CN113823039B - 用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表 - Google Patents

Abstract

一种用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其包括用于显示购水量的购水字轮组、数值设置组件、打开或关闭设置在通往用户用水管道的水表出水口上的阀门组件、购水字轮组的数值归零时的触动关阀组件、依据水务管理中心配置给目标水表的启用密码开启所述数值设置组件和阀门组件的密钥组件以及依据目标水表用水量同步驱动所述购水字轮组中的字轮反向转动的倒计齿轮。其不仅彻底杜绝了购水和用水管理中存在的徇私舞弊现象，而且通过科学的结构设计及采用智能化的加密、解密结构，使得水务管理中心通过互联网对管辖范围内的水表进行精准而科学的管理，实现供水过程的售水数据准确、实时、真实和快速传递的物联网化管理模式。

Description

用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表

技术领域

本发明涉及一种水表，特别涉及一种带有加密装置且能通过智能控制设置购水量的水表。

背景技术

现有技术中，针对用户采用预付费方式使用水的处理办法，基本是通过以下方式完成的。

第一步，用户去主管公司(指自来水公司)指定的售卡点购买IC充值卡，并按所需将可购买设定量(以立方计量)的水对应的资金额充入该IC充值卡内。

第二步，将IC充值卡以接触或非接触方式与其对应的机电一体化的IC卡计量表(也称IC卡预付费水表或IC卡水表)互联，即可启动该计量表工作(即该计量表打开水阀，按IC充值卡上记入的设定量的水供应给该用户)。

第三步，当IC充值卡上的设定量用完后，所述计量表即会关闭，停止水的输出。

上述预付费方式，存在如下缺陷(以预付费水表为例)。

1)无论是非接触式IC卡水表，还是接触式IC卡水表，均无法实现线上充值，用户充值需携带用户卡到指定售水点充值，购水时间、地点均有限制，充值等待时间长，给用户日常生活带来极大不便。

2)IC卡水表难以杜绝充值舞弊问题。

3)IC卡水表由于水量预购，用户用水量不能同步到后台，导致自来水公司长期财务挂账(“预收账款”会计处理记为“负债”，因此无法确认“收入”)，严重影响财务核算，且不便于其对用户用水数据的监控与管理。

4)IC卡水表为一个独立工作的个体，后台无法对其进行监控，只有用户报修或进行水表巡检时才能发现水表故障，故障无法及时发现与排除，造成表端与后台管理系统之间的脱节。

5)IC充值卡在强磁干扰下易损坏，携带也不方便且容易丢失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种与直读式水表一一配对并一体装配在一起且需通过解码装置进行精确设置购水量的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，该集成式水表在所述购水量使用完毕时自动关闭供水阀门。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为。

本发明的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，包括直读式的目标水表，其特征在于：其还包括安装在机架上的用于显示订购水量的购水字轮组、购水字轮组的数值设置组件、打开或关闭设置在通往用户用水管道的水表出水口上的阀门组件、购水字轮组的数值归零时的触动关阀组件、依据水务管理中心配置给目标水表的启用密码开启所述数值设置组件和阀门组件的密钥组件以及依据目标水表用水量同步驱动所述购水字轮组中的字轮反向转动的倒计齿轮，其中，购水字轮组，其上的个位字轮通过字轮轴与所述倒计齿轮连接，倒计齿轮与目标水表的同步传动齿轮相啮合，该同步传动齿轮通过目标水表中的齿轮传动组件与目标水表的用水字轮组中的个位字轮相啮合，购水字轮组中的个位字轮与用水字轮组中的个位字轮之间的传动比为1：1；数值设置组件，包括用于设置购水量的充值传动轴，该充值传动轴在开启所述密钥组件后通过数值设置齿轮组驱动购水字轮组中的字轮旋转；阀门组件，包括供水阀、开阀传动轴和涉阀齿轮组件，开阀传动轴通过涉阀齿轮组件在开启所述密钥组件后打开供水阀；触动关阀组件，当购水字轮组中所有字轮的数字归零时触发所述供水阀封堵所述水表出水口；密钥组件，包括内嵌有若干个磁性节点的固体构件，通过载有所述启用密码的解密器对该固体构件施压迫使所述充值传动轴和所述开阀传动轴分别与所述数值设置齿轮组和涉阀齿轮组件连接。

所述机架由上至下依次分上夹板、定位基板和双墩桥架，该机架与目标水表并列置于下表壳的容置腔体内，双墩桥架由两个桥墩和桥板一体构成，两个桥墩之间形成水流的过水通道；所述的购水字轮组、数值设置齿轮组、涉阀齿轮组件、密钥组件、充值传动轴和开阀传动轴设置在定位基板上，所述供水阀设置在过水通道内；在所述下表壳之上还设有可将目标水表和机架都密封安装在所述容置腔体内的上表壳，所述充值传动轴和开阀传动轴的上端部分别置于设置在上表壳上对应的门孔内。

所述的充值传动轴和开阀传动轴结构相同，均由支轴、转筒和复位弹簧组成；支轴由上至下分三段，分别为旋柄段、旋杆段和端轴段，旋柄段外周壁上设有若干条竖向防滑槽，旋杆段的横截面形状为椭圆、腰形或正多边形，端轴段为圆柱形，端轴段的下端向下穿过设置在上夹板上的数值设定孔或开阀设置孔插入设置在定位基板上的定位轴孔内；所述转筒套接在支轴上，转筒内的轴向通孔的横截面形状与旋杆段的横截面形状相同且该转筒可在旋杆段上上下移动，转筒下半部外周壁为轮齿；所述复位弹簧套接在端轴段上并位于转筒底端面与定位基板之间，转筒的上端与所述密钥组件中的压柄相接。

所述数值设置齿轮组由充值齿轮和充值传动轴的转筒上的所述轮齿组成，充值齿轮分盘齿和轴齿；充值齿轮的盘齿在充值传动轴的转筒受压向下移动后与该转筒上的所述轮齿外啮合，充值齿轮的轴齿与购水字轮组中个位字轮的进位从动齿啮合；所述倒计齿轮通过购水字轮组的字轮轴与该购水字轮组的个位字轮单向旋转连接。

所述涉阀齿轮组件由启动齿轮、变速齿轮组、转向齿轮、开阀轮和开阀传动轴上的所述轮齿构成；启动齿轮的盘齿在开阀传动轴的转筒受压向下移动后与该转筒的所述轮齿外啮合，启动齿轮的轴齿与变速齿轮组啮合，变速齿轮组与转向齿轮的盘齿外啮合，转向齿轮的轴齿拨动开阀轮转动，开阀轮上的开阀齿轮与设置在供水阀的阀杆上的齿条啮合。

所述的开阀轮通过开阀轮轴安装在定位基板底面上对应的位槽中，开阀轮由一侧至另一侧依次分转向从动轮、解锁/上锁轮和所述的开阀齿轮，转向从动轮上的牙齿与所述转向齿轮的轴齿啮合，所述解锁/上锁轮为凸轮，其与所述触动关阀组件中的触动开关部件连接。

所述触动关阀组件由平衡板、所述触动开关部件和抵压弹簧构成，平衡板以与购水字轮组的字轮轴相平行的方式垂直安装在设于定位基板底面上位于购水字轮组内侧的对应的槽位中，在平衡板的顶边设有多个向购水字轮组方向延伸的抵触爪，抵触爪的数量与购水字轮组中的字轮的个数相同，在与抵触爪相背一侧的平衡板上设有垂直走向的卡位槽，所这触动开关部件由一体结构的抵压块和套簧杆组成，卡位槽顶端面为敞口，其底端面为闭合面，抵压块插入卡位槽中，套簧杆由抵压块的顶面向上延伸，所述抵压弹簧套在套簧杆上并介于抵压块与定位基板底面之间；在购水字轮组中所有字轮的数字归零时，在所述抵压弹簧的复位力作用下，所述抵压块释放对所述解锁/上锁轮的抵压。

在所述购水字轮组中每个字轮的具有主动进位齿侧面上设有沿字轮轴向外延伸的环形筒，每个环形筒上设有一个沿径向向字轮轴方向凹入的零位凹坑，该零位凹坑在该字轮的数字归“0”时正对与该字轮相对的所述抵触爪上的爪头。

所述密钥组件还包括一体结构的压杆和设置在压杆前端的两个压柄，压杆的后端通过铰接轴安装在上夹板上与所述充值传动轴和开阀传动轴相对的一侧，两个压柄分别套接在充值传动轴的支轴和开阀传动轴的支轴上，每个压柄抵接在对应的转筒顶端面上，所述固体构件抵压在压杆上，在压杆与上夹板的上表面之间设有密钥弹簧。

所述供水阀的阀杆的上半部向上穿过设置在所述桥板上的阀位孔插入设置于定位基板底面上的阀位腔室内，该阀位腔室垂直于定位基板并向下延伸，阀位腔室与所述购水字轮组相背的一个腔壁为敞口，阀杆上的竖向齿条处于敞口侧，在阀杆的顶端面上设有向阀杆内凹入的盲孔，在盲孔与定位基板底面之间设有关阀弹簧。

所述桥墩为具有中空腔室且底端面为敞口的墩体，该中空腔室的内空容积为由上表壳与下表壳合体构成的空间内各部件之间的累积空隙占该空间内体积的10％-20％。

本发明的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，不仅彻底杜绝了购水和用水管理中存在的徇私舞弊现象，而且，通过科学的结构设计及采用智能化的加密、解密结构，使得水务管理中心通过互联网对管辖范围内的水表进行精准而科学的管理，实现供水过程的售水数据准确、实时、真实和快速传递的物联网化管理模式。

附图说明

图1为本发明的集成式水表的外形示意图。

图2为图1中的目标水表的示意图。

图3为图1中的预购装置的示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为图3揭去上夹板后的右上视图。

图6为图3右上视平面图。

图7为图3左下视平面图。

图8为图7的仰视图。

图9为去除机架后的内部各零件视图。

图10为图9的左上视图。

图11为图10顺时针旋转45度后的俯视图。

图12为开阀齿轮与供水阀连接位置示意图。

图13为充值传动轴与充值齿轮以及开阀传动轴与启动齿轮连接位置示意图。

图14为图13的后视图。

附图标记如下：集成式水表1、上表壳11、下表壳12、进水端13、出水端14、目标水表2、用水字轮组21、针盘22、同步传动齿轮23、预购装置3、购水数显示窗31、购水字轮组32、环形筒321、零位凹坑322、门孔33、倒计齿轮34、机架4、上夹板41、数值设定孔411、开阀设置孔412、定位基板42、双墩桥架43、桥板431、桥墩432、过水通道433、数值设置组件5、充值传动轴51、充值齿轮52、阀门组件6、开阀传动轴61、启动齿轮62、转向齿轮63、开阀轮64、转向从动轮641、解锁/上锁轮642、开阀齿轮643、供水阀65、阀杆651、阀体652、横向齿条653、变速齿轮组66、支轴7、转筒71、轮齿72、复位弹簧73、触动关阀组件8、平衡板81、抵触爪82、卡位槽83、抵压块84、套簧杆841、抵压弹簧85、密钥组件9、固体构件91、压杆92、主杆921、轴端922、压柄923、密钥弹簧93、密钥凹位94、密钥轴架位95。

具体实施方式

如图1－图14所示，本发明的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表1是将直读式水表(以下称目标水表2)与预购水量数值的设置装置(以下称预购装置3) 有机连接并集成装置在一起，所述预购装置3与目标水表2之间一一配对，即在该预购装置 3中设有识别该目标水表2的密钥组件9，该密钥组件9中内置有与该目标水表2相对应的密码。

所述预购装置3与目标水表2(参见图2)一体安装在由上表壳11与下表壳12密封连接构成的机壳内，机壳上设有与市政供水网管相接的进水端13和与用户用水管相接的出水端 14。

如图1所示，在上表壳11上与目标水表2对应的区域设有可看到用水字轮组21字轮数值和各指针盘22的玻璃表封，在上表壳11上与预购装置3对应的区域设有可观察购水字轮组32中各字轮数值的购水数显示窗31以及用于设置购水量数值和开启供水阀65的门孔33。

如图3、图4、图5、图6所示，所述预购装置3包括安装在机架4上的用于显示订购水量的购水字轮组32、购水字轮组32的数值设置组件5、打开或关闭设置在通往用户用水管道的水表出水口上的阀门组件6、在购水字轮组32的数值归零时的触动关阀组件8、依据水务管理中心配置给目标水表2的启用密码开启所述数值设置组件5和阀门组件6的密钥组件 9以及依据目标水表2用水量同步驱动所述购水字轮组32中的字轮反向转动的倒计齿轮34。

一、机架4。

该机架4与目标水表2并列置于下表壳12的容置腔体内，所述机架4由上至下(以图1纸面方向为参考，纸面上方为上，纸面下方为下，下同，图1中左边的螺纹管口为进水端13，图1中右边螺纹管口为出水端14)依次分上夹板41、定位基板42和双墩桥架43。在上夹板41和定位基板42的顶面和底面上设有若干个大小深浅不同且用于安装不同零部件的凹位、槽位、孔位、承载轴端922部的轴架位和用于将上夹板41、定位基板42和双墩桥架 43三者之间准确对接的定位柱和紧固孔。

1、上夹板41，为一次成型件，其扣置在定位基板42上，在其顶面后侧(以图3中的预购装置3为例，左下方向为左侧，右上方向为右侧，左上方向为后侧，右下方向为前侧，下同)设有可观察到购水字轮组32中各字轮数值的购水数显示窗31，安装密钥组件9的凹位(称密钥凹位94)和轴架位(称密钥轴架位95)占据了上夹板41的中间至左侧区域，用于安装数值设置组件5的孔位设置在上夹板41的右侧(参见图3、图4、图6所示)。

2、定位基板42，为一次成型件，其安装在双墩桥架43上(参见图5所示)。

所述购水字轮组32设置在定位基板42的后侧，所述阀门组件6设置在定位基板42的前侧，所述触动关阀组件8设置在定位基板42的中部并介于阀门组件6与购水字轮组32之间。

3、双墩桥架43(参见图5、图6、图7所示)，为一次成型件，其由两个桥墩432和一块桥板431一体构成，桥板431将两个桥墩432顶端连接在一起。两个桥墩432平行设置分别架设在定位基板42前侧和后侧对应的下表壳12内，其间形成由所述进水端13流入目标水表2中再经该预购装置3流往所述出水端14的过水通道433。在过水通道433对应的下表壳12上设有与所述出水端14相通的水表出水口，所述阀门组件6中的供水阀65(在桥板431 上设有阀位孔，供水阀65的阀杆651的上半部向上穿过阀位孔插入设置于定位基板42底面上的阀位腔室内)置于过水通道433内并在落下后其上的阀体652可将该水表出水口封堵住。

所述桥墩432为具有中空腔室且底端面为敞口的墩体，该中空腔室的内空容积(是指该中空腔室内的空间容积)大致为上表壳11与下表壳12合体在一起后内部空间中累积空隙所占空间体积的10％-20％。所述累积空隙是指由上表壳11与下表壳12结合构成的内部空间的总和减去设置在该内部空间内的机架4和各零部件所占空间的差值(参见图8所示)。

将桥墩432设置为具有一定体积的中空腔室可有效防止寒冷气候下因表中水结冰膨胀导致表体爆裂的现象发生，即在不用水的情况下，随着温度的降低，中空腔室可以用来缓解水表内的空隙储存的水因结冰膨胀对表体产生的压力，其原理是：当静止存放在水表内的水由液体逐渐转为固体的过程中，其产生的膨胀力逐渐增大，致使水表内空间的压力变大，而桥墩432的中空腔室内为常压空气，因此，还未结冰的水体在表内压力逐渐增大的情况下由高压空间向低压空间挤压，即该部分水体会被挤入中空腔室内，从而有效降低了存储于水表内空隙间水体的体积，变相的增大了结冰情况下水表内空隙空间的体积。

二、购水字轮组32。

其上设有三个字轮，分别为计量百位立方数、十位立方数和个位立方数的字轮(也可设置更多位)，相邻两个字轮通过进位轮啮合连接。每个字轮的轮周壁上设有0－9十个数字，每个字轮对应一个所述的购水数显示窗31，即通过购水数显示窗31只可清楚看到该字轮上正对购水数显示窗31的数字。

如图9、图10、图14所示，购水字轮组32中的个位字轮通过字轮轴与所述倒计齿轮34连接(该倒计齿轮34设置在预购装置3定位基板42的左侧)，倒计齿轮34与目标水表2 中的同步传动齿轮23(参见图2所示)相啮合，该同步传动齿轮23通过目标水表2中的齿轮传动组件与目标水表2的用水字轮组21中的个位字轮相啮合，购水字轮组32中的个位字轮与用水字轮组21中的个位字轮之间的传动比为1：1。

该购水字轮组32中的个位字轮与所述倒计齿轮34单向旋转连接，当通过充值传动轴 51设置购水字轮组32的购水量时，该倒计齿轮34不旋转，当目标水表2的用水字轮组21中的个位字轮转动时，该倒计齿轮34则驱动购水字轮组32的个位字轮的计数倒计旋转。也就是说，所述用水字轮组21正常用水正向加数时，购水字轮组32则同步倒计减数。

在上述三个字轮上具有主动进位齿的侧面，设有沿字轮轴向外延伸的环形筒321，环形筒321与字轮轴同轴设置，在每个环形筒321上设有一个沿径向向字轮轴方向凹陷的坑，以下称该坑为零位凹坑322。在对应字轮上的“0”数值正对所述购水数显示窗31时，零位凹坑322的开口正对所述触动关阀组件8中的触动开关部件的触角(触动开关部件和触角分别为下文将述及的平衡板81及设置在平衡板81上的抵触爪82的爪头)，当三个字轮上的数字均为“0”时(即购买的水用完时)，与三个零位凹坑322相对设置的抵触爪82向购水字轮组32方向偏转，使抵触爪82上的三个爪头同时插入对应的零位凹坑322内，由此使平衡板 81触动阀门组件6将供水阀65关闭。

当三个字轮中有一个字轮未归零(即用户购买的水还没用完)时，与该字轮对应的爪头抵接在该字轮的环形筒321筒壁(零位凹坑322以外的筒壁)上，由于抵触爪82为一体结构，那么其它两个爪头虽然正对与其对应的零位凹坑322，但整个抵触爪82并不会向购水字轮组32方向偏转，也就不会触动供水阀65关闭。

三、数值设置组件5。

如图5－图14所示，当用户需要购买一定立方的水时，使用解码组件对所述密钥组件 9解密后，通过该数值设置组件5进行设置，设置完成后，购水字轮组32中数值即显示为购买的水量对应的立方数。

数值设置组件5由充值传动轴51和数值设置齿轮组组成。

1、充值传动轴51，由三个部件组成，分别为支轴7、转筒71和复位弹簧73(为压缩弹簧)。

1)支轴7，插入设置在上夹板41上的数值设定孔411内，该数值设定孔411与设置在上表壳11上对应的门孔33同轴。支轴7由上至下分三段，分别为旋柄段、旋杆段和端轴段。

旋柄段的下半部为柱轴，其上半部向上伸入对应的所述门孔33内，上半部的外周壁上设有若干条竖向防滑槽，设置时，将专用工具(该专用工具可以是智能控制，也可以是手工操作)插入门孔33套置在旋柄段上旋拧该旋柄段即可转动该支轴7。

旋杆段的横截面形状为椭圆、腰形或正多边形，其长度略大于套接其上的转筒71上下移动的行程长度。

端轴段为断面形状呈圆柱的细轴，其下端向下穿过上夹板41插入设置在定位基板42 上的定位轴孔内。

2)转筒71，为一体构件，其由上至下分上筒和下筒，上筒顶端面为敞口，在敞口上设有向外延伸的环形边缘(所述密钥组件9中的压柄923的环孔套在旋柄段的柱轴上并抵接在该环形边缘的上环面上，下文述及)，下筒的底端面为闭合面，底端面上设有可允许所述端轴段穿过的圆孔。

转筒71内的轴向通孔的横截面形状与旋杆段的横截面形状相同，其内的轴向通孔可由上筒延伸至下筒，也可仅设置在上筒部分。

上筒的外周壁为圆形的光滑面，下筒的外周壁上为轮齿72，该轮齿72部分可穿过数值设定孔411置于该数值设定孔411的孔口与定位基板42之间。

安装时，转筒71由端轴段下端向上套接在旋杆段上，旋拧所述旋柄段可使转筒71旋转，若按压转筒71又可使其在旋杆段上向下移动。

3)复位弹簧73为压缩弹簧，其套接在端轴段并介于转筒71底端面与定位基板42之间，其作用是当按压在转筒71上的力被释放后，推动转筒71沿旋杆段向上移动。

2、数值设置齿轮组，由充值齿轮52和充值传动轴51的转筒71外壁上的所述轮齿72组成。

充值齿轮52，设置在定位基板42与上夹板41之间，充值齿轮52分盘齿和轴齿，充值齿轮52的盘齿在充值传动轴51的转筒71受压向下移动后与该转筒71外壁上的所述轮齿 72外啮合，充值齿轮52的轴齿与购水字轮组32中个位字轮的进位从动齿啮合。

3、数值设置组件5的工作原理：套接在旋杆段上的转筒71被密钥组件9中的压柄923 压下时，其与旋杆段仍处于咬合状态(即转筒71被压下移动的行程小于旋杆段的长度)，旋转旋柄段即可带动转筒71旋转，由于转筒71外壁上的轮齿72与充值齿轮52外啮合，因此，充值齿轮52也跟着转动，由此，带动其上的轴齿拨动购水字轮组32中个位字轮的进位从动齿转动，继而使购水组中的字轮转动，达到设置购水量的目的。

当释放所述压柄923后，在复位弹簧73的恢复力作用下，转筒71向上移动并使其外壁上的轮齿72脱离与充值齿轮52的啮合，此时若再旋拧旋柄段，转筒71则在数值设定孔411内空转。

四、阀门组件6。

如图5－图14所示，阀门组件6，包括所述的开阀传动轴61、涉阀齿轮组件和供水阀65。开阀传动轴61通过涉阀齿轮组件在开启所述密钥组件9后打开供水阀65。

1、开阀传动轴61，其与充值传动轴51相平行，其结构及组成与充值传动轴51相同。

其也由三个部件组成，分别为支轴7、转筒71和复位弹簧73(为压缩弹簧)。

1)支轴7，插入设置在上夹板41上的开阀设置孔412内，该开阀设置孔412与设置在上表壳11上对应的门孔33同轴。支轴7由上至下分三段，分别为旋柄段、旋杆段和端轴段。

旋柄段的下半部为柱轴，其上半部向上伸入对应的所述门孔33内，上半部的外周壁上设有若干条竖向防滑槽，设置时，将专用工具(该专用工具可以是智能控制，也可以是手工操作)插入门孔33套置在旋柄段上旋拧该旋柄段即可转动该支轴7。

旋杆段的横截面形状为椭圆、腰形或正多边形，其长度略大于套接其上的转筒71上下移动的行程长度。

端轴段为断面形状呈圆柱的细轴，其下端向下穿过上夹板41插入设置在定位基板42 上的定位轴孔内。

2)转筒71，为一体构件，其由上至下分上筒和下筒，上筒顶端面为敞口，在敞口上设有向外延伸的环形边缘，下筒的底端面为闭合面，底端面上设有可允许所述端轴段穿过的圆孔。

转筒71内的轴向通孔的横截面形状与旋杆段的横截面形状相同，其内的轴向通孔可由上筒延伸至下筒，也可仅设置在上筒部分。

上筒的外周壁为圆形的光滑面，下筒的外周壁上为轮齿72，该轮齿72部分可穿过开阀设置孔412置于该开阀设置孔412的孔口与定位基板42之间。

安装时，转筒71由端轴段下端向上套接在旋杆段上，旋拧所述旋柄段可使转筒71旋转，若按压转筒71又可使其在旋杆段上向下移动。

3)复位弹簧73为压缩弹簧，其套接在端轴段并介于转筒71底端面与定位基板42之间，其作用是当按压在转筒71上的力被释放后，推动转筒71沿旋杆段向上移动。

2、涉阀齿轮组件，由启动齿轮62、变速齿轮组66、转向齿轮63、开阀轮64和开阀传动轴61转筒71外壁上的所述轮齿72构成。

1)启动齿轮62，设置在定位基板42与上夹板41之间，其分盘齿和轴齿，启动齿轮62的盘齿在开阀传动轴61的转筒71受压向下移动后与该转筒71外壁上的所述轮齿72外啮合。

2)变速齿轮组66，设置在定位基板42与上夹板41之间，其由一次减速齿轮和二次减速齿轮啮合组成，一次减速齿轮分盘齿和轴齿，二次减速齿轮为盘齿；一次减速齿轮的盘齿与启动齿轮62的轴齿外啮合，其轴齿与二次减速齿轮外啮合。

3)转向齿轮63，设置在定位基板42与上夹板41之间，其分盘齿和轴齿，其盘齿与二次减速齿轮外啮合。

4)开阀轮64，其设置在贯穿定位基板42的孔位内，其通过与购水字轮组32相平行的开阀轮轴安装在该孔位内，其上半部和下半部分别裸露在定位基板42的顶面和底面，开阀轮64为一体构件，其分三部分，分别是从定位基板42的左至右依次设置的转向从动轮641、解锁/上锁轮642和所述的开阀齿轮643。

转向从动轮641为四八牙轮，其轮面与定位基板42垂直，其上的齿牙与转向齿轮63的轴齿啮合，其将转向齿轮63在水平平面内的旋转驱动力变换为驱动转向从动轮641在垂直平面内的旋转。

解锁/上锁轮642，为介于转向从动轮641与开阀齿轮643之间的凸轮，该凸轮的尖顶部与设置在所述触动关阀组件8中的平衡板81上的抵压块84(之后会述及)触接，当抵压块84释放对凸轮尖顶部的抵压时，该开阀轮64则处于可自由旋转状态。

开阀齿轮643与由桥板431下方上穿桥板431置于定位基板42底面上的供水阀65的阀杆651上的齿条啮合。

3、供水阀65，其垂直设置在由两个桥墩432构成的过水通道433内，其由阀杆651和阀体652组成，阀杆651的上半部向上穿过设置在所述桥板431上的阀位孔插入设置于定位基板42底面上的阀位腔室内，该阀位腔室的室壁垂直于定位基板42并向下延伸，阀位腔室与所述购水字轮组32相背的一个腔壁为开口，阀杆651上设有横向齿条653，横向齿条653处于开口侧并与所述的开阀齿轮643相啮合。

在阀杆651的顶端面(即阀杆651与定位基板42的底面相接的面)上设有向阀杆651内凹入的盲孔，在盲孔与定位基板42底面之间设有关阀弹簧。

阀体652设置在阀杆651的下端，其为闸阀，其位于所述水表出水口的正上方。

4、阀门组件6的工作原理。

当需要打开供水阀65(提升供水阀65的阀体652使其与所述水表出水口脱离密封连接)时，依据用户购水量对购水字轮组32进行设置，使购水字轮组32的各字轮中至少一个处于非“0”状态，确定后，旋转开阀传动轴61，通过联动的涉阀齿轮组件使所述开阀齿轮643旋转并驱使阀杆651上升，此时，触动关阀组件8中的平衡板81上的抵压块84因未产生偏转而抵压在解锁/上锁轮642上，开阀齿轮643在没有人为驱动的情况下处于旋转约束状态，使得阀杆651始终处于设定位置。

反之，如前述及的，当购水字轮组32中各字轮数字归零时，平衡板81上的抵触爪82的三个爪头插入对应的零位凹坑322内，使得平衡板81向购水字轮组32侧偏转，带动平衡板81上的抵压块84脱离对解锁/上锁轮642的抵接，从而使开阀齿轮643失去约束，而此时，供水阀65的阀体652在关阀弹簧的复位力触动和流水压力的作用下快速坠落封堵在水表出水口上。

所述流水压力包括流水的压力和流动的水在水表出水口处形成的负压，其抽力非常大，可快速将失去约束的供水阀65的阀体652拉下并将水表出水口封堵上。

五、触动关阀组件8。

如图5－图14所示，触动关阀组件8，当购水字轮组32中所有字轮的数值归零时触发所述供水阀65封堵所述水表出水口。

所述触动关阀组件8由平衡板81、所述触动开关部件和抵压弹簧85组成。

1、平衡板81，为一体构件，其板面以与购水字轮组32的字轮轴相平行的方式垂直安装在设于定位基板42底面上的槽位中，其介于购水字轮组32与所述开阀轮64之间。

所述的抵触爪82设置在平衡板81的顶边，抵触爪82的爪头朝向向购水字轮组32，爪头的数量与购水字轮组32中字轮的个数相同。

平衡板81的底边两侧设有挂接轴，挂接轴置于设置在定位基板42底面上的轴架位内，该平衡板81可绕挂接轴在购水字轮组32至开阀轮64之间的方向上往复偏转。

2、触动开关部件，由一体结构的抵压块84和套簧杆841组成。

1)抵压块84，为一个矩形块设置在矩形块上的柱形杆(也称套簧杆841)组成。

在与抵触爪82的爪头相背一侧(即与开阀轮64相对的一侧)的平衡板81中部设有垂直走向的卡位槽83，卡位槽83上端面(即与定位基板42底面相对的面)为敞口，其下端面为闭合面，其前侧面(即朝向开阀轮64的一侧)为开口(以下将该开口称为触阀窗口)，抵压块84插入卡位槽83中可在槽中上下移动，抵压块84的前侧面(以下将该部分称为抵压面)置于所述触阀窗口之外。

2)套簧杆841，为设置在抵压块84上表面上的柱形杆，套簧杆841的顶端面与定位基板42底面之间留有允许抵压块84能在卡位槽83中做上下移动的冗余距离。

3、抵压弹簧85，为压缩弹簧，其套在套簧杆841上并介于抵压块84上端面与定位基板42底面之间。

4、触动关阀组件8的工作原理。

1)不触动关阀。

在购水字轮组32中的数值没有归零时，抵触爪82的爪头抵接在购水字轮组32的某个或某些字轮的环形筒321筒壁上，此时，平衡板81未发生偏转，处于垂直于定位基板42的状态，而平衡板81上的抵压块84的抵压面抵接在解锁/上锁轮642上的尖顶部，致使开阀齿轮643受到约束而不能自由旋转，由此，将供水阀65的阀杆651锁定在开阀的状态。

2)触动关阀。

在购水字轮组32中所有字轮的数值归零时，购水字轮组32中各字轮边侧的零位凹坑 322在字轮轴方向上一字对齐，此时，各抵触爪82的爪头失去支点，在所述抵压弹簧85向下的复位力作用下，平衡板81向购水字轮组32一侧偏转，此时，各爪头插入对应的零位凹坑322内，随着平衡板81的偏斜，其上的抵压块84也会发生向购水字轮组32侧的偏移，这使得抵压块84上的抵压面脱离与解锁/上锁轮642的触接，即该抵压面脱离对解锁/上锁轮642的尖顶部的抵压约束，失去约束的开阀齿轮643，如前所述，致使供水阀65将水表出水口封堵住。

六、密钥组件9。

如图2、图3、图4、图5、图9、图10、图11所示，密钥组件9，在上夹板41的上表面中间区域设有凹位，密钥组件9安装在该凹位内。其由一体结构的压杆92和内嵌有若干个磁性节点的固体构件91组成。

1、压杆92，呈杠杆形，其一端(为左端，靠近目标水表2的一端)为轴端922，其中间部分为主杆921，其另一端(为右端，靠近数值设置组件5的一端)为带有两个压柄923 的触压端。

轴端922通过铰接轴连接在上夹板41或定位基板42上，主杆921由左至右贯穿所述凹位设置，在主杆921的底面与上夹板41之间设有至少一个起支撑的弹簧，将该弹簧称为密钥弹簧93，触压端的两个压柄923分叉设置，两个压柄923上的环孔分别套接在充值传动轴51和开阀传动轴61上。

2、固体构件91，为矩形体，其适配安装在凹位内并抵压在所述主杆921上，在没有向下施加外力的情况下，该固体构件91的右边一部分在密钥弹簧93的作用下，在凹位内处于悬空状态(即其底面与凹位内的上夹板41之间有一定的间隙)，对应的，两个压柄923也在充值传动轴51和开阀传动轴61上处于上限位置，此时，充值传动轴51的转筒71外壁上的轮齿72与充值齿轮52脱离啮合，同样，开阀传动轴61的转筒71外壁上的轮齿72与开启齿轮脱离啮合。

固体构件91上的磁性节点，可以为具有规则几何形状的点、线或面，相邻两个磁性节点的磁极可以相同，也可以不同，磁极产生的磁场方向最好垂直于固体构件91的顶面。

若干个磁性节点排列构成的面积图形可以为矩形、椭圆形、圆形、其它正多边形或者设定的具有流线形边界线的异型图形。

3、密钥组件9的工作原理。

当将上表壳11与下表壳12装置在一起时，所述固体构件91上的磁性节点布局(包括各磁性节点的磁极设置和磁性节点的位置设置情况)状态被上表壳11遮盖住，在自然状态下，固体构件91靠近数值设置组件5一侧的部分处于半悬空状态，此时，充值传动轴51和开阀传动轴61被释放处于自由旋转状态(其上的轮齿72与对应的充值齿轮52或启动齿轮62脱离啮合)。也就是说，在不打开上表壳11的情况下，任何人不使用专用器具是无法对表内的固体构件91施以向下的作用力，因而，也就无法进行购水量的设置，无法打开供水阀65供水，即起到一个加密的作用。

当相关的管理人员将与水务管理中心互联的专用解密器扣置在上表壳11上时，该专用解密器(可以采用内设有若干磁性传感器的装置)检测到固体构件91上磁性节点的布局状态，同时，产生与该布局相同的磁性节点布局(即固体构件91上的某个磁性节点为N极，那么在专用解密器上与该磁性节点对应的节点的磁极也是N极)，这时，在同性相斥力的作用下，固体构件91向下移动并促使套接在充值传动轴51和开阀传动轴61上的压柄923将对应的转筒71下移，最终使转筒71外壁上的轮齿72与对应的充值齿轮52或启动齿轮62相啮合。

固体构件91上的所述磁性节点布局也可通过水务管理中心获知，即专用解密器先将该集成式水表1的编码上传水务管理中心，再由水务管理中心向专用解密器发送该集成式水表1的磁性节点布局信息，之后，专用解密器设置相同的磁性节点布局。

Claims (11)

1.一种用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，包括直读式的目标水表（2），其特征在于：其还包括安装在机架（4）上的用于显示订购水量的购水字轮组（32）、购水字轮组（32）的数值设置组件（5）、打开或关闭设置在通往用户用水管道的水表出水口上的阀门组件（6）、购水字轮组（32）的数值归零时的触动关阀组件（8）、依据水务管理中心配置给目标水表（2）的启用密码开启所述数值设置组件（5）和阀门组件（6）的密钥组件（9）以及依据目标水表（2）用水量同步驱动所述购水字轮组（32）中的字轮反向转动的倒计齿轮（34），其中，购水字轮组（32），其上的个位字轮通过字轮轴与所述倒计齿轮（34）连接，倒计齿轮（34）与目标水表（2）的同步传动齿轮（23）相啮合，该同步传动齿轮（23）通过目标水表（2）中的齿轮传动组件与目标水表（2）的用水字轮组（21）中的个位字轮相啮合，购水字轮组（32）中的个位字轮与用水字轮组（21）中的个位字轮之间的传动比为1：1；数值设置组件（5），包括用于设置购水量的充值传动轴（51），该充值传动轴（51）在开启所述密钥组件（9）后通过数值设置齿轮组驱动购水字轮组（32）中的字轮旋转；阀门组件（6），包括供水阀（65）、开阀传动轴（61）和涉阀齿轮组件，开阀传动轴（61）通过涉阀齿轮组件在开启所述密钥组件（9）后打开供水阀（65）；触动关阀组件（8），当购水字轮组（32）中所有字轮的数字归零时触发所述供水阀（65）封堵所述水表出水口；密钥组件（9），包括内嵌有若干个磁性节点的固体构件（91），通过载有所述启用密码的解密器以同性相斥力的作用方式对该固体构件（91）施压迫使所述充值传动轴（51）和所述开阀传动轴（61）分别与所述数值设置齿轮组和涉阀齿轮组件连接。

2.根据权利要求1所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：所述机架（4）由上至下依次分上夹板（41）、定位基板（42）和双墩桥架（43），该机架（4）与目标水表（2）并列置于下表壳（12）的容置腔体内，双墩桥架（43）由两个桥墩（432）和桥板（431）一体构成，两个桥墩（432）之间形成水流的过水通道（433）；所述的购水字轮组（32）、数值设置齿轮组、涉阀齿轮组件、密钥组件（9）、充值传动轴（51）和开阀传动轴（61）设置在定位基板（42）上，所述供水阀（65）设置在过水通道（433）内；在所述下表壳（12）之上还设有可将目标水表（2）和机架（4）都密封安装在所述容置腔体内的上表壳（11），所述充值传动轴（51）和开阀传动轴（61）的上端部分别置于设置在上表壳（11）上对应的门孔（33）内。

3.根据权利要求2所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：所述的充值传动轴（51）和开阀传动轴（61）结构相同，均由支轴（7）、转筒（71）和复位弹簧（73）组成；支轴（7）由上至下分三段，分别为旋柄段、旋杆段和端轴段，旋柄段外周壁上设有若干条竖向防滑槽，旋杆段的横截面形状为椭圆、腰形或正多边形，端轴段为圆柱形，端轴段的下端向下穿过设置在上夹板（41）上的数值设定孔（411）或开阀设置孔（412）插入设置在定位基板（42）上的定位轴孔内；所述转筒（71）套接在支轴（7）上，转筒（71）内的轴向通孔的横截面形状与旋杆段的横截面形状相同且该转筒（71）可在旋杆段上上下移动，转筒（71）下半部外周壁为轮齿（72）；所述复位弹簧（73）套接在端轴段上并位于转筒（71）底端面与定位基板（42）之间，转筒（71）的上端与所述密钥组件（9）中的压柄（923）相接。

4.根据权利要求3所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：所述数值设置齿轮组由充值齿轮（52）和充值传动轴（51）的转筒（71）上的所述轮齿（72）组成，充值齿轮（52）分盘齿和轴齿；充值齿轮（52）的盘齿在充值传动轴（51）的转筒（71）受压向下移动后与该转筒（71）上的所述轮齿（72）外啮合，充值齿轮（52）的轴齿与购水字轮组（32）中个位字轮的进位从动齿啮合；所述倒计齿轮（34）通过购水字轮组（32）的字轮轴与该购水字轮组（32）的个位字轮单向旋转连接。

5.根据权利要求4所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：所述涉阀齿轮组件由启动齿轮（62）、变速齿轮组（66）、转向齿轮（63）、开阀轮（64）和开阀传动轴（61）上的所述轮齿（72）构成；启动齿轮（62）的盘齿在开阀传动轴（61）的转筒（71）受压向下移动后与该转筒（71）的所述轮齿（72）外啮合，启动齿轮（62）的轴齿与变速齿轮组（66）啮合，变速齿轮组（66）与转向齿轮（63）的盘齿外啮合，转向齿轮（63）的轴齿拨动开阀轮（64）转动，开阀轮（64）上的开阀齿轮（643）与设置在供水阀（65）的阀杆（651）上的齿条啮合。

6.根据权利要求5所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：所述的开阀轮（64）通过开阀轮轴安装在定位基板（42）底面上对应的位槽中，开阀轮（64）由一侧至另一侧依次分转向从动轮（641）、解锁/上锁轮（642）和所述的开阀齿轮（643），转向从动轮（641）上的牙齿与所述转向齿轮（63）的轴齿啮合，所述解锁/上锁轮（642）为凸轮，其与所述触动关阀组件（8）中的触动开关部件连接。

7.根据权利要求6所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：所述触动关阀组件（8）由平衡板（81）、所述触动开关部件和抵压弹簧（85）构成，平衡板（81）以与购水字轮组（32）的字轮轴相平行的方式垂直安装在设于定位基板（42）底面上位于购水字轮组（32）内侧的对应的槽位中，在平衡板（81）的顶边设有多个向购水字轮组（32）方向延伸的抵触爪（82），抵触爪（82）的数量与购水字轮组（32）中的字轮的个数相同，在与抵触爪（82）相背一侧的平衡板（81）上设有垂直走向的卡位槽（83），所述 触动开关部件由一体结构的抵压块（84）和套簧杆（841）组成，卡位槽（83）顶端面为敞口，其底端面为闭合面，抵压块（84）插入卡位槽（83）中，套簧杆（841）由抵压块（84）的顶面向上延伸，所述抵压弹簧（85）套在套簧杆（841）上并介于抵压块（84）与定位基板（42）底面之间；在购水字轮组（32）中所有字轮的数字归零时，在所述抵压弹簧（85）的复位力作用下，所述抵压块（84）释放对所述解锁/上锁轮（642）的抵压。

8.根据权利要求7所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：在所述购水字轮组（32）中每个字轮的具有主动进位齿侧面上设有沿字轮轴向外延伸的环形筒（321），每个环形筒（321）上设有一个沿径向向字轮轴方向凹入的零位凹坑（322），该零位凹坑（322）在该字轮的数字归“0”时正对与该字轮相对的所述抵触爪（82）上的爪头。

9.根据权利要求8所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：所述密钥组件（9）还包括一体结构的压杆（92）和设置在压杆（92）前端的两个压柄（923），压杆（92）的后端通过铰接轴安装在上夹板（41）上与所述充值传动轴（51）和开阀传动轴（61）相对的一侧，两个压柄（923）分别套接在充值传动轴（51）的支轴（7）和开阀传动轴（61）的支轴（7）上，每个压柄（923）抵接在对应的转筒（71）顶端面上，所述固体构件（91）抵压在压杆（92）上，在压杆（92）与上夹板（41）的上表面之间设有密钥弹簧（93）。

10.根据权利要求9所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：所述供水阀（65）的阀杆（651）的上半部向上穿过设置在所述桥板（431）上的阀位孔插入设置于定位基板（42）底面上的阀位腔室内，该阀位腔室垂直于定位基板（42）并向下延伸，阀位腔室与所述购水字轮组（32）相背的一个腔壁为敞口，阀杆（651）上的竖向齿条处于敞口侧，在阀杆（651）的顶端面上设有向阀杆（651）内凹入的盲孔，在盲孔与定位基板（42）底面之间设有关阀弹簧。

11.根据权利要求2所述的用于物联网中集购水设置和用水计量为一体的集成式水表，其特征在于：所述桥墩（432）为具有中空腔室且底端面为敞口的墩体，该中空腔室的内空容积为由上表壳（11）与下表壳（12）合体构成的空间内各部件之间的累积空隙占该空间内体积的10%-20%。

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