CN106370252A - 电子式远传膜式燃气表系统及其计量监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子式远传膜式燃气表系统及其计量监测方法，其解决了现有膜式燃气表安全性差、抄表收费难和管理难的问题。其包括燃气表、上位机系统，燃气表包括壳体，壳体包括下壳体、上壳体和前盖，下壳体、上壳体相互固定，下壳体、上壳体通过表面的固定件与前盖连接，下壳体内部安装有气室，上壳体设有进气口、出气口；上壳体内部设有电磁阀、压力传感器和温度传感器，前盖设有解锁按钮、电池槽和电池盖，电池槽安有供电电池，前盖还安装有液晶屏；上壳体与前盖之间安装有计数装置，上壳体、下壳体和前盖之间安装有控制电路板。本发明广泛应用于燃气表设备技术领域。

Description

电子式远传膜式燃气表系统及其计量监测方法

技术领域

本发明涉及一种燃气表，特别是涉及一种电子式远传膜式燃气表系统及其计量监测方法。

背景技术

近年来，随着西气东输工程的建成投产，管道燃气行业蓬勃发展，居民管道燃气的普及率不断提高。如今，在美国、加拿大、欧洲、日本等一些发达国家，广泛采用自动抄表系统代替原来的人工抄表工作。我国目前大多数城市的天然气抄表收费方式都还是入户抄收，不仅浪费大量的人力资源，而且存在人为因素的误差。膜式燃气表具有成本低、可靠性高等特点，被广泛用于民用燃气的计量。但抄表难的问题一直没有得到很好的解决，倘若遇到用户不在家或不合作的情况，抄表收费更是困难。随着人们生活水平的不断提高，对生活的舒适性、便利性、安全性提出了更高的要求，这种挨家挨户进行抄表收费的方式已经不能满足当前人们生活的要求，同时也不能满足燃气公司管理部门的管理需要。

目前，市面上的IC卡表使用先付费后用气的方式，可以避免用户拖欠费用情况。但是IC卡表具有一些技术隐患，如IC卡损坏则无法使用；质量不过关被解密，造成假卡情况；IC卡表只适合散户，不便于物业管理；难以实现网上抄读数据，无法形成整个小区或者城市的燃气管理。

有线与无线的混合抄表方式虽然解决了之前的难题，但有线网络布线复杂，对小区需要进行线缆改造，需要投入大量布线费用，而对旧小区的改造成本更高；集中采集器的投入也需要较大成本，不适合现代化的发展趋势。

发明内容

本发明针对现有膜式燃气表对安全性差、抄表收费难和管理难的问题，提供一种安全性好、易抄表收费和管理方便的电子式远传膜式燃气表系统及其计量监测方法。

为此，本发明包括燃气表、上位机系统，燃气表包括壳体，壳体包括下壳体、上壳体和前盖，下壳体、上壳体相互固定，下壳体、上壳体通过表面的固定件与前盖连接，下壳体内部安装有气室，上壳体设有进气口、出气口；上壳体内部设有电磁阀、压力传感器和温度传感器，前盖设有解锁按钮、电池槽和电池盖，电池槽安有供电电池，前盖还安装有液晶屏；上壳体与前盖之间安装有计数装置，上壳体、下壳体和前盖之间安装有控制电路板；

控制电路板的输入端与供电电池、计数装置、压力传感器、温度传感器和解锁按钮连接，输出端与电磁阀连接；控制电路板还与液晶屏、上位机系统进行信息交互。

优选地，控制电路板设有单片机、振动传感器、存储模块和通讯模块，单片机的输入端与供电电池、计数装置、压力传感器、温度传感器、解锁按钮和振动传感器连接，输出端与电磁阀连接；单片机还分别与存储模块、通讯模块和液晶屏连接，通讯模块通过无线通讯与上位机系统进行信息交互。

优选地，计数装置包括读写器、芯片和齿轮装置，读写器固定在上壳体或前盖上，齿轮装置与上壳体连接，芯片安装在齿轮装置上。

优选地，计数装置包括干簧管、磁铁和齿轮装置，干簧管固定在上壳体或前盖上，齿轮装置与上壳体连接，磁铁安装在齿轮装置上。

优选地，计数装置包括光电脉冲接收端、光电脉冲发射端和齿轮装置；齿轮装置上设有孔，光电脉冲接收端、光电脉冲发射端设在齿轮装置两侧，其中一个固定在上壳体上，则另一个就固定在前盖上。

优选地，计数装置包括闭合检测电路、按钮和齿轮装置，齿轮装置与上壳体连接，且其表面设有斜面，闭合检测电路固定在上壳体或前盖上，且与按钮连接。

优选地，上壳体内部设有过流切断装置。

优选地，前盖安装有字轮。

本发明还提供一种电子式远传膜式燃气表系统计量监测方法，其包括如下步骤：

步骤1，系统上电，硬件初始化，参数配置；

步骤2，压力传感器进行压力测量；

步骤3，计数装置检测信号，若检测到信号，计量数据加1，并将信息传送给单片机，执行步骤4；若无信号，则舍弃，直接执行步骤6；

步骤4，温度传感器进行温度测量，并将测量值传送给单片机实现温度补偿计算燃气标准流量；

步骤5，单片机将信息传送给存储模块、通讯模块，通讯模块将信息传送给上位机系统；

步骤6，单片机检测电磁阀是否锁定，若锁定，则执行步骤7；反之，则执行步骤8；

步骤7，将设定时间内压力值与规定值R进行比较，若设定时间内压力降低超过规定值R，则进行泄漏报警，然后执行步骤9；若未超过，则直接执行步骤9；

步骤8，单片机将压力值与最高限值Q进行比较，若超过，则进行超压报警并锁定电磁阀，然后执行步骤9；反之，将压力值与最低限值S进行比较，若低于，则进行低压报警并锁定电磁阀，然后执行步骤9；反之，则直接执行步骤9；

步骤9，单片机将振动传感器检测到的振动信息与地震烈度VI度进行比较，若大于，则锁定电磁阀，然后执行步骤10；反之则直接执行步骤；

步骤10，单片机将信息传送给液晶屏，液晶屏可显示电磁阀的状态、燃气用量、通讯状态以及故障报警信息；

步骤11，返回步骤2。

本发明的有益效果是，燃气表内安装压力传感器、温度传感器，可实时监测燃气管道内的压力和温度，判断泄漏、超压、过流等故障，并可根据实时压力与温度实现标准状态的燃气用量换算，实现可靠计数。控制电路板上设有单片机、振动传感器、存储模块和通讯模块，振动传感器检测地震烈度，若大于VI度则直接锁定电磁阀，以免震烈程度较大造成燃气泄漏；通讯模块通过无线通讯与上位机系统进行数据交互。如遇长时间未通气、泄露、超压或过流等故障，可自动锁定电磁阀并报警，锁定后，必须手动按下解锁按钮方可使用，安全性好且兼具提醒作用。上位机系统实时获取用户用气数据及安全隐患报警，也可远程控制电磁阀的开关，既能实现数据快捷有效的抄收，又能方便相关部门的管理。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例2的结构示意图；

图3是实施例3的结构示意图；

图4是实施例4的结构示意图；

图5是实施例5的结构示意图；

图6是实施例6的结构示意图；

图7是实施例7的结构示意图；

图8是实施例8的结构示意图；

图9是实施例1实现计量的结构示意图；

图10是实施例2实现计量的结构示意图；

图11是实施例3实现计量的结构示意图；

图12是实施例4实现计量的结构示意图；

图13是实施例5实现计量的结构示意图；

图14是实施例6实现计量的结构示意图；

图15是实施例7实现计量的结构示意图；

图16是实施例8实现计量的结构示意图；

图17是本发明的连接示意图；

图18是本发明的工作流程示意图。

图中符号说明：

1.下壳体；2.气室；3.电磁阀；4.过流切断装置；5.压力传感器；6.温度传感器；7.上壳体；8.进气口；9.主动轮一；10.出气口；11.读写器；12.芯片；13.齿轮组；14.字轮；15.控制电路板；16.液晶屏；17.前盖；18.解锁按钮；19.供电电池；20.电池盖；21.干簧管；22.磁铁；23.光电脉冲接收端；24.光电脉冲发射端；25.闭合检测电路；26.自锁按钮；27.主动轮二；28.斜面一；29.斜面二；30.上位机系统；31.计数装置；32.单片机；33.振动传感器；34.存储模块；35.通讯模块；36.固定件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

如图1、图9和图17所示，本实施例包括壳体，壳体包括下壳体1、上壳体7和前盖17，下壳体1、上壳体7相互固定，下壳体1、上壳体7表面设有四个固定件36，并通过固定件36与前盖17连接。下壳体1内部安装有气室2，气室2包括腔体和气膜。上壳体7设有进气口8、出气口10，内部设有电磁阀3、过流切断装置4、压力传感器5和温度传感器6，前盖17设有解锁按钮18、电池槽和电池盖20，电池槽安有供电电池19，前盖17还安装有液晶屏16。此外，上壳体7表面安装有主动轮一9，上壳体7与前盖17之间安装有计数装置31。

上壳体7、下壳体1和前盖17之间还安装有控制电路板15，控制电路板15的输入端与供电电池19、计数装置31、压力传感器5、温度传感器6和解锁按钮18连接，输出端与电磁阀3连接。控制电路板15还与液晶屏16、上位机系统26进行信息交互。

控制电路板15设有单片机32、振动传感器33、存储模块34和通讯模块35，单片机32的输入端与供电电池19、计数装置31、压力传感器5、温度传感器6、解锁按钮18和振动传感器33连接，输出端与电磁阀3连接。单片机32还分别与存储模块34、通讯模块35和液晶屏16连接，通讯模块35通过无线通讯与上位机系统30进行信息交互。

计数装置31包括读写器11、芯片12(IC芯片或ID芯片)、齿轮装置和字轮14，齿轮装置为齿轮组13。读写器11与单片机32连接，且固定在上壳体7上，字轮14安装在前盖17上。齿轮组13与字轮14连接，芯片12安装在齿轮组13上。

本实施例安装在用户厨房中，燃气表的进气口8与燃气管道的进气管道连接，出气口10与家用燃气具的进气口连接，无需单独布线，方便施工。

其工作原理如下：当燃气由进气口8进入燃气表后，经过气室2的往复运动，通过主动轮一9实现表外的齿轮组13的转动，从而带动齿轮组13上附带的芯片12转动，当芯片12接近读写器11时可被读写器11识别，读写器11将信号传送给单片机32，单片机32计数加1，依次累加，从而实现计数功能。字轮14可实时显示燃气用量。此外，压力传感器5、温度传感器6将测量值传送给单片机32。单片机32进行信息处理，并通过温度与压力补偿实现标准状态燃气用量换算，解决燃气公司因气候问题造成的贸易误差。单片机32还将信息传送给存储模块34、通讯模块35和液晶屏16。存储模块34对信息进行存储，通讯模块35与上位机系统36进行信息交互，液晶屏16可显示电磁阀3的状态、燃气用量、通讯状态以及故障报警等信息。当用户管道燃气流量过大时，过流切断装置4将自动切断燃气管道，待燃气流量正常后，过流切断装置4将自动复位。如遇泄漏、超压、过流等故障，电磁阀3自动锁定，用户手动按下解锁按钮18才可解锁。上位机系统36可实时获取用户用气数据及安全隐患报警，并可实现远程控制，上位机系统36远程锁定后，只能通过上位机系统36远程解锁后并手动按下解锁按钮18才可解锁。

实施例2

如图2、图10和图17所示，与实施例1不同的地方在于，本实施例采用干簧管技术实现燃气用量计算。计数装置31包括干簧管21、磁铁22、齿轮装置和字轮14，齿轮装置为齿轮组13。干簧管21固定在上壳体7上，且通过插在控制电路板15上的端子与单片机32连接。磁铁22安装在齿轮组13上，齿轮组13与字轮14连接。为确保精度，干簧管21也可设置两个，分别安装在齿轮组13的左右两侧。

当燃气由进气口8进入燃气表后，经过气室2的往复运动，通过主动轮一9实现表外的齿轮组13的转动，从而带动齿轮组13上附带的磁铁22转动，当磁铁22接近干簧管21时，干簧管21闭合，单片机32检测到信号，计数加1，依次累加，从而实现计数功能。

实施例3

如图3、图11和图17所示，与实施例1不同的地方在于，本实施例采用光电脉冲技术实现燃气用量计算。计数装置31包括光电脉冲接收端23、光电脉冲发射端24、齿轮装置和字轮14，齿轮装置为齿轮组13。齿轮组13与字轮14连接，齿轮组13上设有一个孔，两侧分别设有光电脉冲接收端23、光电脉冲发射端24。光电脉冲接收端23与单片机32连接，且固定在上壳体17上，光电脉冲发射端24安装在齿轮组13上，

当燃气由进气口8进入燃气表后，经过气室2的往复运动，通过主动轮一9实现表外的齿轮组13的转动，当光电脉冲发射端24、光电脉冲接收端23与齿轮组13上的孔在一条直线时，光电脉冲接收端23会接收到一个信号，并将信号传送给单片机32，单片机32计数加1，依次累加，从而实现计数功能。

实施例4

如图4、图12和图17所示，与实施例1不同的地方在于，本实施例采用机械式自锁开关的工作原理实现燃气用量计量。计数装置31包括闭合检测电路25、自锁按钮26、齿轮装置和字轮14，齿轮装置为齿轮组13。齿轮组13上设有斜面一28，自锁按钮26与闭合检测电路25连接，齿轮组13与字轮14连接，闭合检测电路25输出端与单片机32连接，且固定在上壳体7上。

当燃气由进气口8进入燃气表后，经过气室2的往复运动，通过主动轮一9实现表外的齿轮组13的转动，当齿轮组13上的斜面一28转动到自锁开关26时，斜面一28逐渐压下自锁开关26，闭合检测电路25检测到自锁开关26闭合一次，将信号传送给单片机32，单片机32计数加1，依次累加，从而实现膜式燃气表的计量。

自锁开关26也可换为普通开关。

实施例5

如图5、图13和图17所示，与实施例1不同的地方在于，本实施例无齿轮组13和字轮14，主动轮一9换成主动轮二27。计数装置31包括齿轮装置、读卡器11和芯片12(IC芯片或ID芯片)，齿轮装置为主动轮二27。读卡器11固定在上壳体7上，芯片12安装在主动轮二27上。

实施例6

如图6、图14和图17所示，与实施例2不同的地方在于，本实施例无齿轮组13和字轮14，主动轮一9换成主动轮二27。计数装置31包括齿轮装置、干簧管21和磁铁22，齿轮装置为主动轮二27。干簧管21固定在上壳体7上，且通过插在控制电路板15上的端子与单片机32连接。磁铁22安装在主动轮27上。

实施例7

如图7、图15和图17所示，与实施例3不同的地方在于，本实施例无齿轮组13和字轮14，主动轮一9换成主动轮二27。计数装置31包括光电脉冲接收端23、齿轮装置和光电脉冲发射端24，齿轮装置为主动轮二27。主动轮二27上设有一个孔，光电脉冲接收端23固定在上壳体7上，光电脉冲发射端24固定在前盖17上。

实施例8

如图8、图16和图17所示，与实施例4不同的地方在于，本实施例无齿轮组13和字轮14，主动轮一9换成主动轮二27。计数装置31包括闭合检测电路25、自锁按钮26和齿轮装置，齿轮装置为主动轮二27。主动轮二27上设有斜面二29，自锁按钮26与闭合检测电路25连接，闭合检测电路25固定在上壳体7上。

如图18所示，本发明的计量监测方法(适用于上述实施例1-8)包括如下步骤：

步骤1，系统上电，硬件初始化，参数配置；

步骤2，压力传感器5进行压力测量；

步骤3，计数装置31检测信号，若检测到信号，计量数据加1，并将信息传送给单片机32，执行步骤4；若无信号，则舍弃，直接执行步骤6；

步骤4，温度传感器6进行温度测量，并将测量值传送给单片机32实现温度补偿计算燃气标准流量；

步骤5，单片机32将信息传送给存储模块34、通讯模块35，通讯模块35将信息传送给上位机系统30；

步骤6，单片机32检测电磁阀3是否锁定，若锁定，则执行步骤7；反之，则执行步骤8；

步骤7，将设定时间内压力值与规定值R进行比较，若设定时间内压力降低超过规定值R，则进行泄漏报警，然后执行步骤9；若未超过，则直接执行步骤9；

步骤8，单片机32将压力值与最高限值Q进行比较，若超过，则进行超压报警并锁定电磁阀3，然后执行步骤9；反之，将压力值与最低限值S进行比较，若低于，则进行低压报警并锁定电磁阀3，然后执行步骤9；反之，则直接执行步骤9；

步骤9，单片机32将振动传感器33检测到的振动信息与地震烈度VI度进行比较，若大于，则锁定电磁阀3，然后执行步骤10；反之则直接执行步骤10；

步骤10，单片机32将信息传送给液晶屏16，液晶屏16可显示电磁阀3的状态、燃气用量、通讯状态以及故障报警信息；

步骤11，返回步骤2。

本发明既能实现数据快捷有效的抄收，又能方便相关部门的管理。可迅速察觉燃气表的压力变化，判断管道是否发生故障，同时采取相应措施。设计合理，简单可靠，而且价格低廉，市场更易接受。

以上所述仅对本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本实发明可以有各种更改和变化。

Claims (9)

1.一种电子式远传膜式燃气表系统，其包括燃气表、上位机系统，所述燃气表包括壳体，所述壳体包括下壳体、上壳体和前盖，所述下壳体、上壳体相互固定，所述下壳体、上壳体通过表面的固定件与所述前盖连接，所述下壳体内部安装有气室，所述上壳体设有进气口、出气口；其特征是，所述上壳体内部设有电磁阀、压力传感器和温度传感器，所述前盖设有解锁按钮、电池槽和电池盖，所述电池槽安有供电电池，所述前盖还安装有液晶屏；所述上壳体与前盖之间安装有计数装置，所述上壳体、下壳体和所述前盖之间安装有控制电路板；

所述控制电路板的输入端与所述供电电池、计数装置、压力传感器、温度传感器和解锁按钮连接，输出端与所述电磁阀连接；所述控制电路板还与所述液晶屏、上位机系统进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的电子式远传膜式燃气表系统，其特征在于，所述控制电路板设有单片机、振动传感器、存储模块和通讯模块，所述单片机的输入端与所述供电电池、计数装置、压力传感器、温度传感器、解锁按钮和振动传感器连接，输出端与所述电磁阀连接；所述单片机还分别与所述存储模块、通讯模块和液晶屏连接，所述通讯模块通过无线通讯与所述上位机系统进行信息交互。

3.根据权利要求1所述的电子式远传膜式燃气表系统，其特征在于，所述计数装置包括读写器、芯片和齿轮装置，所述读写器固定在所述上壳体或前盖上，所述齿轮装置与所述上壳体连接，所述芯片安装在所述齿轮装置上。

4.根据权利要求1所述的电子式远传膜式燃气表系统，其特征在于，所述计数装置包括干簧管、磁铁和齿轮装置，所述干簧管固定在所述上壳体或前盖上，所述齿轮装置与所述上壳体连接，所述磁铁安装在所述齿轮装置上。

5.根据权利要求1所述的电子式远传膜式燃气表系统，其特征在于，所述计数装置包括光电脉冲接收端、光电脉冲发射端和齿轮装置；所述齿轮装置上设有孔，所述光电脉冲接收端、光电脉冲发射端设在所述齿轮装置两侧，其中一个固定在所述上壳体上，则另一个就固定在所述前盖上。

6.根据权利要求1所述的电子式远传膜式燃气表系统，其特征在于，所述计数装置包括闭合检测电路、按钮和齿轮装置，所述齿轮装置与所述上壳体连接，且其表面设有斜面，所述闭合检测电路固定在所述上壳体或前盖上，且与所述按钮连接。

7.根据权利要求2所述的电子式远传膜式燃气表系统，其特征在于，所述上壳体内部设有过流切断装置。

8.根据权利要求2所述的电子式远传膜式燃气表系统，其特征在于，所述前盖安装有字轮。

9.一种如权利要求2所述的电子式远传膜式燃气表系统计量监测方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1，系统上电，硬件初始化，参数配置；

步骤2，所述压力传感器进行压力测量；

步骤3，所述计数装置检测信号，若检测到信号，计量数据加1，并将信息传送给所述单片机，执行步骤4；若无信号，则舍弃，直接执行步骤6；

步骤4，所述温度传感器进行温度测量，并将测量值传送给所述单片机实现温压补偿计算燃气标准流量；

步骤5，所述单片机将信息传送给所述存储模块、通讯模块，所述通讯模块将信息传送给所述上位机系统；

步骤6，所述单片机检测所述电磁阀是否锁定，若锁定，则执行步骤7；反之，则执行步骤8；

步骤7，将设定时间内压力值与规定值R进行比较，若设定时间内压力降低超过规定值R，则进行泄漏报警，然后执行步骤9；若未超过，则直接执行步骤9；

步骤8，所述单片机将压力值与最高限值Q进行比较，若超过，则进行超压报警并锁定所述电磁阀，然后执行步骤9；反之，将压力值与最低限值S进行比较，若低于，则进行低压报警并锁定所述电磁阀，然后执行步骤9；反之，则直接执行步骤9；

步骤9，所述单片机将所述振动传感器检测到的振动信息与地震烈度VI度进行比较，若大于，则锁定所述电磁阀，然后执行步骤10；反之则直接执行步骤；

步骤10，所述单片机将信息传送给所述液晶屏，所述液晶屏可显示所述电磁阀的状态、燃气用量、通讯状态以及故障报警信息；

步骤11，返回步骤2。