CN104359513A - 基于gsm通信的智能燃气表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GSM通信的智能燃气表。其包括控制器、EEPROM单元、霍尔感应电路、GSM通信电路、读卡电路和实时时钟电路：霍尔感应电路感应智能燃气表的转轮上的磁钢时发送脉冲信号；GSM通信电路用于与外界进行GSM通信；读卡电路读取IC卡上面的数据，并进行相应的数据处理；实时时钟电路为控制器提供实时时钟；控制器用于在接收到脉冲信号时，对EEPROM单元中存储的燃气流量值进行一次累计计量；以及在实时时钟到达预设时间时，从EEPROM单元读取燃气流量值，控制GSM通信电路向预设的通信号码发送燃气流量值。本发明能够无需进行时间校准，并简单可靠地对燃气流量数据的抄表。

Description

基于GSM通信的智能燃气表

技术领域

本发明涉及电子通讯技术领域，特别是涉及一种基于GSM通信的智能燃气表。

背景技术

目前，出于国家对能量进行管控的考虑，部分地区实行阶梯气价的政策。然而，阶梯气价的结算需要可靠的时间保证，以保证燃气用户和燃气公司双方的利益，所以燃气表的核算时间需要经常进行校准。校准的路径大多通过GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统)短信通道进行，但是使用GSM短信通道会额外提供给通信运营商每次校准的短信通信费，而且一旦GSM短信通道被阻断，比如搜素不到GSM信号，则无法对燃气表进行时间校准，若时间长时间得不到校准，就会出现燃气表的时间与当前真实时间不符，给气价结算带来争议。

另一方面，气价的结算还需要燃气表对燃气流量值的可靠记录。目前的燃气表通常采用干簧管或者采用直读传感器进行燃气数据的采集，然而，由于干簧管结构的特殊性，在生产流程中容易因为组装或者焊接造成物理伤害，以及而在使用过程中干簧管的物理吸合次数会受到自身结构的限制，所以寿命有限。而直读传感器的结构设计相对复杂，硬件设计也相对复杂，所以成本较高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于GSM通信的智能燃气表，能够无需进行时间校准，并简单可靠地对燃气流量数据的抄表。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于GSM通信的智能燃气表，所述智能燃气表包括控制器、EEPROM单元、霍尔感应电路、GSM通信电路、读卡电路和实时时钟电路：所述霍尔感应电路用于感应所述智能燃气表的转轮上的磁钢，并在感应到所述磁钢时向所述控制器发送脉冲信号；所述GSM通信电路用于插入SIM卡，并与外界进行GSM通信；所述读卡电路用于读取IC卡中存储的数据，并通过控制器进行处理；所述实时时钟电路用于为所述控制器提供实时时钟；所述控制器用于在接收到所述脉冲信号时，对所述EEPROM单元中存储的燃气流量值进行一次累计计量；以及用于在所述实时时钟到达预设时间时，向所述GSM通信电路供电，并从所述EEPROM单元读取所述燃气流量值，控制所述GSM通信电路向预设的通信号码发送所述燃气流量值。

优选地，所述智能燃气表还包括阀门控制电路，所述霍尔感应电路还用于感应到外界的磁场干扰时，向所述控制器发送防磁信号；所述控制器还用于在接收到所述防磁信号时，向所述阀门控制电路发送关闭信号；所述阀门控制电路用于根据所述关闭信号关闭燃气阀门。

优选地，所述脉冲信号和所述防磁信号均为低电平，所述霍尔感应电路包括第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件，所述第一霍尔元件和所述第二霍尔元件用于交替感应所述智能燃气表的转轮上的磁钢，并分别在感应到所述磁钢时向所述控制器发送低电平；所述第三霍尔元件用于在检测到外界的磁场干扰时向所述控制器发送低电平；所述控制器具体用于在接收到所述第一霍尔元件和所述第二霍尔元件发出的低电平时，对所述EEPROM单元中存储的燃气流量值进行一次累计计量，以及具体用于在接收到所述第三霍尔元件发出的低电平时，向所述阀门控制电路发送所述关闭信号。

优选地，所述控制器还用于在接收到所述第一霍尔元件或所述第二霍尔元件连续发出至少两个低电平时，判定所述第一霍尔元件或所述第二霍尔元件损坏，并向所述阀门控制电路发送关闭信号。

优选地，所述智能燃气表还包括蜂鸣报警电路，所述控制器还用于在向所述阀门控制电路发送所述关闭信号的同时向蜂鸣报警电路发送报警信号；所述蜂鸣报警电路用于在接收到所述报警信号时发出蜂鸣报警。

优选地，所述智能燃气表还包括屏幕显示电路，所述屏幕显示电路用于显示所述EEPROM单元中存储的燃气流量值和余额值，并在所述控制器发出所述关闭信号时，提示存在磁场干扰。

优选地，所述智能燃气表还包括按键电路，所述按键电路提供查询按键，并用于在用户按下所述查询按键时，向所述控制器发送查询信号；所述控制器还用于在接收到所述查询信号时，控制所述屏幕显示电路显示所述EEPROM单元中存储的燃气流量值和余额值。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的基于GSM通信的智能燃气表利用霍尔效应来采集燃气流量数据，并单独采用实时时钟来保证时间的可靠性，从而能够无需进行时间校准，并简单可靠地实现对燃气流量数据的抄表，抄表效率高，抄表数据准确。

附图说明

图1是本发明实施例基于GSM通信的智能燃气表的组成示意图；

图2是根据本发明实施例基于GSM通信的智能燃气表的一个应用场景的电路原理示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

参阅图1，是本发明实施例基于GSM通信的智能燃气表的组成示意图。本实施例的基于GSM通信的智能燃气表包括控制器1、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)单元2、霍尔感应电路3、GSM通信电路4、读卡电路5和实时时钟电路6。可选地，本实施例的智能燃气表还可以包括阀门控制电路7、蜂鸣报警电路8、屏幕显示电路9和按键电路10。

霍尔感应电路3用于感应智能燃气表的转轮上的磁钢，并在感应到磁钢时向控制器1发送脉冲信号。其中，霍尔感应电路1主要利用了霍尔效应，当燃气表内的齿轮和转轮转动时，装在转轮上的磁钢也随之转动，当磁钢转到预定位置时，霍尔感应电路1可以感应到磁钢，受磁场作用便产生一个脉冲信号，当磁钢再次转到预定位置时，霍尔感应电路1再次产生一个脉冲信号。

GSM通信电路4用于插入SIM卡，并与外界进行GSM通信。

读卡电路5用于读取IC((Integrated Circuit Card，集成电路卡)卡中存储的数据，并通过控制器1进行处理。

实时时钟电路6用于为控制器1提供实时时钟。其中，RTC(Real-Time Clock，实时时钟)可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，甚至还具有闰年补偿功能，可以提供稳定的时钟信号，持续时间长达10年，从而能够为阶梯气价的结算提供准确可靠的时间。

控制器1用于在接收到脉冲信号时，对EEPROM单元2中存储的燃气流量值进行一次累计计量；用于在接收到射频信号时，将射频信号转换成缴费信息，并根据缴费信息对EEPROM单元2中存储的余额值进行相应充值；以及用于在实时时钟到达预设时间时，向GSM通信电路4供电，并从EEPROM单元2读取燃气流量值，控制GSM通信电路4向预设的通信号码发送燃气流量值。其中，每次累计计量都是在上一次计量的基础上进行，从而可以实现燃气流量的累计。GSM通信电路4由于需要天线发射信号，所以功耗较大，控制器1仅在需要抄表时为GSM通信电路4供电，可以降低功耗。预设的通信号码可以是燃气公司的总机的号码，可以预先存储在EEPROM单元2中。

在本实施例中，霍尔感应电路3还用于感应到外界的磁场干扰时，向控制器1发送防磁信号；控制器1还用于在接收到防磁信号时，向阀门控制电路7发送关闭信号；阀门控制电路7用于根据关闭信号关闭燃气阀门。其中，霍尔感应电路3的工作原理为霍尔效应，所以在受到外界磁场干扰时，霍尔感应电路3会相应发出脉冲信号，所以控制器1的累计计量会出现差错。具体而言，脉冲信号和防磁信号均为低电平，霍尔感应电路包括第一霍尔元件31、第二霍尔元件32和第三霍尔元件33，第一霍尔元件31和第二霍尔元件32用于交替感应智能燃气表的转轮上的磁钢，并分别在感应到磁钢时向控制器1发送低电平；第三霍尔元件33用于在检测到外界的磁场干扰时向控制器1发送低电平；控制器1具体用于在接收到第一霍尔元件31和第二霍尔元件32发出的低电平时，对EEPROM单元2中存储的燃气流量值进行一次累计计量，以及具体用于在接收到第三霍尔元件发出的低电平时，向阀门控制电路7发送关闭信号。其中，第一霍尔元件31和第二霍尔元件32可以分布转轮上的两个不同位置，磁钢每转一圈会一次经过第一霍尔元件31和第二霍尔元件32，从而第一霍尔元件31和第二霍尔元件32会交替感应到磁钢，从而分别先后发出低电平。控制器1只有在收到第一霍尔元件31和第二霍尔元件32分别发出的一个低电平时，才进行一次累计计量，相比于单个霍尔元件发出低电平使控制器1计数的方式，本实施例的控制器1计量精度更高、计量结果更可靠。第三霍尔元件33则分布在其它位置，只检测智能燃气表外界的磁场。

进一步地，控制器1还用于在接收到第一霍尔元件31或第二霍尔元件32连续发出至少两个低电平时，判定第一霍尔元件31或第二霍尔元件32损坏，并向阀门控制电路7发送关闭信号。其中，由于磁钢每转一圈第一霍尔元件31和第二霍尔元件32只能感应到一次，所以第一霍尔元件31和第二霍尔元件32每次只能输出一个低电平，如果第一霍尔元件31或第二霍尔元件32每次连续发出了两个低电平，表明霍尔感应甸路3出现故障，极有可能第一霍尔元件31或第二霍尔元件32损坏，所以需要关闭阀门，防止燃气流量计量出错。

为了及时提醒用户智能燃气表出现故障，控制器1还用于在向阀门控制电路7发送关闭信号的同时向蜂鸣报警电路8发送报警信号；蜂鸣报警电路8用于在接收到报警信号时发出蜂鸣报警。同时，屏幕显示电路9还可用于显示EEPROM单元2中存储的燃气流量值和余额值，甚至是其它信息。其中，蜂鸣报警电路8可以采用蜂鸣器报警，屏幕显示电路9可以采用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)显示。

按键电路10提供查询按键，并用于在用户按下查询按键时，向控制器1发送查询信号；控制器1还用于在接收到查询信号时，控制屏幕显示电路9显示EEPROM单元2中存储的燃气流量值和余额值。其中，查询信号也可以是低电平。

本实施例的基于GSM通信的智能燃气表的霍尔感应电路利用霍尔效应原理感应磁钢并发出脉冲信号，并实时时钟电路提供实时时钟来避免控制器的时间与真实时间不符，从而达到无需进行时间校准，并简单可靠地实现对燃气流量数据的抄表的目的，抄表效率高，抄表数据准确。

下面将通过一个应用场景来举例说明本发明实施例的基于GSM通信的智能燃气表。参阅图2，根据本发明实施例基于GSM通信的智能燃气表的一个应用场景的电路原理示意图。其中，控制器1为U1，型号为MKL36Z64VLL4。EEPROM单元2为U2，型号为24LC128。霍尔感应电路3包括第一霍尔元件31、第二霍尔元件32和第三霍尔元件33以及电阻R1、R2和R3，第一霍尔元件31、第二霍尔元件32和第三霍尔元件33分别为U3、U4和U5，型号均为AS61。GSM通信电路4包括芯片U6、天线P4、电阻R6、电容C1和C2、SIM卡接口J2，U6型号为MG2369。读卡电路5为U7，型号为SLE4442。实时时钟电路6为U8，型号为DS12CR887。屏幕显示电路9为U9。阀门控制电路7包括三极管Q2、Q3、Q4和Q5、阀门J1、电阻R5以及二极管D1和D2。蜂鸣报警电路8包括电阻R7和R8、三极管Q1和蜂鸣器BZ。按键电路10包括电阻R4和查询按键S1。

具体的连接关系是：U1的电源端8、22和48脚接电源VCC，U1的地端9、25、49、74脚接地，U1的中断输入端80脚接U5的2脚和电阻R1的一端，U1的中断输入端81脚接U4的2脚和电阻R2的一端，U1的中断输入端71脚接U7的2脚和电阻R3的一端，U1的中断输入端95脚接S1的一端和电阻R4的一端。U1的35脚接U6的16脚，U1的36脚接U6的15脚。U1的33脚接R7和R8的一端。U1的41脚接三极管Q2和Q4的基极，U1的46脚接三极管Q3和Q5的基极。U1的93脚和U7的3脚相连，U1的94脚和U7的7脚相连，U1的92脚和U7的2脚相连。U1的31脚接U2的6脚，U1的32脚接U2的5脚。

U2的8脚接VCC，U2的4脚接地。

R1、R2和R3的另外一端接VCC，U5的1脚接地，U5的3脚接VCC，U4的1脚接地，U4的3脚接VCC，U3的1脚接地，U3的3脚接VCC。

U2的电源端口6脚接电源VDD，地端口1、3、5脚接地。U2的2脚接电容C2和R6的一端，电容C2的另外一端接地，电阻R6的另外一端接C1的一端和P4的一端，C1的另外一端和P4的另外一端接地。U2的14脚接J2的2脚和5脚，U2的11脚接J2的4脚，U2的12脚接J2的6脚，U2的13脚接J2的7脚。J2的3脚接地。

U7的1脚接VCC，U7的5脚接地。

U8的18脚和24脚接VCC，U3的12脚和13脚接地，U3的地址线和控制线接U1。

U9的地址线和控制线接U1。

Q2的集电极接二极管D1的负端，二极管D1的正端接VDD，Q2的发射极接Q4的发射极和阀门的1脚。Q3的集电极接二极管D2的负端，二极管D2的正端接VDD，Q3的发射极接Q4的发射极和阀门的2脚，Q4和Q5的集电极相连并与R5的一端相连，R5的另外一端连接到地。

R7的另外一端接地，R8的另外一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极接蜂鸣器BZ的负端，蜂鸣器BZ1的正端接VDD。

R4的另外一端接VCC，S1的另外一端接地。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于GSM通信的智能燃气表，其特征在于，所述智能燃气表包括控制器、EEPROM单元、霍尔感应电路、GSM通信电路、读卡电路和实时时钟电路：

所述霍尔感应电路用于感应所述智能燃气表的转轮上的磁钢，并在感应到所述磁钢时向所述控制器发送脉冲信号；

所述GSM通信电路插入SIM卡用于与外界进行GSM通信；

所述读卡电路用于读取IC卡上存储的数据，并通过控制器对数据进行处理；

所述实时时钟电路用于为所述控制器提供实时时钟；

所述控制器用于在接收到所述脉冲信号时，对所述EEPROM单元中存储的燃气流量值进行一次累计计量；以及用于在所述实时时钟到达预设时间时，向所述GSM通信电路供电，并从所述EEPROM单元读取所述燃气流量值，控制所述GSM通信电路向预设的通信号码发送所述燃气流量值。

2.根据权利要求1所述的智能燃气表，其特征在于，所述智能燃气表还包括阀门控制电路，所述霍尔感应电路还用于感应到外界的磁场干扰时，向所述控制器发送防磁信号；所述控制器还用于在接收到所述防磁信号时，向所述阀门控制电路发送关闭信号；所述阀门控制电路用于根据所述关闭信号关闭燃气阀门。

3.根据权利要求2所述的智能燃气表，其特征在于，所述脉冲信号和所述防磁信号均为低电平，所述霍尔感应电路包括第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件，所述第一霍尔元件和所述第二霍尔元件用于交替感应所述智能燃气表的转轮上的磁钢，并分别在感应到所述磁钢时向所述控制器发送低电平；所述第三霍尔元件用于在检测到外界的磁场干扰时向所述控制器发送低电平；所述控制器具体用于在接收到所述第一霍尔元件和所述第二霍尔元件发出的低电平时，对所述EEPROM单元中存储的燃气流量值进行一次累计计量，以及具体用于在接收到所述第三霍尔元件发出的低电平时，向所述阀门控制电路发送所述关闭信号。

4.根据权利要求3所述的智能燃气表，其特征在于，所述控制器还用于在接收到所述第一霍尔元件或所述第二霍尔元件连续发出至少两个低电平时，判定所述第一霍尔元件或所述第二霍尔元件损坏，并向所述阀门控制电路发送关闭信号。

5.根据权利要求3所述的智能燃气表，其特征在于，所述智能燃气表还包括蜂鸣报警电路，所述控制器还用于在向所述阀门控制电路发送所述关闭信号的同时向蜂鸣报警电路发送报警信号；所述蜂鸣报警电路用于在接收到所述报警信号时发出蜂鸣报警。

6.根据权利要求5所述的智能燃气表，其特征在于，所述智能燃气表还包括屏幕显示电路，所述屏幕显示电路用于显示所述EEPROM单元中存储的燃气流量值和余额值。

7.根据权利要求6所述的智能燃气表，其特征在于，所述智能燃气表还包括按键电路，所述按键电路提供查询按键，并用于在用户按下所述查询按键时，向所述控制器发送查询信号；所述控制器还用于在接收到所述查询信号时，控制所述屏幕显示电路显示所述EEPROM单元中存储的燃气流量值和余额值。