CN104482974A - 一种基于流量传感器的燃气表、水表及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所提供的一种基于流量传感器的燃气表、水表及其实现方法，将燃气（水）的流量转化为频率较高的发讯频率，既可以把它累计和转换成燃气（水）的体积数，保持燃气表或水表提供收取费用依据的功能，又能够对燃气（水）实施智能管理，判断出泄漏、异常使用或者不符合工艺要求后实施报警、采取相应措施、包括关闭所述电磁/动阀终止供应，以达到防止资源浪费及衍生灾害、提高工业生产智能管理水平的目的。
Description
技术领域
本发明涉及居民和工业等与燃气、水等液体有关的技术领域，尤其涉及的是一种基于流量传感器的智能燃气表、水表及其实现方法。
背景技术
在居民和工业等与燃气有关的领域，安装燃气表（或在居民用水，以及和工业用水等液体有关的领域，安装水表）的目的只是“指示在选定的时间间隔内流体总量”。出于同一目的，现有的智能燃气表的敏感装置是从计数滚轮、而智能水表的敏感装置是从流量体积单位较大指针位置获得发讯频率。而在燃气（或水等液体）的输送和使用过程中，常常出现泄漏，在工业领域由于没有按工艺要求供应液体可能引发事故，不但浪费液体资源，还可能衍生灾害。现有的智能燃气表、水表的发讯频率过于迟钝，起不到有效避免上述事端的作用。有鉴于此，现有技术有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于流量传感器的燃气表、水表及其实现方法，以解决与燃气等气体或水等液体有关领域所存在的问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于流量传感器的燃气表，其中，包括：有发讯频率数倍于立轴转速的第一发讯系统，还包括安装在进气管口的第一电磁/动阀和第一控制器；
其中，所述第一控制器将燃气表流量参数以及最大流量换算成发讯频率，连同控制时间一起存储在数据库；所述第一控制器将截获的发讯换算和累计成燃气体积，保持燃气表功能；又将发讯频率以及持续供气时间和数据库的数据比对，对燃气使用实施管理。
一种基于流量传感器的水表，其中，包括从始动指针位置取值的第二发讯系统，还包括安装在进水管口的第二电磁/动阀和第二控制器；
其中，所述第二控制器将水表部分流量参数以及工业生产工艺要求的液体流量参数换算成发讯频率，连同住宅正常用水、或工业生产的工艺要求的控制时间一起存储在数据库；所述第二控制器将截获的发讯累计和换算成液体体积，保持水表功能；又将发讯频率以及持续供水时间和数据库的数据比对，对液体的使用实施管理。
优选地，所述基于流量传感器的燃气表，所述第一发讯系统包括多对磁极信息转盘和第一双极锁存型敏感装置。
优选地，所述基于流量传感器的燃气表，其中，所述多对磁极信息转盘采用的是多对磁极旋转阀、所述多对磁极旋转阀是底圈部位固定有多对间隔分布的N极和S极的第一磁铁的旋转阀；
所述第一双极锁存型敏感装置有三种方式，其一是包括采用第一铁片、第一双极锁存型霍尔开关电路的双极锁存型霍尔元件敏感装置，其二是等效的包括第二铁片、第一干簧管、U形塑料支架和第二磁铁的双极锁存型干簧管敏感装置；其三为包括第三铁片和第一韦根传感器的韦根传感器敏感装置。
优选地，所述基于流量传感器的水表，其中，所述第二发讯系统包括位于最敏感指针即始动指针的若干对磁极指针以及第二双极锁存型敏感装置；所述若干对磁极指针是上面均匀分布若干对间隔分布的N极和S极的第三磁铁的指针；
优选地，所述第二双极锁存型敏感装置包括敏感元件座和双极锁存型敏感元件；所述敏感元件座包括外径和水表的表玻璃相同的圆环、铁磁性元件盒和连接片，所述铁磁性元件盒连接有金属软管；所述双极锁存型敏感元件安置在所述敏感元件盒内，有三种等效的所述双极锁存型敏感元件，分别是第二双极锁存型霍尔开关电路、第二双极锁存型干簧管和第二韦根传感器。
一种所述的基于流量传感器的燃气（水）表的实现方法，其中，包括以下步骤：
本发明所提供的基于流量传感器的燃气（水）表及其实现方法，将燃气（水）的体积转化为频率较高的发讯频率，既可以把它累计和转换成燃气（水）的体积数，保持燃气（水）表提供收取费用依据的功能，又能够对燃气（水）实施智能管理，判断出泄漏、异常使用或者不符合工艺要求后实施报警、采取相应措施、包括关闭所述电磁/动阀终止供应，以达到防止资源浪费及衍生灾害、提高工业生产智能管理水平的目的。
附图说明
图1为本发明的基于流量传感器的铝壳燃气表的实施例的示意图。
图2为本发明的基于流量传感器的铝壳燃气表的实施例中第一发讯系统的第一视角示意图。
图3为本发明的基于流量传感器的铝壳燃气表的实施例中第一发讯系统的第二视角示意图。
图4为本发明的基于流量传感器的铝壳燃气表的实施例中双极锁存型干簧管敏感装置的示意图。
图5为本发明的基于流量传感器的燃气表的实施例中燃气智能管理系统的示意图。
图6为本发明的基于流量传感器的燃气表的民用系统的控制器功能实现方法的示意图。
图7为本发明的基于流量传感器的燃气表的民用系统的实现方法的程序图。
图8为本发明的基于流量传感器的水表的实施例的示意图。
图9为本发明的基于流量传感器的水表的实施例中采用韦根传感器的第二发讯系统图。
图10为本发明的基于流量传感器的水表的实施例中敏感元件座的示意图。
图11为本发明的基于流量传感器的水表的实施例中水智能管理系统的示意图。
图12为本发明的基于流量传感器的水表的民用系统的实现方法的程序图。
图13为本发明的基于流量传感器的水表的民用系统的实现方法的程序图。
图14为本发明的基于流量传感器的水表在工业冷却水管理的实现方法的程序图。
具体实施方式
本发明提供一种基于流量传感器的燃气表、水表及其实现方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，其为本发明的基于流量传感器的铝壳燃气表的实施例的示意图。如图所示，所述基于流量传感器的燃气表100包括：有发讯频率数倍于立轴转速的第一发讯系统120，还包括安装在进气管口的第一电磁/动阀130。
请继续参阅图1，在本实施例中，所述基于流量传感器的燃气表100包括由气囊带动曲柄来驱动旋转阀等阀门控制气囊进出气、并使立轴连动机械计数器的铝壳燃气基表110，其特征在于所述燃气基表110的下表壳111外有突出的平台112，上面有两个不穿孔的第一孔113；所述基于流量传感器的燃气表100还包括有发讯频率数倍于立轴转速的所述第一发讯系统120，安装在进气管口的第一电磁/动阀130；所述第一发讯系统包括多对磁极信息转盘121和第一双极锁存型敏感装置122；用自攻螺钉140将所述第一双极锁存型敏感装置122固定在所述平台112上，靠近所述多对磁极旋转盘121。
以图2所表示的发讯系统第一视角示意图以及图3发讯系统第二视角示意图一起来解释所述第一发讯系统120。在本案中所述多对磁极信息转盘121所采用的是多对磁极旋转阀220；所述多对磁极旋转阀220，它和传统旋转阀的差别在于其底圈部位221有多对、本案为6对、12处第一磁铁座222，第一磁铁230粘结在所述第一磁铁座222内，所述第一磁铁230的N极和S极是间隔分布的；所述第一双极锁存型敏感装置122有三种等效方式，其一是包括采用第一铁片、第一双极锁存型霍尔开关电路的双极锁存型霍尔元件敏感装置，其二是包括第二铁片、第一干簧管、第一U形塑料支架和第二磁铁的双极锁存型干簧管敏感装置；其三为包括第三铁片和第一韦根传感器的韦根传感器敏感装置。图2和图3采用的是双极锁存型霍尔元件敏感装置，所述双极锁存型霍尔元件敏感装置，包括第一铁片240和第一双极锁存型霍尔开关电路250，从图3中可以看出的所述第一铁片240是折弯的，其一端粘结所述第一双极锁存型霍尔开关电路250、另一端有两个用以固定的第二孔241。
图4表示的双极锁存型干簧管敏感装置400；所述双极锁存型干簧管敏感装置400包括第二铁片410、U形塑料支架420、第二磁铁430、第一干簧管440；所述U形塑料支架420的底部有一个第二磁铁座421，两端各有一缝隙422；所述第二铁片410的一端粘结所述U形塑料支架420，将所述第二磁铁430放入所述第二磁铁座421后吸住所述第二铁片410、再将所述干簧管440的两根脚线441卡在所述缝隙422内，所述第二铁片410的另一端有两个用以固定的第二孔411。
基于流量传感器的铁壳燃气表和所述基于流量传感器的铝壳燃气表的不同之处在于所述双极锁存型敏感装置122位于表内相应位置。
图5表示的是燃气智能管理系统，所述燃气智能管理系统500包括导线510、所述基于流量传感器的燃气表100、第一电磁/动阀130、燃气泄漏传感器520以及第一控制器530；所述第一控制器530也包括家居安防系统的控制器，其内部零件包括单片机、第一报警531、以及控制所述第一报警531和所述第一电磁/动阀130的第一开关532；所述第一双极锁存型霍尔开关电路250、或者所述第一干簧管440的两根所述脚线441通过第一导线511、所述燃气泄漏传感器520通过第二导线512、所述第一电磁/动阀130则通过第三导线513连接所述第一控制器530；所述第一控制器530和住宅小区管理处、燃气公司值班室联网，甚至还能沟通住户的手机，使之获得相关信息和适当处理。
以G2.5型有基于流量传感器的铝壳燃气表为例来解释其机理。使用时燃气通过所述基于流量传感器的燃气表100，所述多对磁极旋转阀220随之转动，在控制气囊的进出气的同时，所述第一磁铁230也在转动，当S极接近所述第一双极锁存型敏感装置210的所述第一双极锁存型霍尔开关电路250时，可设定该电路为高电平，即使该S极离开，还维持高电平，直到下一个相邻的N极靠近、该电路转为低电平，同样要维持到再下一个S极靠近前。所述多对磁极旋转阀220转动一周，有6对S极和 N极靠近而又离开所述双极锁存型霍尔开关电路250，发讯6次。所述双极锁存型干簧管敏感装置的所述第一干簧管440在所述多对磁极旋转阀220转动一周时也发讯6次。双极锁存型传感技术能够避免错误发讯。所述第一铁片240、所述第二铁片410可以屏蔽外加磁场对所述第一双极锁存型霍尔开关电路250以及所述第一干簧管440 的干扰。
所述基于流量传感器的燃气表100的气囊工作一个周期，推动所述多对磁极旋转阀220转动一周，输出燃气约0.9升，每个发讯折合0.15升。G2.5型燃气表的参数始动流量0.020m3/h、流量范围0.25~4.0 m3/h，一般配备一个双眼燃气灶和一个燃气热水器家庭的最大天然气耗气量为1.1～2.4 m3/h，最大流量需要经过测试来决定，如设定为2 m3/h。一般家庭正常使用燃气的时间假定不超过2小时，就可以设定大于2小时为报警时间、2.5小时为切断供应时间。
图6为本发明的基于流量传感器的燃气表的民用系统的控制器功能实现方法的示意图。该实现方法由以下步骤：
S100、所述第一控制器的单片机将上述流量换算成发讯频率，始动流量折合为133次/h，流量范围折成1667~26667次/h，最大流量就为13333次/h。连同报警时间、切断供应时间一起存储在数据库。
S110、基于流量传感器的燃气表的流量传感器将发讯通过A/D转换输入所述第一控制器的单片机，后者将截获的发讯分作两部分处理。第一部分是将其换算和累计燃气体积为“在选定的时间间隔内流体总量”，保持燃气表提供燃气体积数据功能不变。
S120、所述第一控制器的单片机处理的第二部分将发讯频率和持续供燃气时间和数据库的数据比对，对燃气使用实施智能管理，可用图7、本发明的基于流量传感器的燃气表的民用系统的实现方法的程序图来解释其步骤：
S210、比较所截获的发讯频率是否不小于始动流量发讯频率、133次/h，如果是No,显示停止供应燃气。
而Yes则进入S220、比较所截获的发讯频率是否不小于最大流量发讯频率13333次/h。，如果是Yes，很可能燃气输送管道断裂等，则报警和关闭第一电磁/动阀停止供应。
如果是No，就进入S230、比较所截获的持续时间是否不小于报警时间2小时，若是No，就显示正常供应燃气，并且已经停止使用供应燃气。
如果是Yes就开始报警，还进入S240、比较所截获的持续时间是否不小于切断供应时间，若是No，就显示接警后停止供应燃气；是Yes，说明没有接警及相应处理，继续报警和关闭所述第一电磁/动阀停止供应燃气。
除上面所述之外，所述第一控制器还有其他实现方法步骤， S130、在接到燃气泄漏传感器的报警信号后实施报警和关闭所述第一电磁/动阀。
S140、将这些潜在的危险因素通知住宅小区管理处、燃气公司值班室和/或住户，以及时纠正和维修。
S150、有时需要长时间使用燃气，则操作所述开关，就不能启动所述报警装置报警和关闭所述第一电磁/动阀。
采取这些措施就大大减少燃气的泄漏、中毒、燃烧和爆炸等事端，也不妨碍用户长时间使用燃气的需要。
图8为本发明的基于流量传感器的水表800，包括叶轮、指针和计数滚轮的机械水表，叶轮带动指针和计数滚轮转动计数，其特征在于所述基于流量传感器的水表800包括第二发讯系统820，还包括安装在进水管口的第二电磁/动阀830；所述第二发讯系统820位于始动指针810位置。
请继续参阅图9，本发明的基于流量传感器的水表的实施例中采用韦根传感器的第二发讯系统图。所述第二发讯系统820包括双对磁极指针910和第二双极锁存型敏感装置；所述第二双极锁存型敏感装置包括敏感元件座921和双极锁存型敏感元件；图10为本发明的基于流量传感器的水表的实施例中敏感元件座的示意图，所述敏感元件座921包括外径和水表的表玻璃930相同的圆环1010、连接片1020和铁磁性元件盒1030，所述铁磁性元件盒1030连接有金属软管1031；所述双极锁存型敏感元件安置在所述敏感元件盒1030内，有三种等效的所述双极锁存型敏感元件，分别是第二双极锁存型霍尔开关电路、第二双极锁存型干簧管和第二韦根传感器。本案采用的是安置有第二韦根传感器920的第二发讯系统820，所述双对磁极指针910和所述第二韦根传感器920隔着所述表玻璃930；所述双对磁极指针910的是上方为圆盘911的指针，所述圆盘911上面对称分布4个第三磁铁座912，粘结2对间隔分布的N极和S极的第三磁铁913。安装时所述圆环1010覆盖在所述表玻璃930，所述第二韦根传感器920在所述始动指针810一侧、所述双对磁极指针910在一对相邻而又相反磁极的所述第三磁铁913的正上方，再放上水表大螺母、拧紧。
图11为本发明的基于流量传感器的水表的实施例中水智能管理系统的示意图。如图所示，水智能管理系统1100包括导线1110、所述基于流量传感器的水表800、第二电磁/动阀830以及第二控制器1120；所述第二控制器1120还包括所述家居安防系统、工业生产线上的控制器，其内部零件包括单片机、第二报警1121、以及控制所述第二报警1121和所述第二电磁/动阀830的第二开关1122；所述第二发讯系统820通过第三导线1112、所述第二电磁/动阀830通过第四导线1111连接所述第二控制器1120；所述第二控制器1120和住宅小区管理处、工业生产监控室联网，甚至还能沟通住户的手机。
有水通过所述基于流量传感器的水表800时，所述双对磁极指针910连同上面的所述第三磁铁913一起转动，当一对S极和N极转到所述第二韦根传感器920左右两端下面时，可设定该电路电平为峰值；转动900当一对N极和下一个S极转到所述韦根传感器920左右两端下面时，该电路电平转为低谷；所述第二韦根传感器920随着所述双对磁极指针910的转动发出脉冲发讯，所述双对磁极指针910旋转一周就发讯2次，能够避免所述基于流量传感器的智能水表800错误发讯。所述铁磁性元件盒1030可以屏蔽外加磁场对所述第二韦根传感器920 的干扰。
以15mm 口径的基于流量传感器的水表为例来解释其用途。所述始动指针810的转速是0.0001 m3指针的5倍，这样所述基于流量传感器的水表800每流过0.0002 m3水时所述双对磁极指针910转动一周、发讯2次。该水表的起动流量约为0.014m3/h 、最小流量0.031m3/h、常用流量2.5 m3/h、过载流量3.15m3/h。住宅关注的是马桶漏水、或忘了及时关闭水嘴、或管子管材的破损所引起的长流水，它们的流量都大于始动流量，因此对水的管理来说只需关注始动流量，而不是流量的大小。一般说来一次连续用水时间不会很长，假设为0.5小时，从而设定报警时间为0.5小时、切断供水时间为0.75小时；工业生产对水的流量和用水时间由工艺决定。
图12为本发明的基于流量传感器的水表的民用系统功能实现方法的示意图。该实现方法由以下步骤：
S300、所述第二控制器的单片机将上述始动流量0.014m3/h折合为140次/h，连同报警时间、切断供应时间一起存储在数据库。
S310、所述基于流量传感器的水表的流量传感器将发讯通过A/D转换输入所述第二控制器的单片机，后者将截获的发讯频率分作两部分处理。第一部分是将其换算和累计成水体积为“在选定的时间间隔内流体总量”，保持水表提供水体积数据功能不变。
S320、所述第二控制器的单片机第二部分通过把发讯频率和持续时间和数据库的数据比对，对水使用实施智能管理，可用图13、本发明的基于流量传感器的水表的民用系统的实现方法的程序图，来解释其步骤：
S410、比较所截获的发讯频率是否不小于始动流量发讯频率、140次/h，如果是No,显示停止供应水。
而Yes则进入S420、比较所截获的持续时间是否不小于报警时间0.5小时，若是No，就显示正常供应水，并且已经停止使用供应水。
如果是Yes就开始报警，还进入S430、比较所截获的持续时间是否不小于切断供应时间0.75小时，若是No，就显示接警后停止供应水；是Yes，说明没有接警也没有相应处理，很可能自来水管道、马桶等用水设备出现泄漏、忘了关闭水嘴等，就报警和关闭第二电磁/动阀停止供应水。
S330、所述第二控制器将这些潜在的危险因素通知住宅小区管理处和住户，以及时纠正和维修。
美国三厘岛核电站曾经在因为供应冷却水的阀门错误关闭不能向反应堆供应冷却水的情况下启动反应堆，酿成重大事故。为了防止类似事故的发生，设计了如图14：为本发明的基于流量传感器的水表的冷却水供应系统的实现方法的程序图。
S400、该系统第二控制器的单片机将水表流量参数和工艺要求流量相对应的发讯频率一起存储在数据库。
S410、基于流量传感器的水表的流量传感器将发讯通过A/D转换输入所述第二控制器的单片机，把发讯频率和数据库的工艺要求流量相对应的发讯频率数据比对，如果是No，就显示水流量达不到工艺要求；而假若是Yes，就显示水流量达到了工艺要求，就可以启动相关设备、如冷却器。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于流量传感器的燃气表，其特征在于，包括：有发讯量数倍于立轴转速的第一发讯系统，还包括安装在进气管口的第一电磁/动阀和第一控制器；
其中，所述第一控制器将燃气表流量参数以及最大流量换算成发讯频率，连同控制时间一起存储在数据库；所述第一控制器将截获的发讯换算和累计成燃气体积，保持燃气表功能；又将发讯频率和持续供气时间和数据库的数据比对，对燃气使用实施管理。
2.一种基于流量传感器的水表，其特征在于，包括从始动指针位置取值的第二发讯系统，还包括安装在进水管口的第二电磁/动阀和第二控制器；
其中，所述第二控制器将水表流量参数以及工业生产工艺要求的液体流量参数换算成发讯频率，连同住宅正常用水、或工业生产的工艺要求的控制时间一起存储在数据库；所述第二控制器将截获的发讯累计和换算成水体积，保持水表功能；又将发讯频率和持续供水时间和数据库的数据比对，对水的使用实施管理。
3.根据权利要求1所述基于流量传感器的燃气表，其特征在于，所述第一发讯系统包括多对磁极信息转盘和第一双极锁存型敏感装置。
4.根据权利要求3所述基于流量传感器的燃气表，其特征在于，所述多对磁极信息转盘采用的是多对磁极旋转阀、所述多对磁极旋转阀是底圈部位固定有多对间隔分布的N极和S极的第一磁铁的旋转阀；
所述第一双极锁存型敏感装置有三种等效方式，其一是包括采用第一铁片、第一双极锁存型霍尔开关电路的双极锁存型霍尔元件敏感装置，其二是包括第二铁片、第一干簧管、第一U形塑料支架和第二磁铁的双极锁存型干簧管敏感装置；其三为包括第三铁片和第一韦根传感器的韦根传感器敏感装置。
5.根据权利要求2所述的基于流量传感器的水表，其特征在于，所述第二发讯系统包括位于最敏感指针即始动指针的若干对磁极指针以及第二双极锁存型敏感装置。
6.根据权利要求5所述的基于流量传感器的水表，其特征在于，所述若干对磁极指针是上面均匀分布若干对间隔分布的N极和S极的第三磁铁的指针；所述第二双极锁存型敏感装置包括敏感元件座和双极锁存型敏感元件；所述敏感元件座包括外径和水表的表玻璃相同的圆环、铁磁性元件盒和连接片，所述铁磁性元件盒连接有金属软管；所述双极锁存型敏感元件安置在所述敏感元件盒内，有三种等效的所述双极锁存型敏感元件，分别是第二双极锁存型霍尔开关电路、第二双极锁存型干簧管和第二韦根传感器。
7.一种权利要求1所述的基于流量传感器的燃气表的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、第一控制器将燃气表的始动流量、流量范围以及最大流量换算成发讯频率，连同报警时间和切断供应时间一起存储在数据库；
A2、基于流量传感器的燃气表的流量传感器将发讯通过A/D转换输入所述第一控制器的单片机，将截获的发讯分作两部分处理：第一部分是将其换算和累计燃气体积为“在选定的时间间隔内流体总量”，保持燃气表提供燃气体积数据功能不变；第二部分通过将发讯频率及持续供水时间和数据库的数据比对，对燃气使用实施智能管理。
8.一种权利要求2所述的基于流量传感器的水表的实现方法，其特征在于，包括：
B1、第二控制器将水表的流量参数换算成发讯频率、连同住宅报警时间和切断供应时间数据存储在数据库；
B2、基于流量传感器的水表的流量传感器将发讯通过A/D转换输入所述第二控制器的单片机，将截获的发讯分作两部分处理：第一部分是将其换算和累计水体积为“在选定的时间间隔内流体总量”，保持水表提供水体积数据功能不变;第二部分通过把发讯频率及持续时间和数据库的数据比对，对水使用实施智能管理。
9.一种权利要求2所述的基于流量传感器的水表的实现方法，其特征在于，还包括：
C1、所述第二控制器将水表流量参数和工艺要求流量相对应的发讯频率一起存储在数据库;
C2、基于流量传感器的水表的流量传感器将发讯通过A/D转换输入所述第二控制器的单片机，把发讯频率和数据库的工艺要求流量相对应的发讯频率数据比对，如果是No，就显示水流量达不到工艺要求；而假若是Yes，就显示水流量达到了工艺要求，就可以启动相关设备、如冷却器。
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