表从机通信时，主机是通过直流电力线上进行调制FSK或S-FSK电压信号与从机通信，而从机与主机通信时，是从机通过直流电力线上进行调制FSK或S-FSK电流信号与主机通信。

实施例1，参照附图3所示，本发明进一步优化说明。

带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路IA1与带I2C总线的温度传感器集成电路IA2、带I2C总线的LCD显示集成电路IA4是通过各自的SDA、SCL接口进行连接；微处理器的Zigbee无线通讯集成电路IA1的RF_N与RF_P端口通过电容CA5-CA9、电感LA1与LA2、天线AN进行无线收发通讯；微处理器的Zigbee无线通讯集成电路IA1的通讯接口UART（TXD、RXD）与调制解调器集成电路IB1的XD与RD连接；微处理器的Zigbee无线通讯集成电路IA1的P1.0（AD转换）与燃气气敏传感器集成电路IC1输出端连接；微处理器的Zigbee无线通讯集成电路IA1的P0.4-P0.6端口通过电阻RA8-RA10与操作按钮K1-K3连接。

调制解调器集成电路IB1调制信号输出端Aout通过电容CB4连接三极管TB3与TB4的基极，并通过调制三极管TB3与TB4的电流调制三极管TB1的输出电压，形成直流电压上载波有调制的电压信号，经DCPL-Bus通信总线完成主机与从机通讯；三极管TB2是通过电阻RB1控制DCPL-Bus通信总线的最大输出电流，以及防止两线制的DCPL-Bus通信总线短路时损坏三极管TB1；调制解调器集成电路IB1调制信号输入端Ain是通过电容CB3连接电阻RB6；电阻RB6的调制电压信号是从机调制的电流信号，经DCPL-Bus通信总线回路中调制的电流信号经过电阻RB6产生调制的电压信号，经电容CB3输入到调制解调器集成电路IB1的Ain端完成从机与主机通讯。

本实施例1构建的Zigbee无线通讯智能燃气表控制器电路原理图中，带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路IA1选用的是CC2541集成电路；调制解调器集成电路IB1选用的是MSM7512或AMIS-49587、NCN49597调制解调器集成电路; 燃气气敏传感器集成电路IC1选用的是TGS2611或MQ-4气敏传感器。

实施例2

参照附图4所示，图4是本发明构建的RF无线通讯智能燃气表控制器电路原理图；图4中IA1是51系列的微处理器集成电路；IA2是带I2C总线的温度传感器集成电路；IA3是复位集成电路；IA4是带I2C总线的LCD显示集成电路；IA5是RF无线收发集成电路；IB1是调制解调器集成电路；IC1燃气气敏传感器集成电路；W1与W2是稳压集成电路。

参照附图4所示，本发明的电路原理图中，由微处理器集成电路IA1、带I2C总线的温度传感器集成电路IA2、复位集成电路IA3、带I2C总线的LCD显示集成电路IA4、RF无线收发集成电路IA5，以及外围器件电阻RA1-RA12、电容CA1-CA15、晶振ZA1与ZA2、操作按钮K1-K3组成无线通讯微处理电路100-5；由调制解调器集成电路IB1、三极管TB1-TB4，以及外围器件电阻RB1-RB6、电容CB1-CB5、晶振ZB组成DCPL-Bus电路100-6；由燃气气敏传感器集成电路IC1，以及外围器件电阻RC1与RC2、电容CC1组成燃气泄露探测电路100-7；由稳压集成电路W1与W2、充电电池BAT、二极管电桥ZD、二极管D1、变压器BT，以及外围器件电容C1-C6组成直流稳压电路100-8；本发明的电路原理，其主要特征是：微处理器集成电路IA1是采用51系列的微处理器；RF无线通讯集成电路IA5是采用433/868/915MHz无线通讯频率的无线通讯集成电路；调制解调器集成电路IB1是DCPL-Bus通信总线采用载波FSK或S-FSK调制信号与解调信号的集成电路；DCPL-Bus通信总线是采用两线制直流电力线非对称载波通信；无线通讯智能燃气表控制器100主机与智能燃气表从机通过直流电力线连接，并在直流电力线上进行非对称载波通信，即无线通讯智能燃气表控制器100主机为智能燃气表从机提供直流电源，无线通讯智能燃气表控制器100主机与智能燃气表从机通信时，主机是通过直流电力线上进行调制FSK或S-FSK电压信号与从机通信，而从机与主机通信时，是从机通过直流电力线上进行调制FSK或S-FSK电流信号与主机通信。

实施例2，参照附图4所示，本发明进一步优化说明。

微处理器集成电路IA1与带I2C总线的温度传感器集成电路IA2、带I2C总线的LCD显示集成电路IA4是通过各自的SDA、SCL接口进行连接；微处理器集成电路IA1的SPI(MOSI、MISO、SPICLK、SS)端口与RF无线通讯集成电路IA5相对应的SPI（MOSI、MISO、SCK、CSN）端口进行连接；微处理器集成电路IA1的通讯接口UART（TXD、RXD）与调制解调器集成电路IB1的XD与RD连接；微处理器集成电路IA1的AD12端口（AD转换）与燃气气敏传感器集成电路IC1输出端连接；微处理器集成电路IA1的P0.5-P0.7端口通过电阻RA12、RA11、RA10与操作按钮K1-K3连接。

RF无线通讯集成电路IA5的ANT1与ANT2端口通过电容CA9-CA13、电阻RA8组成印刷天线，进行无线收发通讯；

本实施例2构建的RF无线通讯智能燃气表控制器电路原理图中，微处理器集成电路IA1选用的是P89LPC93XX系列的微处理器；RF无线通讯集成电路IA5选用的是NFR905无线收发集成电路；调制解调器集成电路IB1选用的是MSM7512或AMIS-49587、NCN49597调制解调器集成电路; 燃气气敏传感器集成电路IC1选用的是TGS2611或MQ-4气敏传感器。

Claims

1.一种无线通讯智能燃气表控制器，该无线通讯智能燃气表控制器安装在燃气表上，所述的燃气表中设置有燃气阀门，以及控制该燃气阀门的阀门电机，阀门电机的控制电路设置在智能电路中；其特征在于，本无线通讯智能燃气表控制器内设有带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路；本无线通讯智能燃气表控制器上的显示器、操作按钮、燃气传感器感应窗均接该带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路，并通过DCPL-Bus或M-Bus接口与智能燃气表的智能电路连接；同时，本无线通讯智能燃气表控制器通过Zigbee/RF网桥，与燃气管理中心的电脑连接，形成组网结构系统；

所述的无线通讯智能燃气表控制器电路；是由无线通讯微处理电路、DCPL-Bus电路、燃气泄露探测电路、直流稳压电路组成；

所述的无线通讯微处理电路是采用Zigbee2.4GHz无线通讯频率或采用433/868/915MHz无线通讯频率；

所述的DCPL-Bus电路中，调制解调器采用FSK、S-FSK、BPSK调制解调器；

所述的无线通讯微处理电路中，带微处理器的Zigbee无线通讯集成电路采用CC25XX系列集成电路或NFR905无线收发集成电路；

所述的DCPL-Bus是一种直流电力线载波通讯，而且是一种非对称载波通讯：主机与从机通讯时主机调制的是电压调制信号，而从机与主机通讯时从机调制的是电流调制信号；其中，无线通讯智能燃气表控制器为主机，智能燃气表为从机。

2.权利要求1所述的无线通讯智能燃气表控制器的控制方法，其特征在于，步骤如下：

⑸.无线通讯智能燃气表控制器根据所设置的燃气使用时间，打开智能燃气表的燃气阀门；并在达到该使用时间时，关闭燃气阀门；

⑻.当燃气管理中心根据欠费情况，发出停气指令时，无线通讯智能燃气表控制器关闭燃气阀门；并在显示器上显示该指令；

3.根据权利要求2所述的无线通讯智能燃气表控制器的控制方法，其特征在于，所述的DCPL-Bus是一种直流电力线载波通讯，而且是一种非对称载波通讯，主机与从机通讯时主机调制的是电压调制信号，而从机与主机通讯时从机调制的是电流调制信号。