CN202563598U - 一种非接触ic卡式机械膜式燃气表及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非接触IC卡式机械膜式燃气表及其控制系统，该燃气表包括基表和控制系统，基表包括电机阀、脉冲转换装置，该控制系统包括单片机、采集该脉冲转换装置输出的脉冲信号的脉冲采样电路、与非接触IC卡进行无线通讯的RF接口电路、控制该电机阀开启与关闭的阀门控制电路，其中：该电机阀的控制端经由该阀门控制电路与该单片机上相应的IO端连接，该脉冲转换装置的输出端经由该脉冲采样电路与该单片机上相应的IO端连接，该RF接口电路的IO端与该单片机上相应的IO端连接。本实用新型燃气表采用非接触IC卡作为数据传输介质，使用寿命长，计量准确，安全可靠，使用简便，其控制系统可在各种类型的机械膜式燃气表中使用。

Description

一种非接触IC卡式机械膜式燃气表及其控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种非接触IC卡式机械膜式燃气表及其控制系统，属于燃气表技术领域。

背景技术

天然气是不可再生资源，如何可靠有效利用天然气资源是管理部门面临的一个难题。目前我国燃气表市场上很多都已采用预付费IC卡式燃气表，它解决了长期以来困扰用户和燃气公司的入户抄表带来的弊端，被认为是代替人工抄表收费、有效利用燃气资源的较好方案。但在实际应用中，IC卡式燃气表也存在着如下一些问题：

(1)目前的IC卡式燃气表多采用接触式IC卡，这样，燃气表上就必须设有插接IC卡的卡槽，但是，该卡槽不可能做到完全密封，因此，该卡槽极易受到油污污染或人为破坏，另外，接触式IC卡的触点是暴露在外面的，这便存在易污染、易磨损的缺点，且接触式IC卡有正反面之分，在使用上会给用户带来极大不便，也容易导致卡无法识别的情况，并且，目前的接触式IC卡中的数据并没有加密，因此，数据的安全无法得到保障。

(2)目前的IC卡式燃气表是对用气量进行计量和显示的，即用户购买的是气量而不是金额，这样，当燃气价格调整时，燃气表仍旧使用的是原来的价格，这会给燃气公司或用户带来损失。

(3)目前的IC卡燃气表对数据的传输是仅靠IC卡卡片来完成的，这种数据传输方式实时性较差，管理部门不能实时获取用户数据，不能对数据进行实时管理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种非接触IC卡式机械膜式燃气表及其控制系统，该燃气表以非接触IC卡为传输介质，使用方便、安全、无污染。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种非接触IC卡式机械膜式燃气表，它包括基表和控制系统，该基表包括电机阀、将燃气气流信号转换为脉冲信号的脉冲转换装置，其特征在于：该控制系统包括单片机、采集该脉冲转换装置输出的脉冲信号的脉冲采样电路、与非接触IC卡进行无线通讯的RF接口电路、控制该电机阀开启与关闭的阀门控制电路，其中：该电机阀的控制端经由该阀门控制电路与该单片机上相应的IO端连接，该脉冲转换装置的输出端经由该脉冲采样电路与该单片机上相应的IO端连接，该RF接口电路的IO端与该单片机上相应的IO端连接。

一种用于非接触IC卡式机械膜式燃气表的控制系统，该非接触IC卡式机械膜式燃气表包括基表，该基表包括电机阀、将燃气气流信号转换为脉冲信号的脉冲转换装置，其特征在于：该控制系统包括单片机、采集该脉冲转换装置输出的脉冲信号的脉冲采样电路、与非接触IC卡进行无线通讯的RF接口电路、控制该电机阀开启与关闭的阀门控制电路，其中：该电机阀的控制端经由该阀门控制电路与该单片机上相应的IO端连接，该脉冲转换装置的输出端经由该脉冲采样电路与该单片机上相应的IO端连接，该RF接口电路的IO端与该单片机上相应的IO端连接。

所述控制系统包括检测所述电机阀开启与关闭是否到位的开闭到位检测电路，所述电机阀的检测端经由该开闭到位检测电路与所述单片机上相应的IO端连接。

所述控制系统包括实现数据远程通信的RS485通信电路，该RS485通信电路的通信接口与所述单片机上相应的IO端连接。

所述控制系统包括检测电池电压信号的电池电压检测电路，该电池电压检测电路的检测端与电源供电电路的检测端连接，该电池电压检测电路的输出端与所述单片机上相应的IO端连接。

所述控制系统包括报警电路、LCD显示电路，该报警电路、LCD显示电路的IO端分别与所述单片机上相应的IO端连接。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型燃气表采用非接触IC卡作为数据传输介质，使用寿命长，计量准确，安全可靠，使用简便，其控制系统可在各种类型的机械膜式燃气表中使用。

附图说明

图1是本实用新型非接触IC卡式机械膜式燃气表及其控制系统的组成示意图。

具体实施方式

本实用新型提出了一种非接触IC卡式机械膜式燃气表及其控制系统。下面对非接触IC卡式机械膜式燃气表的具体构成进行详述，而非接触IC卡式机械膜式燃气表的控制系统的具体构成已在下面对非接触IC卡式机械膜式燃气表的叙述中描述，故下面不在单独对该控制系统进行叙述。

如图1所示，本实用新型非接触IC卡式机械膜式燃气表包括基表100和控制系统200。该基表100包括电机阀101、将燃气气流信号转换为脉冲信号的脉冲转换装置102，该脉冲转换装置102可采用干簧管或霍尔元件。在实际中，根据燃气表的类型，基表100还会包括其他一些器件，但这些均属于公知技术，在这里不再加以描述。

如图1，该控制系统200包括单片机201、采集该脉冲转换装置102输出的脉冲信号的脉冲采样电路204、与非接触IC卡300进行无线通讯的RF接口电路205、控制该电机阀101开启与关闭的阀门控制电路202。该电机阀101的控制端经由该阀门控制电路202与该单片机201上相应的IO端连接，该脉冲转换装置102的输出端经由该脉冲采样电路204与该单片机201上相应的IO端连接，该RF接口电路205的IO端与该单片机201上相应的IO端连接。

如图1，该单片机201应包括FLASH、RAM、GPIO、ADC模块，最好支持多种低功耗模式，以延长电池的使用寿命，例如可选用低功耗的NEC单片机。

脉冲采样电路204应适用于机械膜式燃气表中所使用到的各种类型的脉冲转换装置，不管脉冲转换装置采用的是何种原理，只要其输出的是将燃气气流信号转换成的脉冲信号，本实用新型中的脉冲采样电路204便可通过采集该脉冲信号，并将该脉冲信号传送给单片机201，来实现对燃气使用气量的计量。

阀门控制电路202实现对电机阀101开启和关闭的控制，另外，为了防止电机阀101因故障无法正常关闭或开启，如图1，该控制系统200还设置了检测电机阀101开启与关闭是否到位的开闭到位检测电路203，电机阀101的检测端经由该开闭到位检测电路203与单片机201上相应的IO端连接，一旦检测到电机阀101没有开启到位或关闭到位，该开闭到位检测电路203则会向单片机201反馈相应信号，命令阀门控制电路202重新对电机阀101进行开启或关闭控制，若开闭到位检测电路203再次检测电机阀101没有开启到位或关闭到位，则可通知单片机201发出报警信号。更具体地说，当阀门控制电路202驱动电机阀101开启或关闭时，单片机201通过其内部时钟功能以及内部编译程序，存储驱动电机阀101开启或关闭的启始时间，根据设定驱动周期（该设定驱动周期是指电机阀101从被驱动时到执行到位时所用的时间）计算电机阀101到位时间，若在计算出的电机阀101到位时间到达时，单片机201仍未经由开闭到位检测电路203采集到电机阀101到位信号，则命令阀门控制电路202重新对电机阀101进行开启或关闭控制，若开闭到位检测电路203再次检测电机阀101没有开启到位或关闭到位，则可通知单片机201发出报警信号。

RF接口电路205用于识别非接触IC卡300，在实际应用中，燃气表的表壳外可标有一个划卡区域，以提醒用户在此区域划卡。考虑到数据安全性，非接触IC卡300中的数据可进行DES加密，存储其中的数据以密文形式存储，防止了数据的篡改。

为了使管理部门实时获取用户数据、实时管理数据，如图1，该控制系统200还设置了实现数据远程通信的RS485通信电路206，该RS485通信电路206的通信接口与单片机201上相应的IO端连接，通过RS-485总线，燃气公司可以向燃气表发送命令帧，将燃气表中的计量和状态数据抄出，也可对燃气表进行参数设置以及开关阀控制，实现实时抄表和燃气价格的实时调整。

如图1，为防止电池电压过低或更换电池时数据的丢失、电机阀阀门的不关闭造成用户数据紊乱、窃气或危险事件的发生，该控制系统200还设置了检测电池电压信号的电池电压检测电路207，该电池电压检测电路207的检测端与电源供电电路208的检测端连接，该电池电压检测电路207的输出端与单片机201上相应的IO端连接，该电池电压检测电路207用来判断电池电压是否能为燃气表提供正常的工作电压，该电源供电电路208包括电池。当电池电压过低或更换电池时，电池电压检测电路207即可检测到，由单片机201经由阀门控制电路202控制电机阀101关闭，保证燃气表的正确计量。

在实际应用中，还可设计一个超级电容作为电池电压过低或更换电池时的后备电池，防止掉电后数据的丢失以及电机阀101不关闭。

在本实用新型中，供电方式可采用独立供电、分时供电的模式。例如，仅在LCD显示电路209需要显示时电源供电电路208才向其供电，当然，LCD显示电路209的显示时间是可以预先设定的。又例如，只有当检测到有非接触IC卡300靠近时，电源供电电路208才向RF接口电路205供电，其他情况下不为其供电，以降低功耗，延长电池使用寿命。

考虑到燃气表的防爆安全性，本实用新型中的电源供电电路208可采用3节碱性电池串联方式来提供4.5V电源，并将其转换为低功耗单片机201所需的3.3V电源电压。

如图1，该控制系统200还包括报警电路210、LCD显示电路209，该报警电路210、LCD显示电路209的IO端分别与单片机201上相应的IO端连接。

该报警电路210可在燃气表出现异常情况时发出声音等报警信号，如由开闭到位检测电路203再次检测到电机阀101没有开启到位或关闭到位，单片机201便命令报警电路210给出报警信号，同时还可通过RS485通信电路206将此时异常情况传输到相关管理部门，通知相关人员来及时进行检修，防止漏气或用户无法用气现象的发生。当电池电压过低或更换电池时，报警电路210报警，用来提醒用户尽快更换燃气表中的电池。当燃气表内剩余气量或剩余金额不足、卡错误、磁干扰时，报警电路210会发出声音报警。

在实际应用中，本实用新型燃气表可按气量、金额两种方式计量，还可设计阶梯价格功能以及透支功能。相应地，LCD显示电路209可以“m³”为单位显示剩余气量，也可以“元”为单位显示剩余金额，便于用户查看，同时还能显示报警信息。

燃气表上电时，首先要进行初始化。初始化期间，先检测电池电压，若电池电压不足，则在LCD显示电路209上显示报警标志，等待更换电池，若电池电压充足，则判断剩余气量或剩余金额是否充足，若剩余气量或剩余金额充足则打开电机阀101，反之则保持电机阀101关闭，等待用户购买气量，经由非接触IC卡300充值后再开启电机阀101，允许用户用气。然后，用户便可以开始使用天然气。在使用天然气的过程中，脉冲转换装置102将使用的燃气气流信号转换为脉冲信号，并由脉冲采样电路204采样，脉冲采样电路204将采集的脉冲信号传送给单片机201后，由单片机201根据燃气公司选择的计量方式，对用户使用气量进行计量，并可根据已使用的气量，在LCD显示电路209上显示剩余气量、累计用气量、本月累计用气量等。

在本实用新型中，一个燃气表唯一对应一个非接触IC卡300，当某个非接触IC卡300接近RF接口电路205时，单片机201先要对该非接触IC卡300进行认证，认证成功后才会读取卡中数据。

在实际应用中，当剩余气量或金额达到设定报警值时，声音报警并经由阀门控制电路202控制电机阀101关阀一次，以提醒用户购气，此时，用户可划卡，使燃气表自动打开电机阀101，恢复供气，直到剩余气量或金额减为零后才真正关闭电机阀101，停止供气。如果燃气公司设有透支功能，则即使剩余气量或金额减为负数，只要未达到设定的透支值，用户都可继续用气，当用户重新购气后，可自动减去已透支部分。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型燃气表采用非接触IC卡作为数据传输介质，克服了目前接触式IC卡易污染、易磨损、接触不良和易静电等缺点，保证了卡片长期正常使用，并且，燃气表免去设置卡槽的麻烦。

2、本实用新型燃气表提供了独立供电、分时供电的模式，实现了低功耗，延长了电池使用寿命。

3、为了避免用户囤气给燃气公司带来经济损失，本实用新型燃气表提供了两种计量方式：气量计量和金额计量，燃气公司可选择其中之一显示，本实用新型还可实现透支功能，另外，为了节约资源，在选择使用金额计量时，本实用新型还可提供阶梯价格功能。

4、为了保证当燃气价格调整时实时反映到用户表中，本实用新型燃气表支持非接触IC卡和RS485数据远传通信两种方式来实现数据实时管理，RS485通信模式可使管理部门实时获取用户数据、实时管理数据、实时对燃气表进行参数设置和开关阀控制。

5、本实用新型燃气表可设置燃气气量或金额的最大限额，当购买的气量或金额与表内剩余气量或金额相加大于最大限额时，只能充值到最大限额，有效避免了用户大量囤积气量。

6、本实用新型燃气表设计有电池电压检测电路，对电池的电压实时判断，确保了燃气表的正常工作。

7、本实用新型燃气表计量准确，安全可靠，使用便利，其控制系统可在各种类型的机械膜式燃气表中使用，在使用时，只要将该控制系统与基表中电机阀、脉冲转换装置上的相应引脚相接即可使用。

上述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非接触IC卡式机械膜式燃气表，它包括基表和控制系统，该基表包括电机阀、将燃气气流信号转换为脉冲信号的脉冲转换装置，其特征在于：

该控制系统包括单片机、采集该脉冲转换装置输出的脉冲信号的脉冲采样电路、与非接触IC卡进行无线通讯的RF接口电路、控制该电机阀开启与关闭的阀门控制电路，其中：该电机阀的控制端经由该阀门控制电路与该单片机上相应的IO端连接，该脉冲转换装置的输出端经由该脉冲采样电路与该单片机上相应的IO端连接，该RF接口电路的IO端与该单片机上相应的IO端连接。

2.如权利要求1所述的非接触IC卡式机械膜式燃气表，其特征在于：

所述控制系统包括检测所述电机阀开启与关闭是否到位的开闭到位检测电路，所述电机阀的检测端经由该开闭到位检测电路与所述单片机上相应的IO端连接。

3.如权利要求1所述的非接触IC卡式机械膜式燃气表，其特征在于：

所述控制系统包括实现数据远程通信的RS485通信电路，该RS485通信电路的通信接口与所述单片机上相应的IO端连接。

4.如权利要求1所述的非接触IC卡式机械膜式燃气表，其特征在于：

所述控制系统包括检测电池电压信号的电池电压检测电路，该电池电压检测电路的检测端与电源供电电路的检测端连接，该电池电压检测电路的输出端与所述单片机上相应的IO端连接。

5.如权利要求1至4中任一项所述的非接触IC卡式机械膜式燃气表，其特征在于：

所述控制系统包括报警电路、LCD显示电路，该报警电路、LCD显示电路的IO端分别与所述单片机上相应的IO端连接。

6.一种用于权利要求1所述的非接触IC卡式机械膜式燃气表的控制系统，该非接触IC卡式机械膜式燃气表包括基表，该基表包括电机阀、将燃气气流信号转换为脉冲信号的脉冲转换装置，其特征在于：该控制系统包括单片机、采集该脉冲转换装置输出的脉冲信号的脉冲采样电路、与非接触IC卡进行无线通讯的RF接口电路、控制该电机阀开启与关闭的阀门控制电路，其中：该电机阀的控制端经由该阀门控制电路与该单片机上相应的IO端连接，该脉冲转换装置的输出端经由该脉冲采样电路与该单片机上相应的IO端连接，该RF接口电路的IO端与该单片机上相应的IO端连接。

7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于：

所述控制系统包括检测所述电机阀开启与关闭是否到位的开闭到位检测电路，所述电机阀的检测端经由该开闭到位检测电路与所述单片机上相应的IO端连接。

8.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于：

所述控制系统包括实现数据远程通信的RS485通信电路，该RS485通信电路的通信接口与所述单片机上相应的IO端连接。

9.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于：

所述控制系统包括检测电池电压信号的电池电压检测电路，该电池电压检测电路的检测端与电源供电电路的检测端连接，该电池电压检测电路的输出端与所述单片机上相应的IO端连接。

10.如权利要求6至9中任一项所述的控制系统，其特征在于：

所述控制系统包括报警电路、LCD显示电路，该报警电路、LCD显示电路的IO端分别与所述单片机上相应的IO端连接。

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