CN114729726A - 公共事业的分配的改进或与其相关的改进 - Google Patents

Abstract

一种用于附接到构造成用于存储流体的容器的计量装置，该装置包括：阀，其构造成控制从容器分配的流体的量；用户接口，其包括至少一个控制器，该至少一个控制器构造成在打开位置和关闭位置之间操作阀；以及控制电路，其构造成设定待从容器分配的流体的阈值量，其中控制电路构造成当已经达到待分配的流体的阈值量时，操控用户接口并关闭阀。

Description

公共事业的分配的改进或与其相关的改进

技术领域

本发明涉及计量装置的改进或与计量装置相关的改进，并且特别地涉及一种构造成控制来自诸如气罐的容器的流体(诸如液化石油气(LPG))的流量的计量装置。本发明还涉及一种系统，该系统构造成为管理多个这种计量装置和相关的气瓶或罐的安装、分配、再填充和维护。

背景技术

今天，大约28亿人缺乏“清洁烹饪”的机会，并且因此，他们依赖于固体生物质燃料，诸如火柴和木炭以及传统的炉灶来满足他们日常的烹饪需要。通常撒哈拉以南非洲(SSA)的人口增长超过了人们在获得现代烹饪的努力。如果这种趋势继续，联合国在2030年达到通用能源利用的可持续发展目标7肯定不会实现。

烹饪依赖于固体生物质和传统炉子的负面影响是众所周知的并且是多方面的。它们在特定物质、CO₂和其它污染物方面是高度污染的，因此主要造成全球室内和室外空气污染。由固体生物质烹饪燃料燃烧引起的家庭空气污染与每年接近4百万的死亡有关，这主要是位于非洲和东南亚中低收入国家的妇女和5岁以下的儿童。

LPG是一种有效、清洁和安全的烹饪燃料，当从固体生物质依赖性转变时，其具有为健康、气候和环境提供显著益处的潜力。LPG

在SSA中的地理区域上广泛可用。然而，迄今为止，仅7％的SSA人口使用LPG进行烹饪。LPG和薪材/木炭烹饪之间缺乏成本比较可能阻碍了LPG的采用。与可以每天少量购买的固体燃料相比，LPG的相对成本被认为更高，而LPG用户不得不购买12-15kg的罐，这种罐将提供足够的气体达数周甚至数月的需求，但是需要单次预先支付，因此需要节约策略以在购买时利用可支配收入。

正是在这个背景下提出了本发明。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于附接到构造成存储流体的容器的计量装置，该装置包括：阀，其构造成控制从容器分配的流体的量；用户接口，其包括至少一个控制器，该至少一个控制器构造成在打开位置和关闭位置之间操作所述阀；以及控制电路，其构造成设定待从容器分配的流体的阈值量，其中控制电路构造成当已经达到待分配的流体的阈值量时，操控用户接口并且关闭阀。

用户接口使用户能够控制被分配的流体的量以及何时分配流体。

用户接口可以是由用户直接操作的机械阀或开关。可替换地，用户接口可以是由位于用户接口上的单独控制器(诸如按钮或触摸屏)操作的电子阀或开关，该用户接口可以包括LCD屏幕。

可使用所分配的流体的质量来测量所分配的流体的量。可替换地，重量、体积和/或压力可以用于控制所分配的流体的量。也可以继续监测流速以确定所分配的流体的量。

容器中的流体的量还可以由容器排空或下降到预定阈值以下所花费的时间来确定。可以基于用户的使用模式和历史来预测该时间。

用户可用的流体的阈值量可以由用户在账户上具有的信用金额或者由用户已经预付的信用金额来确定。可替换地，用户可以在使用期间直接为流体付费。在这种情况下，阈值量可以是标准预定量，或者是容器中的流体总量。

容器可以是标准尺寸的，或者可以是多个尺寸。

计量装置可以可操作地连接到输出装置，诸如烹饪设备，该输出装置需要存储在容器中的流体。

流体可以以多个离散量被分配。

以多个离散量分配流体避免了浪费，因为流体可保留在容器中直到用户需要它。阀可以构造成能够实现多个流体流速。

实现多个流体流速允许用户更精确地控制被分配的流体的量。它还允许用户针对流体的每个特定用途改变流速，例如当用于烹饪不同食物时，或者当使用不同的输出装置诸如水壶或炉子时，可能需要各种不同的流速。

计量装置可以包括连接模块，该连接模块构造成将控制电路连接到中央处理单元。

通过连接模块与中央处理单元(CPU)的连接使得能够远程监测该装置，其中该连接模块可以包括无线网络。连接模块还使得能够针对多个计量装置整理和分析信息。CPU可以向计量装置发送关于阈值极限的信息。

控制电路可以构造成监测从容器分配的流体的量。可替换地，或者此外，控制电路可以构造成监测从容器分配的流体的速率。

监测被分配的流体的量和/或被分配的流体的速率使得操作人员和/或CPU能够预测用户何时将用完流体以及何时将需要替换流体。控制电路经由连接模块向中央处理单元发送信息/经由连接模块从中央处理单元接收信息。

所分配的流体的量由用户购买的流体的量来限定。该量可能比容器的容量小得多，并且因此监测可用信用金额是比监测流体用完多得多的动态活动。

该装置可以包括容纳计量装置的壳体。

壳体包围计量装置的所有特征，并且保护这些特性不受外部环境，诸如雨水、灰尘和用户的影响。壳体可以根据容器来确定尺寸或者可以是标准尺寸。类似地，壳体和容器之间的连接可以是通用连接，或者可以根据所使用的容器的尺寸和/或类型而变化。壳体可以构造成与容器的颈部的内表面嵌合。在这种情况下，壳体的嵌合，无论是作为单个部件还是两个或多个部件提供，都确保罐的整个颈部被填充而没有间隙或重叠。这减少了用户对罐自身颈部的接触，通过减少接触减少了篡改的可能性，并且还确保了每个壳体区段可以单独移除，因为壳体区段之间没有重叠。

壳体可以包括可锁定的套环，该套环构造成防止用户将计量装置从容器拆卸下来。

可锁定的套环防止用户将计量装置与容器断开连接，并且因此防止用户分配未被计量的流体。该锁定可以是电子的或机械的，并且可以通过钥匙或pin码来操作。该锁定可以构造成使得它仅可以由操作人员解锁。在一些实施例中，仅当系统具有分配给操作人员以解锁单元的动作时，才可以解锁该锁定，这需要通过经由在单元附近的操作智能电话上的应用发起的连接操作来确认。

可以使用单独的夹子将烹饪设备固定到计量装置。该夹子可以防止烹饪设备的意外脱离，但是可以由用户有意地脱离和重新附接。例如，该附接可以是螺纹连接或卡口型装配的结果。

该装置可以包括构造成向计量装置供电的电池。

电池允许计量装置由人们使用而无需接近电。电池可以是可原位再充电的。

电池可以从壳体上拆卸下来。

可以在不将整个计量装置与容器断开的情况下更换可拆卸电池。电池可以被封装在计量装置的壳体内。可替换地，电池可以被封装在与计量装置壳体分开的外壳中，但是计量装置壳体和电池外壳成镶嵌状并且基本上填充容器的颈部。电池外壳可以从计量装置壳体上拆卸下来，而不需要从容器的颈部去除壳体。电池外壳还可以被防篡改锁定。

该装置可以包括连接以使得电池能够被再充电。

连接可以是插座、电线或引线的形式，插座、电线或引线可以连接到太阳能电池板，例如，以使得能够对电池进行原位再充电。电池的原位再充电可以由用户执行，这降低了操作人员可能需要维修计量装置的频率。

电池可以包括构造成防止用户将电池从壳体拆卸下来的锁定件。

该锁定件可以防止用户移除电池，因此确保计量装置保持功能性。

电池锁定件可以包括第一篡改检测机构，该第一篡改检测机构构造成检测电池是否已经从壳体被移除。

如果用户移除电池，例如，如果用户试图将电池用于另一装置或试图关闭计量装置，则第一篡改检测机构可以向CPU发出警报。

计量装置可以包括第二篡改检测机构，该第二篡改检测机构构造成检测壳体内的光的存在。

检测对装置的篡改确保了装置和用户的安全。检测机构还可以用于在用户试图偷取流体时向操作人员发出警报。如果用户试图通过移除可锁定套环而将计量装置与容器断开，则篡改检测机构还可以向CPU发出警报。篡改检测机构可以是传感器，该传感器构造成检测壳体中的光，并且因此确定壳体何时已经被打开。可替换地或另外，使用近场通信连接的磁感应场机构也可以用于检测篡改。

计量装置可以包括至少一个传感器，该至少一个传感器构造成监测壳体内的空气质量和/或温度。在一些实施例中，温度和空气质量传感器将仅在装置处于有效模式(安装在客户处)时才工作。如果该装置处于运输或存储状态，则这些传感器将不工作。

监测壳体内的空气质量和/或温度可以用于检测泄漏、潜在危险和/或可以用于检测对系统的篡改。

(多个)温度传感器可以构造成监测计量装置内的流体、容器、壳体、电池和/或电气部件的温度。温度传感器可以用于检测上述部件中的至少一个(诸如电池)的过热。检测到的过热可能会导致计量装置的“安全切断”，这导致阀关闭。可替换地，当部件的温度达到由部件的制造商或供应商规定的预定水平时，会发生“安全切断”。例如，对于适于这种用途的电池，“安全切断”阈值可以是60℃。可以有多个传感器，并且每个传感器可以具有不同的温度极限。

另外，罐中的LPG通常比空气冷，因此壳体内温度的降低也可以用于检测泄漏。因此，传感器可以构造成检测温度远离预定的安全温度的变化。

至少一个空气质量传感器可以用于检测壳体内的任何安全有害气体水平。如果在壳体内检测到气体，则可以通过控制电路启动“安全切断”并使阀关闭。这可以是用于具有更高安全性请求的用户/市场的可选部件。

可替换地，外部空气质量传感器可以用于监测计量装置和/或容器附近的空气质量。这可以在安装、维修和/或每天使用该装置期间使用，并且可以用于检测泄漏。

该装置还可以包括安全阀，其中该安全阀可在打开位置和关闭位置之间操作，其中该阀最初处于打开位置，并且其中关闭位置构造成防止流体流入计量装置。

安全阀的标准位置是打开的。安全阀使得用户能够在紧急情况下手动地关闭计量装置，因此降低了危险逐步增加的风险。安全阀可以直接连接到容器，以确保当安全阀处于关闭位置时流体不进入计量装置。

该装置还可以包括构造成存储由控制电路生成的数据的存储器。存储器可以是安全的和加密的。

存储器的提供确保了在CPU或无线网络崩溃的情况下数据不会丢失。可以继续对装置的监测，并且可以在稍后的日期将数据上传到CPU。存储器可以存储如下数据，诸如流体流速、容器中的流体的量、用户可用的流体的量(即阈值)和/或用户接口活动的时间戳。存储器还可以存如下储数据，诸如用户的信用金额、电池的充电状态、电池的健康状态、下次服务的时间和/或计量装置的位置。

用户接口还可以构造成输出存储在存储器中的一个或多个数据。用户接口的功能可以通过与技术人员装置的连接来增强。当技术人员在场并且具有利用技术人员应用程序启用的智能装置时，微控制器单元与技术人员应用程序之间的连接可以使得用户接口能够提供附加信息，包括但不限于汇总的使用数据、故障发现和调试。

输出所选择的存储数据可以用于向用户通知所存储信息，诸如先前列出的那些信息。显示诸如剩余流体水平或信用金额的数据可以避免信用金额或电池的意外耗尽。

流体可以是液化石油气(LPG)。LPG在发展中国家可以用作烹饪的燃料。另外，容器可以是气罐。

该装置和/或气瓶还可以包括GPS跟踪器。

GPS跟踪器允许供应商确定计量装置或气瓶的精确位置。如果不包括GPS跟踪器，则操作人员安装该装置和/或更换气罐可负责提供/确认计量装置的位置。可以假定计量装置保持在单一位置。

此外，根据本发明，提供了一种用于计量存储在容器内的流体的方法，该容器设置有计量装置，该计量装置包括构造成控制从容器分配的流体的量的阀，该方法包括：接收对存储在容器内的流体的量的支付；将购买的流体的量通知给计量装置；解锁构造成控制从容器分配的流体的量的阀；使用户能够通过操作用户接口来从容器分配所购买的量的流体，用户接口包括构造成打开和关闭阀的至少一个控制器，并且其中计量装置构造成当已分配所购买的量的流体时，操控用户接口并关闭阀。

用户接口使用户能够控制所分配的流体的量以及何时分配流体，而不需要离散的容积箱。用户接口可以是机械控制和/或开关，或者可以是通过按钮操作的电子控制，用户接口例如可以位于LCD显示器/屏幕上。

可以通过移动货币、银行转帐、直接借记、长期订单、加密货币、现金或接收流体的偿付的任何其它手段来接收支付。支付可以由用户进行，或者可替换地，支付可以由政府补贴、慈善机构、供应商和/或用户的朋友/亲属进行或捐献给用户。

该方法还可以包括使用户能够经由用户接口来调节被分配的流体。调节被分配的流体可以包括通过二元开/关功能控制何时分配流体，并且另外使用模拟阀来控制分配流速的流速。特别地，所购买的气体量可以以多个离散的量分配。

控制被分配的流体的流速确保了用户可以以最有效和适当的方式使用流体。可以使用用户接口的第一控制器来调节流体流速。可替换地，可以使用用户接口的第二控制器来调节流速。

以多个离散量分配流体避免了浪费，因为流体可以保留在容器中直到需要时。

该方法还可以包括监测计量装置和容器中的至少一个的特性。

监测特性可以包括监测以下中的至少一个：被分配的流体的量、被分配的流体的速率、装置的重量、温度、空气质量和/或是否发生篡改。监测这些特性可以用于预测流体何时可能用完和/或装置的任何潜在问题、危险或泄漏。

监测流体用量也可以用于防止用户分配超过购买/阈值量的流体。监测流体用量还可以用于通知用户他们剩余的余额，以便他们不会意外地用完。

监测温度可以包括监测流体、容器、计量装置和/或计量装置内的任何部件的温度。

监测空气质量可以包括监测计量装置中和/或装置或容器附近的空气质量。

监测是否发生了篡改可以在计量装置和/或构造成将计量装置连接到容器的套环(collar)中进行。

该方法还可以包括经由用户接口向用户输出至少一个特性的改变。

输出特性的改变可以包括以下中的至少一个：通知用户所购买的剩余流体的量；装置的部件的温度；装置中的空气质量；电池的充电状态；识别已经检测到篡改；估计的剩余分配时间。

经由用户接口通知用户关于上述特性中的任何特性的改变可以使用户在严重问题发生之前关闭装置，以便防止风险或危险发展。它还可以防止用户意外地用完流体和/或信用金额。

该方法还可以包括将至少一个特性的改变发送到中央处理单元。

将特性的改变发送到CPU使得能够对多个装置进行外部监测，这可以是自动的。这可以使CPU能够在安全问题一发生或甚至在其发展之前就关闭计量装置。

该方法还可以包括使用外部泄漏检测单元检测计量系统和/或容器附近的流体泄漏。

外部泄漏检测单元可以更有效地检测流体泄漏。外部单元可能更昂贵和/或对泄漏更敏感，因此更可能成功地检测泄漏。外部单元可以在计量装置的安装、维护或日常使用期间使用。

靠近输出装置(诸如烹饪设备)安装的附加泄漏检测单元(外部AC供电)可以连接到仪表装置，并且在检测到泄漏的情况下导致“安全切断”。这可以是用于商业用户的可选附加，以便为该区域增加更多的安全性。例如，在烹饪设备连接到计量装置并且位于距计量装置一定距离处的情况下，其中内部泄漏检测传感器可能不能检测到烹饪设备附近的泄漏。

该方法可以包括具有本文所述的任何特征和/或实施例的计量装置。

此外，根据本发明，还提供了一种用于监测多个装置的方法，该方法包括：维护每个装置特性的清单，其中所述特性包括装置的位置；监测特性中的一个或多个特性的改变；检测第一装置的一个或多个特性的改变何时在预定范围之外；基于所检测的特性的改变来确定响应时间；以及在所确定的响应时间内部署操作人员以解决特性的改变。

因此，该方法可以用于监控多个不同的装置，包括计量系统、电池、烹饪器具、照明仪表、水、互联网和构造成通过卫星提供娱乐的娱乐装置。然而，任何装置的特性都可以被监控。监控多个装置为优化物流和减少与设备管理相关的成本和时间提供了更多机会。因此，用户的成本降低了。

该方法可以包括确定用户的支付历史和/或消费历史的步骤。长时间的及时支付使得用户能够建立良好的信誉或信用分数，这可以被包括在该用户对进一步服务的请求的考虑中。

此外，用户的支付历史可以用于优化用户支付，以便在不同装置的多个支付同时到期时降低用户错过支付的可能性。这有助于用户制定支付计划，从而降低拖欠支付的可能性。虽然可以通过切断对装置的访问来管理短暂的支付违约，但是更长时间的违约将需要操作人员卸载装置。安装了多个装置的用户可以每天、每周、每月支付一笔费用来支付这些装置的费用。因此，用户可以更清楚地看到即将到来的支付，从而减少错过这些支付的机会。

待检测的多个装置可以包括多个计量系统。

因此，根据本发明，还提供了一种用于监测多个计量系统的特性的方法，每个计量系统包括容器和相关联的计量装置，该方法包括:维护每个计量系统特性的清单，其中这些特性包括计量系统的位置；监测一个或多个特性的变化；检测第一计量系统的一个或多个特性的改变何时超出预定范围；基于检测到的特性改变来确定响应时间；以及在所确定的响应时间内部署操作人员来解决特性的改变。

当响应于特性改变时，其可以被称为服务，操作人员可以通过执行以下至少一个来解决特性改变：更换容器；对容器原位再填充；更换电池；对电池原位再充电；重新校准计量系统；重新校准传感器；泄漏测试。

此外，计量系统的特性可以包括使用状态，其中使用状态确定计量系统是处于储存、待安装、运输、使用中还是待卸载。因此，操作人员可以通过执行使用状态的任何改变来解决特性的改变，例如运输装置和相关联的计量系统、存储装置、用气体再填充气瓶或罐、在用户位置安装计量系统和相关联的气瓶或者卸载以及移除计量系统和相关联的气瓶。

维护计量系统特性的清单(包括位置)能够帮助操作人员最佳地服务他们的资产。它使得操作人员和/或CPU能够确定计量系统何时需要服务，或者何时可能需要下一服务，以便计量系统可以保持有效和功能。

更具体地，监测由计量系统分配的流体的速率可以用于优化多个计量系统的维护。例如，第一计量系统可以比第二计量系统包含更多的流体。然而，第一计量系统可以比第二计量系统具有更高的流体分配速率。在这种情况下，第一计量系统的维护可以优先于第二计量系统，或者优先于第二计量系统。实际上，对使用率的这种估计提高了流体容器(诸如气瓶)的维护和更换的效率，超过了通过简单的阈值填充水平所能获得的效率，因为使用模式在用户之间可能变化很大，并且建立关于过去用户行为的数据允许对预测的使用进行更详细的预测。因此，该方法可以优化多个计量系统的维护时间表。当监测大量计量系统，诸如1,000、5,000、10,000、100,000、1,000,000或超过1,000,000个计量系统时，这是特别有利的。

此外，如果没有对每个气瓶的充分监测和维护时间表，每个用户可能需要至少三个并且可能多达10个气瓶在任何时候为每个用户流通。计量系统由用户保留，维护操作人员根据需要带来替换气瓶。该系统通过QR码或其它唯一标识符跟踪每个气瓶，从而可以减少气瓶部署中的低效率。每个用户流通中的瓶数量说明了运输、存储、再填充和使用中的钢瓶数量。维护每个用户所需的计量系统的数量与整个系统的资本支出相关，如果每个用户需要三个钢瓶，资本支出会高得不成比例。然而，监测和维护时间表的优化可以将每个用户所需的气瓶数量减少到两个，甚至低至1.5个或更少。

在合适的响应时间内部署操作人员可以减少运输和存储时间，从而优化气瓶的维护。因此，在流通中，每个用户可以不超过5、3、2.5、2、1.5、1.2或1.1个气瓶。

计量系统和每个气瓶的位置可以由操作人员传输到CPU。操作人员可以使用移动装置上的应用程序来输入计量系统和每个气瓶的位置。每个计量系统和每个气瓶可以包括快速响应(QR)码。基于移动电话的位置，使用移动电话应用程序扫描QR码可以经由处理电路更新在CPU上计量系统和气瓶的位置或者更新到数据存储器中。当发生瓶更换时，操作人员扫描每个计量装置和气瓶上的QR码，这将气瓶与计量装置相关联，并且确认在该位置的用户现在拥有与他们的计量装置相关联的气瓶。应用程序可以构造成使用移动装置的GPS来确定位置。在安装和/或维护计量系统期间，可以更新计量系统的位置，以确保操作人员可以高效地并且及时地维护计量系统。

可替换地或另外，气瓶的位置可以由GPS跟踪器连续地或周期性地监测和/或更新。此外，在安装、运输、存储、再填充和维护中的至少一个过程中，操作人员、技术人员、用户或第三方可以更新气瓶的位置。可以在这些过程的每一个之前和/或之后更新位置。

替代地或附加地，在安装、运输、存储、再填充和维护中的至少一个过程中，操作人员、技术人员、用户或第三方可以更新气瓶的重量。可以在这些过程的每一个之前和/或之后更新重量。可以使用数字秤来确定重量。在上述每个过程之前和之后，重量可以通过连接模块或移动电话应用程序发送到CPU，或者通过处理电路发送到数据存储器。记录再填充前后的重量的优点是可以验证再填充的程度。如果再填充行为由第三方供应商进行，这一点尤为重要，因此应验证填充的有效性。在每个处理阶段之前和之后监测气瓶的位置和重量将使CPU能够检测整个过程中流体体积或计量系统位置的任何时间延迟和/或不希望的变化。这可以使CPU和/或操作人员能够识别过程中需要优化的任何区域。每次更换容器时，可以更换电池或使电池再充电。电池寿命可以至少等于用户从容器分配所有流体的预测时间。可替换地，电池寿命可以等于用户从容器分配所有流体的预测时间的两倍。

该方法还可以包括：识别位于第一计量系统附近的计量系统；以及通知操作人员在第一计量系统附近的每个计量系统中的特性改变。第一计量系统附近的计量系统的识别可以从使用第一计量系统的微控制器单元的单元地理位置来实现，以通过声脉冲(ping)或传播通信来识别附近的其它计量系统。可替换地或另外，可以从第一计量系统附近已经安装系统的清单注释中检索数据。然而，该数据被编译，使得操作人员能够基于相邻系统的位置和干预需要的水平来进行智能路线规划。

通知操作人员附近的计量系统中的特性改变将使操作人员能够确定在单个行程中是否可以执行多个附近的服务，因此增加了服务多个计量系统的效率。例如，当一个区域中的一定数量的容器低于一定的气体水平阈值时，其中罐中剩余的时间比实际剩余的气体更重要，则CPU或操作人员可以计算操作人员替换容器的最佳时间和路线。第一计量系统附近的计量系统可以是位于相同街道、村庄、城镇、地区和/或国家的计量系统。

计量系统的特性包括以下中的至少一个：存储在容器中的流体的量；从容器分配的流体的速率、计量系统的至少一个部件的温度；计量系统中的空气质量；计量系统是否发生了篡改；构造成向计量系统供电的电池的充电状态。

监测上述的每一个提供了以下优点：帮助确定容器合适需要填充/更换；预测容器何时需要填充/替换；帮助检测安全问题/危险；帮助检测安全问题/危险；帮助检测安全问题/危险和/或用户是否试图绕过计量装置或相关的费用；帮助分别防止计量装置用完电池并且因此防止上述系统故障。

CPU可以构造成在泄漏和容器的排空速率之间进行分类，以便确定在计量系统的维修期间操作人员要采取的适当的响应时间和最适当的路线。

该方法还可以包括通过GPS跟踪来监测计量系统的实时位置。

可以使用实时监测来确定用户是否已经将计量系统从其安装的位置移开。这可以帮助防止操作人员前往待服务的计量系统而发现系统不再在那里。

该方法可以包括确定至少一个计量系统安装或移除地点的步骤。因此，该方法可以确保可以优化所有计量系统的安装、维护和移除都。这大大减少了安装、维护和移除大量计量系统所需的操作人员数量。

此外，根据本发明，提供了一种用于管理流体分配的系统，其中流体存储在容器中，每个容器设置有计量装置，该系统包括：多个计量装置，每个计量装置附接到流体容器，并且每个计量装置包括：阀，其构造成控制从容器分配的流体的量；用户接口，其包括构造成打开和关闭阀的至少一个控制器；控制电路，其构造成设定待从容器分配的流体的阈值量；并且其中控制电路构造成当购买量的流体已经被分配时操控用户接口并且关闭阀；数据存储器，其存储：与多个用户相关的数据；与多个计量装置相关的数据；与多个操作人员相关的数据；处理电路，其构造成：接收用户对存储在容器内的流体的量的支付；从数据存储器确定用户拥有的计量装置和容器的标识符；通知计量装置购买的流体的量；指示构造成控制从容器分配的流体的量的阀的解锁。

与每个用户相关的数据可以包括消费历史和他们的支付记录。支付记录还可以被构成为信用分数，该信用分数可以根据用户正在进行的支付历史而随时间改变。与每个用户相关的数据还将包括他们的位置。与每个用户相关的数据还将包括容器(例如他们当前拥有的气瓶)的标识符。

与每个用户相关的数据还可以包括移动电话号码，通过该号码可以联系用户，以通知他们操作人员将在该区域采取各种行动，包括维护计量系统和气瓶。可以向用户的移动电话发送SMS消息，以通知他们操作人员将进行更换他们所拥有的气瓶。

用户的移动电话也经常是向系统支付的服务商。这可以是通过移动货币或其它类似的系统。将用户的移动电话号码包含在数据存储器内的用户数据中使得支付能够与用户正确地相关联。

与每个计量装置相关的数据可以包括计量装置的当前位置。它还可以包括计量装置和相关容器的最后已知重量，这与容器的填充水平密切相关。每个计量装置由唯一的标识符识别，该标识符可以是QR码。

与每个操作人员相关的数据可以包括他们的位置、他们的任务列表和他们的资格状态。例如，如果具有多种不同产品的多个用户需要服务，诸如气瓶、太阳能电池系统和互联网服务，则一些操作人员可能仅有资格服务产品的子集，因此可以基于所需任务的性质和范围来选择不同的操作人员。数据存储器还可以包括与多个气瓶、烹饪炉和其它装置相关的数据。每个装置，例如每个气瓶，将具有唯一的标识符，例如QR码。数据存储器包括与每个气瓶相关的数据，通过其唯一标识符来识别。该数据可以包括气瓶的位置和气瓶的重量，这与气瓶的填充水平密切相关。

数据存储器中的所有数据都配置为随着时间的推移用进一步的数据更新。在一些方面，后来的数据添加到现有数据中，诸如在后来的数据与用户支付相关并且历史数据有助于为该用户生成信用状态的情况下。在某些方面，诸如气瓶的位置，只有最新的数据可以保留。

现在将仅通过示例并参照附图来进一步并且更具体地描述本发明。

附图说明

图1是计量系统的示意图；

图2是计量系统；

图3是接收支付的方法；以及

图4是监视计量系统的特性的方法。

具体实施方式

图1示出了计量系统20的示意图。计量系统20包括连接到容器12的计量装置10。容器12构造成存储流体18。容器12是构造成存储LPG的气罐。计量装置10包括构造成容纳计量装置10的所有部件的壳体26和构造成能够手动关闭该装置的安全阀28。该装置还包括用户接口160，该用户接口包括LCD屏幕和按钮形式的多个控件162。在一个实施例中，LCD屏幕可以是触摸屏。

图2示出了连接在输出装置16(诸如烹饪设备)与包括压力调节器14的容器12之间的计量系统20的流程图。容器12构造成存储流体18。在本发明的一个实施例中，容器12是构造成存储液化石油气(LPG)的气罐。

计量装置10包括阀22，该阀构造成在打开位置和关闭位置之间操作，打开位置构造成允许流体18从容器12流出，关闭位置构造成防止流体18从容器12流出。计量装置还包括气体流量计24，该气体流量计构造成当阀22处于打开位置时控制来自容器12的流体18的流速。在本发明的一个实施例中，气体阀22可以部分打开，从而能够实现流出容器12的多个不同的流体流速。因此阀22和流量调节器24可以组合成单个部件。

计量装置10由电池30供电。在一个实施例中，电池是可再充电的，并且可以在连接到容器12的同时原位再充电。可替换地，可以在远离容器的地方更换电池和/或对电池再充电。在又一实施例中，电池是不可再充电的，并且可以在每次耗尽电力时更换。电池位于可从壳体26拆卸的外壳中，但构造成与壳体嵌合，使得外壳和壳体填充容器12的颈部13。

在另一实施例中，计量装置可以连接到干线电源，例如，国家、地区或其它本地电网。这种构造将降低由于电池耗尽而导致的装置电力损失的可能性，因此能够连续地收集数据并且能够连续地有效地计量气体。

计量装置10还包括微控制单元(MCU)110。

MCU包括控制电路120，控制电路构造成设定将从容器12分配的流体18的阈值量。

MCU还包括连接模块130，连接模块构造成将计量装置10连接到中央处理单元(CPU)180，中央处理单元包括处理电路和数据存储器。连接模块包括构造成在MCU和CPU之间建立连接的全球移动通信系统(GSM)模块以及构造成激活MCU和CPU之间的通信的嵌入式用户识别模块(SIM)134。

计量装置可以具有固件默认配置参数(即，气体校准因子、信用类型、转换速率)，但是计量装置可以周期性地(例如每小时)与CPU同步以接收任何未决的配置改变。

MCU还包括闪存140，闪存构造成存储由计量系统20生成和接收的数据。闪存140可以是存储器芯片，例如16Mb存储器芯片。闪存140能够将存储的数据发送到CPU，并且通过连接模块130接收数据。

数据可以经由信息发送，该信息可以是移动发起(MO)信息(即，从计量设备到CPU)。MO信息可以是：装置状态报告(固件版本)；与其连接的电流部件/外围设备(即，流量计、电池等的类型)；遥测数据(电池电压、罐水平、流速、事件日志等)和/或与CPU同步的请求。

可替换地，信息可以是移动终止(MT)信息(即，从CPU到计量装置)。MT信息可以是：参数/配置改变；与装置同步的请求；发送命令(即复位)。

当在工厂中创建控制电路时，将在数据库中生成序列号，并且CPU将期待来自该端点的信息。当包括控制电路的计量装置第一次连接到CPU时，CPU将拾取时间并且保持微控制器单元中的内部实时时钟(RTC)运行。该RTC将被用于为任何MO信息生成时间戳。

当计量装置首次连接时，计量装置和CPU同步配置参数，然后周期性地，例如每小时(MO)同步配置参数。从这一点来看，除非从CPU发生手动同步，否则计量装置将正常操作，记录遥测数据，将遥测数据存储到存储器上的文件系统内的文件中，并且每1小时将遥测数据发送到CPU。MT信息可以在任何点从CPU产生以强制配置改变或仅从计量装置接收最新遥测数据。

此外，MCU包括至少一个传感器150。在一个实施例中，MCU包括空气质量传感器152、温度传感器154和/或篡改检测机构156中的至少一个。

空气质量传感器152可以包括多个传感器，并且构造成监测计量装置10的壳体内部的空气质量。传感器152监测存在于周围空气中的化合物和/或分子，以确定流体18是否可能已经从容器12内部泄漏或通过计量装置10的流体通道泄漏。当检测到容器内部的流体存在于壳体内部的空气中(在预定阈值以上)时，可以识别为泄漏。可替换地，传感器152可构造成检测计量系统20附近的空气中的流体的存在。传感器还可检测计量系统内部或附近是否存在挥发性或潜在危险和/或有害的化合物或分子。这种检测可以使计量装置改变或防止流体从容器流出。结果，可以避免潜在的危险或安全风险。

温度传感器154可以包括构造成监测以下至少一个的温度的多个传感器：计量装置内的空气；计量装置内的部件；电池；容器和/或容器周围的空气。上述温度中的任何一个温度远离基础温度的突然或急剧变化可能是由于潜在的危险、故障和/或流体泄漏，并且因此在容器周围产生潜在的危险环境。因此，计量系统可以改变或防止流体从容器内流出。

篡改检测机构156可以包括多个传感器，并且构造成确定用户是否已经篡改计量装置10、容器12和/或它们之间的连接。篡改检测机构156还可以检测用户是否篡改计量系统与烹饪设备之间的连接。一个篡改检测机构156联接到套环158，该套环构造成以防止用户在不警告篡改检测机构156的情况下将计量装置从容器断开的方式将计量装置10固定到容器12。篡改检测机构156构造成当检测到高于预定阈值的光时产生警报。因此，如果装置的壳体被破坏或打开，则可以激活警报，并且警报构造成经由MCU通知CPU和/或产生输出。

例如，篡改检测机构可以是用于环境光的光电晶体管。光电晶体管可以通过内部设计的电路连接到微控制器单元中的ADC输入，以能够读取从0V(暗)至3.3V(饱和亮)的模拟电压。ADC的分辨率可以是12位，因此该值可以从0变化到4095。为了避免假阳性警报，可以采取多个样本，并且可以进行基于标准偏差的过滤算法以丢弃不需要的读数。

可替换地或另外，篡改检测机构可以是可操作地连接到控制电路的表面安装限位开关。这种连接可以通过将开关焊接到PCB上来实现。在正确组装壳体之后，按压该开关，并且微控制器单元能够通过输入来感测这一点。固件期望该输入正常有效，并且如果不是这种情况(即，发生了篡改)，则生成软件中断并且将篡改警报(事件日志)发送到CPU。

MCU还包括用户接口160，该用户接口构造成向用户提供对本发明的某些特征的控制。用户接口160包括按钮形式的至少第一控制器162，该第一控制器构造成在打开位置和关闭位置之间操作阀22。用户接口160可以包括第二按钮，该第二按钮构造成控制流量计24，并且因此控制来自容器12的流体18的流速。如前所述，第一按钮和第二按钮可以组合，使得阀22和流量计24由用户接口160上的单个按钮控制。用户接口160还包括构造成向用户呈现信息的LCD显示器。这样的信息可以包括：容器中的流体的量；容器中所购流体的量；电池的充电状态；电池的健康状态；阀是打开还是关闭；当阀打开时的流体的流速；空气质量、温度和/或篡改检测机构警报；以及与CPU的连接信息。

图3示出了接收支付的方法，其中计量系统20(包括锁定在容器12顶部的计量装置10)利用机器对机器(M2M)连接、数字金融和移动覆盖。从用户的角度来看，该计量系统的主要目的是通过根据用户的现金流可用性向用户提供随时间的推移对少量流体18的预付，来消除容器12、诸如烹饪设备的输出装置16和流体18批量购买的预先成本。

用户可以使用移动货币利用以下步骤在他们的计量系统20上充值信用：

1)用户通过移动网络运营商(MNO)使用移动货币经由非结构化补充业务数据(USSD)菜单向他们的计量系统支付账户进行支付；

2)向位于中央处理单元(CPU)内的计量系统支付服务模块发送即时支付通知；

3)计量系统支付服务模块根据用户的合同将支付金额转为信用金额并发送给机器对机器(M2M)服务模块；

4)M2M服务模块通过移动网络运营商(MNO)用于移动通信的全球系统(GSM)网络向计量系统发送信用金额；以及

5)计量系统接收信用金额并将确认发送回M2M服务模块。

在本发明的一些实施例中，用户可以使用现金、支票、银行转帐、直接借记、加密货币或任何其它合适的手段来购买信用。用户也可以在使用计量装置时直接购买流体，或者购买容器和/或存储在容器中的所有流体。

任何信用数据都存储在微控制器单元的内部存储器中，例如存储在2048字节的扇区中。可以实现损耗均衡技术以用于存储器耐久性。

此外，当通过移动货币提供者的USSD菜单为计量系统支付账户进行支付时，将货币发送给移动网络运营商(MNO)移动货币平台。这触发了到计量系统支付服务模块的通知，该计量系统支付服务模块是用户、操作和资产管理平台的模块。该平台将该支付添加到用户合同，并根据所限定的商业规则和基于市场的定价模型将该支付变金额成信用金额。然后，该信用金额经由产品管理模块被发送到计量系统。然后，新发送的信用金额作为添加到当前信用余额的信用反映在计量系统20的用户接口160上。当前信贷余额对应于所购买的流体的量。然后，用户可以使用该信用金额从容器12分配流体18。

用户还可以在一段时间内(诸如6个月内)支付月费，这使得用户拥有输出装置16。然后，用户可以继续使用移动资金在按餐付费烹饪的基础上支付诸如LPG的流体18。这允许用户花费少至0.5美元使用在诸如气罐的容器12内存储的LPG来烹饪。每kg LPG的价格包括保险费，以支付为容器12、容器本身和计量装置10内的气体提供资金的成本，以及计量系统的服务成本和在服务期间容器的递送和收集成本。

从流体分配器的角度来看，利用所描述的计量系统，最后一英里分配器能够以降低的风险向诸如LPG的流体用户提供消费金融，因为用户为一定量的流体预付款。当用户用完预付的存款时，流体停止流动，这刺激用户再次通过移动货币来支付新的烹饪气体。容器内流体的未售出部分、容器本身和计量装置可以保持分配器的特性。这允许流体(更具体地说LPG)分销商探索以前不能负担这种现代烹饪燃料的新用户部分。

图4示出了一种监测计量系统的特性的方法。该计量系统包括容器12和计量装置10，其中使用以下步骤监测计量系统的特性：

1)计量系统通过MNO GSM网络向M2M通信服务模块发送系统性能、容器流体水平、用户使用情况等信息；

2)M2M通信服务模块判断是否需要响应，诸如维护或到期容器流体水平低；

3)在需要响应的情况下，M2M通信服务模块向技术人员动作引擎发送警报；

4)技术人员动作引擎通过GSM网络向技术人员应用程序发送服务信息；

5)技术人员经由技术人员应用程序接收服务请求，并且经由应用程序确认动作执行。

M2M技术使经销商能够基于远程监测的容器流体水平来优化物流路线，例如，一旦超过临界数量的容器低于集中区域中的某一流体水平，CPU或操作人员将推荐物流路线，从而比必要的更频繁地降低服务该区域的成本，因此降低总运输成本。

另外，由于流体输送服务与自动操作动作结合，因此用户将不会经受空的流体容器。当计量系统检测到容器流体水平低并经由M2M通信时，这些空的流体容器通过企业资源计划(ERP)系统触发。此外，在安装期间的安全检查和用户教育以及由认证的操作人员执行的每个服务动作增加了对安全和采用基于流体(诸如LPG)的烹饪的意识，超过了用固体生物质的烹饪。

另外，基于所收集的数据和所监测的容器流体水平，可以预测用户需求以优化库存计划并且减少营运资本需求。

Claims (24)

1.一种用于管理流体的分配的系统，其中所述流体存储在容器中，每个容器设置有计量装置，所述系统包括：

多个计量装置，每个计量装置附接至流体容器并且每个计量装置包括：

阀，所述阀构造成控制从所述容器分配的流体的量；

用户接口，其包括至少一个控制器，所述至少一个控制器构造成打开和关闭所述阀；

控制电路，其构造成设定待从所述容器分配的所述流体的阈值量；并且其中，所述控制电路构造成当所购买的流体的量已经被分配完时，操控所述用户接口并关闭所述阀；

数据存储器，其存储

与多个用户相关的数据；

与所述多个计量装置相关的数据；

与多个操作人员相关的数据；

处理电路，其构造成：

接收用户对存储在所述容器内的流体的量的支付；

从所述数据存储器确定所述用户拥有的所述计量装置和容器的标识符；

通知所述计量装置所购买的流体的量；

指示构造成控制从所述容器分配的流体的量的所述阀的解锁。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述装置构造成以多个离散量分配所述流体。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述计量装置的所述阀构造成能够实现多个流体流速。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述装置还包括连接模块，所述连接模块构造成将所述控制电路连接到所述处理电路并且其中所述处理电路还构造成从所述装置接收数据并且对接收的数据所存储的数据进行更新。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述装置的所述控制电路构造成监测从所述容器分配的流体的量。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括容纳所述计量装置的壳体。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述壳体包括可锁定的套环，所述可锁定的套环构造成防止用户将所述计量装置从所述容器拆卸下来。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述计量装置还包括电池，所述电池构造成向所述计量装置供电。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述电池包括构造成防止用户将电池所述从所述壳体拆卸下来的锁定件。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述电池锁定件包括第一篡改检测机构，所述第一篡改检测机构构造成检测所述电池是否已经从所述壳体被移除。

11.根据权利要求6所述的系统，其中，所述计量装置包括第二篡改检测机构，所述第二篡改检测机构包括构造成检测所述壳体内的光的存在的传感器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述计量装置还包括安全阀，其中所述安全阀能够在打开位置和关闭位置之间操作，其中所述阀初始处于所述打开位置，并且其中所述关闭位置构造成防止流体流入所述计量装置。

13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述计量装置还包括存储器，所述存储器构造成存储由所述控制电路生成的数据。

14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述流体是液化石油气。

15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述计量装置还包括GPS跟踪器。

16.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述用户接口使所述用户能够调节所述被分配的流体的速率。

17.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述处理电路和/或所述计量装置还构造成监测所述计量装置和所述容器中的至少一个的特性。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述计量装置构造成经由所述用户接口向所述用户输出至少一个特性的改变。

19.根据权利要求17或18所述的系统，还包括将至少一个特性的改变发送到所述处理电路，所述处理电路还构造成从所述装置接收数据并且对接收的数据所存储的数据进行更新。

20.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括外部泄漏检测单元，所述外部泄漏检测单元构造成检测所述计量装置和/或容器附近的流体泄漏。

21.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，与所述多个计量装置相关的数据包括每个计量装置的多个特性，

其中，所述处理电路构造成：

从所述计量装置接收数据；

将所接收的数据与先前提供并存储在所述数据存储器中的数据进行比较，并且识别一个或多个特性的改变；检测第一计量系统的一个或多个特性的改变何时在预定范围之外；基于所检测的特性的变化来确定响应时间；以及

在所确定的响应时间内选择并部署操作人员以解决特性的改变。

22.根据权利要求21所述的系统，还包括：

识别位于所述第一计量系统附近的其它计量系统；以及

通知所述操作人员在所述第一计量系统附近的每个计量系统中的所述特性改变。

23.根据权利要求21或22所述的系统，其中，所述计量系统的所述特性包括以下中的至少一个：

1.存储在所述容器中的流体的量；

2.所述计量系统的至少一个部件的温度；

3.所述计量系统中的空气质量；

4.所述计量系统是否发生了篡改；

5.构造成向所述计量系统供电的电池的充电状态。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的系统，还包括经由GPS跟踪来监测所述计量系统的实时位置。

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