CN110146138A - 一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法 - Google Patents

一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110146138A
CN110146138A CN201910396628.0A CN201910396628A CN110146138A CN 110146138 A CN110146138 A CN 110146138A CN 201910396628 A CN201910396628 A CN 201910396628A CN 110146138 A CN110146138 A CN 110146138A
Authority
CN
China
Prior art keywords
turntable
signal
fiber
grating
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201910396628.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张健
覃翠
赵静
余辉龙
魏峘
何睿清
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Institute of Technology
Original Assignee
Nanjing Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Institute of Technology filed Critical Nanjing Institute of Technology
Priority to CN201910396628.0A priority Critical patent/CN110146138A/zh
Publication of CN110146138A publication Critical patent/CN110146138A/zh
Priority to CN201911343990.8A priority patent/CN111060175B/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/06—Indicating or recording devices
    • G01F15/061—Indicating or recording devices for remote indication
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07F—COIN-FREED OR LIKE APPARATUS
    • G07F15/00—Coin-freed apparatus with meter-controlled dispensing of liquid, gas or electricity
    • G07F15/001—Coin-freed apparatus with meter-controlled dispensing of liquid, gas or electricity for gas
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法，它包括读数转盘、安装于读数转盘内部用于反射宽谱光源的反射光栅转盘、用于将宽谱光源发射到反射光栅转盘的光发射装置、用于将从反射光栅转盘反射的光信号准直进传输光纤中的光纤准直器以及通过传输光纤与光纤准直器连接的用于转换光信号的光电信号转换装置。本发明的有益效果为：它既能省时省力，又能定时地监控天然气的使用量。

Description

一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法的技术领域。
背景技术
天然气管道是指将天然气从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称输气管道。利用天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的方式。在世界管道总长中，天然气管道约占一半。
由于在天然气管道周围引入电线很危险，所以目前天然气计费无法像电费和水费那样实现远程计费，仍然需要人工上门采集天然气表上的数据计费的方法。这样的方法费时费力，不能定时地监控燃气的使用量。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种既能省时省力，又能定时地监控燃气的使用量的用于天然气远程计费的装置及其使用方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于天然气远程计费的装置，包括读数转盘、安装于读数转盘内部用于反射宽谱光源的反射光栅转盘、用于将宽谱光源发射到反射光栅转盘的光发射装置、用于将从反射光栅转盘反射的光信号准直进传输光纤中的光纤准直器以及通过传输光纤与光纤准直器连接的用于转换光信号的光电信号转换装置。
进一步地，本发明的光电信号转换装置包括分光器、光纤光栅、光电探测器、单片机和信号转变设备，十路光纤光栅一端依次连接在分光器上，每路光纤光栅另一端均通过一个光电探测器与单片机连接，单片机远离光电探测器的一端与信号转变设备连接；本发明的分光器远离光纤光栅的一端与传输光纤连接。
进一步地，本发明的反射光栅转盘是与读数转盘同步转动的十边形转盘，每条边分别刻上每边光栅结构的光栅常数。
进一步地，本发明的光纤准直器包括光纤头、外套管、金属管和接收反射光栅转盘反射的光信号的准直透镜，金属管安装于外套管内部，金属管内部一端安装准直透镜，另一端与光纤头一端连接，光纤头另一端与传输光纤连接。
一种用于天然气远程计费的装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：燃气表的读数框中的读数变化显示在读数转盘中；
步骤二：将宽谱光源安放在远处，光由大孔径光纤传入，光发射装置将入射光线定时地射到与读数转盘同步转动的反射光栅转盘上；
步骤三：反射光栅转盘反射出光信号；
步骤四：光纤准直器将步骤三中反射光栅转盘反射的光信号准直进传输光纤中；
步骤五：传输光纤将得到的光信号传送到分光器中；
步骤六：分光器将光信号均匀分到十路光纤光栅中；
步骤七：光信号从与其相匹配的一路光纤光栅中反射出来；
步骤八：与步骤七中的那路光纤光栅相连接的光电探测器将探测到的光信号转换成电信号；
步骤九：单片机对步骤八中的电信号进行处理编码，转变成相应的燃气表的读数框中的数字信息输出；
步骤十：信号转变设备将步骤九输出的数字信息转变为无线信号；
步骤十一:将步骤十中转变为的无线信号传输到远程控制设备。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)光发射装置将远处宽谱光源的入射光线定时地射到与读数转盘同步转动的反射光栅转盘上，可以定时地监控燃气的使用量；
(2)单片机对光电探测器转换的电信号进行处理编码，转变成相应的燃气表的读数框中的数字信息输出，信号转变设备将输出的数字信息转变为无线信号，实现天然气远程计费，省时省力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是天然气远程计费的装置的结构示意图；
图2是图1的使用方法的示意图；
图3是本发明的反射光栅转盘的结构示意图；
图4是图3的原理示意图；
图5是本发明的单片机的原理示意图。
附图标记说明：A-读数转盘、B-反射光栅转盘、C-光发射装置、E- 传输光纤、D-光纤准直器、F-分光器、G-光纤光栅、H-光电探测器、I- 单片机、J-信号转变设备、d-光栅常数、D1-光纤头、D2-外套管、D3- 金属管、D4-准直透镜、i-入射角、θ-衍射角、m-衍射级数，λ-光波波长。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
如图1所示，一种用于天然气远程计费的装置，包括读数转盘A、安装于读数转盘A内部用于反射宽谱光源的反射光栅转盘B、用于将宽谱光源发射到反射光栅转盘B的光发射装置C、用于将从反射光栅转盘B 反射的光信号准直进传输光纤E中的光纤准直器D以及通过传输光纤E 与光纤准直器D连接的用于转换光信号的光电信号转换装置。
如图1所示，光电信号转换装置包括分光器F、光纤光栅G、光电探测器H、单片机I和信号转变设备J，十路光纤光栅G一端依次连接在分光器F上，每路光纤光栅G另一端均通过一个光电探测器H与单片机I 连接，单片机I远离光电探测器H的一端与信号转变设备J连接；本发明的分光器F远离光纤光栅G的一端与传输光纤E连接。
如图3所示，本发明的反射光栅转盘B是与读数转盘A同步转动的十边形转盘，每条边分别刻上每边光栅结构的光栅常数d。
如图1所示，本发明的光纤准直器D包括光纤头D1、外套管D2、金属管D3和接收反射光栅转盘B反射的光信号的准直透镜D4，金属管D3 安装于外套管D2内部，金属管D3内部一端安装准直透镜D4，另一端与光纤头D1一端连接，光纤头D1另一端与传输光纤E连接。
如图2所示，一种用于天然气远程计费的装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：燃气表的读数框中的读数变化显示在读数转盘A中；
步骤二：将宽谱光源安放在远处，光由大孔径光纤传入，光发射装置C将入射光线定时地射到与读数转盘A同步转动的反射光栅转盘B上；
步骤三：反射光栅转盘B反射出光信号；
步骤四：光纤准直器D将步骤三中反射光栅转盘B反射的光信号准直进传输光纤E中；
步骤五：传输光纤E将得到的光信号传送到分光器F中；
步骤六：分光器F将光信号均匀分到十路光纤光栅G中；
步骤七：光信号从与其相匹配的一路光纤光栅G中反射出来；
步骤八：与步骤七中的那路光纤光栅G相连接的光电探测器H将探测到的光信号转换成电信号；
步骤九：单片机I对步骤八中的电信号进行处理编码，转变成相应的燃气表的读数框中的数字信息输出；
步骤十：信号转变设备J将步骤九输出的数字信息转变为无线信号；
步骤十一:将步骤十中转变为的无线信号传输到远程控制设备。
如图4所示，反射光栅转盘B的工作原理为：光发射装置C将入射光线以入射角i的角度定时地射到反射光栅转盘B上，衍射光与入射光分别处于光栅法线的两侧，光栅方程为：d(sini-sinθ)＝mλm＝0,±1,±2,…。θ为衍射角，在本装置结构中光纤准直器D的位置固定，相当于衍射角θ不变。d为光栅常数，m为衍射级数，λ为光波波长。由公式可知当入射角和衍射角固定时，不同的光栅常数d能反射不同的波长。
光纤光栅G的工作原理为：当入射光波的波长满足λ＝2Λneff时(式中Λ为光栅周期，neff为纤芯的有效折射率)，这一波长的光波能够接近100％反射。光纤光栅G结构与反射光栅转盘B结构相对应，这样使得从反射光栅转盘B反射的光只能从十条光纤光栅G中的一条反射出来，其他的光纤光栅G没有反射光。
单片机I的工作原理:单片机I有P1.0-P1.7和P2.0、P2.2共计10 个端口,测量时，由于光纤光栅G的滤波作用，单片机I只有一个端口上会有信号,出现信号的端口转变的数字信息如下表所示:
端口 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0 P2.1
数值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
(1)光发射装置将远处宽谱光源的入射光线定时地射到与读数转盘同步转动的反射光栅转盘上，可以定时地监控燃气的使用量；
(2)单片机对光电探测器转换的电信号进行处理编码，转变成相应的燃气表的读数框中的数字信息输出，信号转变设备将输出的数字信息转变为无线信号，实现天然气远程计费，省时省力。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于天然气远程计费的装置，其特征在于：包括读数转盘(A)、安装于读数转盘(A)内部用于反射宽谱光源的反射光栅转盘(B)、用于将宽谱光源发射到反射光栅转盘(B)的光发射装置(C)、用于将从反射光栅转盘(B)反射的光信号准直进传输光纤(E)中的光纤准直器(D)以及通过传输光纤(E)与光纤准直器(D)连接的用于转换光信号的光电信号转换装置。
2.根据权利要求1所述的用于天然气远程计费的装置，其特征在于：所述光电信号转换装置包括分光器(F)、光纤光栅(G)、光电探测器(H)、单片机(I)和信号转变设备(J)，十路光纤光栅(G)一端依次连接在分光器(F)上，每路光纤光栅(G)另一端均通过一个光电探测器(H)与单片机(I)连接，单片机(I)远离光电探测器(H)的一端与信号转变设备(J)连接；所述分光器(F)远离光纤光栅(G)的一端与传输光纤(E)连接。
3.根据权利要求1所述的用于天然气远程计费的装置，其特征在于：所述反射光栅转盘(B)是与读数转盘(A)同步转动的十边形转盘，每条边分别刻上每边光栅结构的光栅常数(d)。
4.根据权利要求3所述的用于天然气远程计费的装置，其特征在于：所述光纤准直器(D)包括光纤头(D1)、外套管(D2)、金属管(D3)和接收反射光栅转盘(B)反射的光信号的准直透镜(D4)，金属管(D3)安装于外套管(D2)内部，金属管(D3)内部一端安装准直透镜(D4)，另一端与光纤头(D1)一端连接，光纤头(D1)另一端与传输光纤(E)连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的用于天然气远程计费的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：燃气表的读数框中的读数变化显示在读数转盘(A)中；
步骤二：将宽谱光源安放在远处，光由大孔径光纤传入，光发射装置(C)将入射光线定时地射到与读数转盘(A)同步转动的反射光栅转盘(B)上；
步骤三：反射光栅转盘(B)反射出光信号；
步骤四：光纤准直器(D)将步骤三中反射光栅转盘(B)反射的光信号准直进传输光纤(E)中；
步骤五：传输光纤(E)将得到的光信号传送到分光器(F)中；
步骤六：分光器(F)将光信号均匀分到十路光纤光栅(G)中；
步骤七：光信号从与其相匹配的一路光纤光栅(G)中反射出来；
步骤八：与步骤七中的那路光纤光栅(G)相连接的光电探测器(H)将探测到的光信号转换成电信号；
步骤九：单片机(I)对步骤八中的电信号进行处理编码，转变成相应的燃气表的读数框中的数字信息输出；
步骤十：信号转变设备(J)将步骤九输出的数字信息转变为无线信号；
步骤十一:将步骤十中转变为的无线信号传输到远程控制设备。
CN201910396628.0A 2019-05-14 2019-05-14 一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法 Withdrawn CN110146138A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910396628.0A CN110146138A (zh) 2019-05-14 2019-05-14 一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法
CN201911343990.8A CN111060175B (zh) 2019-05-14 2019-12-23 一种天然气远程计费装置及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910396628.0A CN110146138A (zh) 2019-05-14 2019-05-14 一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110146138A true CN110146138A (zh) 2019-08-20

Family

ID=67594291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910396628.0A Withdrawn CN110146138A (zh) 2019-05-14 2019-05-14 一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110146138A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110706473A (zh) * 2019-09-06 2020-01-17 南京工程学院 一种基于单波长反射的燃气数据采集装置及数据采集方法
CN110967080A (zh) * 2019-08-27 2020-04-07 南京工程学院 一种用于天然气表读数远程抄录传输的装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110967080A (zh) * 2019-08-27 2020-04-07 南京工程学院 一种用于天然气表读数远程抄录传输的装置
CN110706473A (zh) * 2019-09-06 2020-01-17 南京工程学院 一种基于单波长反射的燃气数据采集装置及数据采集方法
CN110706473B (zh) * 2019-09-06 2021-06-11 南京工程学院 一种基于单波长反射的燃气数据采集装置及数据采集方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110146138A (zh) 一种用于天然气远程计费的装置及其使用方法
CN102147279B (zh) 字轮式表头读数方法以及字轮式直读式表头
CN101413875B (zh) 一种树木冠层分析仪的数据采集装置
CN201867174U (zh) 细丝直径测量仪
CN102538965A (zh) 大口径光栅型成像光谱仪的光学系统及设计方法
CN202472933U (zh) 带红外探头的高空抄表仪
CN104374515B (zh) 一种反射型光纤压力传感器探头中光纤束的布置结构
CN102607662A (zh) 一种轮式计量仪表的激光计数方法和系统
CN205138642U (zh) 一种具有宽带光谱的光源
CN110095139A (zh) 一种用于天燃气远程计费的装置及其使用方法
CN104880753A (zh) 用于制作菲涅尔光栅的优化设计方法
CN204178014U (zh) 光模组
CN104949904A (zh) 一种检测流体磁性颗粒的装置与方法
CN110530448A (zh) 一种天然气远程计费装置及其使用方法
CN110296745A (zh) 一种用于天然气远程计费的装置
CN204556483U (zh) 一种可调式探测光路装置
CN107465899B (zh) 一种天然气表字轮的摄像式读数远程抄表装置
CN205403955U (zh) 一种新型光谱仪
CN105824008A (zh) 一种针对多个特征光源的室内定位系统和定位方法
CN208444049U (zh) 一种新型结构的波分复用器
CN202057369U (zh) 字轮式直读式表头
CN105825648A (zh) 一种远程定位控制水表数据采集系统
CN203925466U (zh) 探针式持气率计
CN203287027U (zh) 一种荧光法光纤传感器
CN111060175B (zh) 一种天然气远程计费装置及其使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190820

WW01 Invention patent application withdrawn after publication