CN203376007U - 用于远程自动抄表的燃气表 - Google Patents

Abstract

一种用于远程自动抄表的燃气表，包括表体及直读计数器，直读计数器上设有多个字轮，在每个字轮的两侧设置有光电传感器，在表体上安装有主控制电路板，在表体上设置有为主控制电路板提供电源的电池，光电传感器通过数据线连接在主控制电路板上，光电传感器采集的表读数传入主控制电路板，通过主控制电路板无线网络传输至抄表服务器。它具有结构简单、安装方便及操作方便的优点，可以将用户的用气情况自动传输至燃气公司的抄表服务器，无需抄表人员上门抄表，提高了工作效率，还能观察用户的用气情况，对表具运行情况进行有效的监控，方便了管理；工作模式可自主设置选择，工作温度范围广，可在-20℃-70℃下稳定工作，电池的使用寿命长。

Description

用于远程自动抄表的燃气表

技术领域

本实用新型涉及一种燃气表，特别是一种自动抄表的燃气表。 

背景技术

燃气收费管理长期以来通过人工上门抄表，入户抄表难、抄表工作量大，收费困难，抄表员上门抄表时，若用户不在，抄表员还需与用户另外约定时间上门抄表，工作效率低，我们的日常生活带来很多不便，部分地方存在上门难的问题，如安装在特殊部门的燃气表，导致无法抄表。随着智能IC卡燃气表的出现，对燃气收费管理方式起到了重大革新，是计量仪表行业的一次划时代的产物。此种方式实现了抄表、收费、管理三位一体，杜绝了欠费现象的发生，减少了管理人员和降低了管理费用。但同时IC卡表不能动态观察用户用气情况，无法对表具进行有效监控，无法对表具的故障及时发现，也不能解决燃气涨价时用户囤积气量问题。燃气公司对燃气计量、收费管理、监控、客户服务、统计分析等问题快速处理的需求日益迫切。 

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种结构简单、安装方便的用于远程自动抄表的燃气表，它可以将用户的用气情况自动传输至燃气公司的抄表服务器，无需抄表人员上门抄表，操作方便，提高了工作效率，还能观察用户的用气情况，对表具进行有效的监控，及时发现表具的故障，方便了燃气公司对燃气计量、收费管理、监控、客户服务、统计分析的管理。 

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有表体及表体上的直读计数器，直读计数器上设有多个字轮，其特征在于：在每个字轮的两侧设置有光电传感器，在表体上安装有主控制电路板，在表体上设置有为主控制电路板提供电源的电池，光电传感器通过数据线连接在主控制电路板上，光电传感器采集的表读数传入主控制电路板，通过主控制电路板无线网络传输至抄表服务器。 

本实用新型在使用时，通过光电传感器采集燃气表字轮上的读数，再传递给主控制电路板，由主控制电路板通过无线网络将抄表读数上传至抄表服务器，由抄表服务器进行记录，实现远程抄表，用户可以根据自己需求设置抄表上报时间，可以设置每月抄表上报一次，或是每天抄表上报一次，也可以设置每小时抄表上报一次。 

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点： 

1．它可以将用户的用气情况自动传输至燃气公司的抄表服务器，无需抄表人员上门抄表，可在网上直接查看用户表读数，操作方便，提高了工作效率；

2．安装方便，只要有GPRS信号覆盖的地方就可安装，信号的采集与传输与基表成一体；

3．还能观察用户的用气情况，对表具的运行情况进行有效的监控，方便了燃气公司对燃气计量、收费管理、监控、客户服务、统计分析的管理；

4．工作模式可自主设置选择，可选择每小时超表一次、每天抄表一次、每月抄表一次；

5．采用锂电池加复合电容的特殊供电方式，超低功耗的待机，可长达10年不更换电池；

6．电池供电采用升降压一体的稳压电路，解决了原锂电池供电在低温下通信电压下降不能通信的问题，使得单燃气表的工作范围得到了明显的提高；

7．工作温度范围广，可在-20℃-70℃下稳定工作。

附图说明

本实用新型的附图说明如下。 

图1是本实用新型的结构示意图（局部剖）。 

图2是图1的左视图（局部剖）。 

图3是本实用新型中直读计数器的结构示意图。 

图4是图3的A向视图。 

图5是本实用新型中单片机的电路连接图。 

图6是本实用新型中供电电路的电路图。 

图7是本实用新型中GPRS通信电路的电路图。 

图8是本实用新型中RS232通信电路的电路图。 

图9是本实用新型时钟电路的电路图。 

图中：⒈表体；⒉直读计数器；⒊字轮；⒋光电传感器；⒌主控制电路板；⒍电池。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明： 

如图1-4所示，本实用新型包括表体1及表体1上的直读计数器2，直读计数器2上设有多个字轮3，其特征在于：在每个字轮3的两侧设置有光电传感器4，在表体1上安装有主控制电路板5，在表体1上设置有为主控制电路板5提供电源的电池6，光电传感器4通过数据线连接在主控制电路板5上，光电传感器采集的表读数传入主控制电路板，通过主控制电路板无线网络传输至抄表服务器。

本实用新型在使用时，通过光电传感器采集燃气表字轮上的读数，再传递给主控制电路板，由主控制电路板通过无线网络将抄表读数上传至抄表服务器，由抄表服务器进行记录，实现远程抄表，无需抄表人员上门抄表，操作方便，提高了工作效率，还能观察用户的用气情况，对表具的运行情况进行有效的监控，能及时发现表具的故障，方便了燃气公司对燃气计量、收费管理、监控、客户服务、统计分析的管理。用户可以根据自己需求设置抄表上报时间，可以设置每月抄表上报一次，或是每天抄表上报一次，也可以设置每小时抄表上报一次。 

如图5-9所示，主控制电路板包括单片机U3、电传感器接口J3、供电电路、GPRS通信电路、RS232通信电路及时钟电路，其中，单片机的23足PIO0_8与电传感器接口J3的4足RXD1连接，单片机的24足PIO0_9与电传感器接口的3足TXD1连接，电传感器接口J3的2足接地，电传感器接口J3的1足接3.8V电源。 

如图5所示，单片机U3的市售产品，其型号为LPC1227，电传感器接口J3的型号为CON4，本实用新型在使用过程中平时处于深度掉电模式，当到达抄表时间时，时钟电路将唤醒单片机，单片机通过S232通信电路直接读取光电直读模块的表读数，然后通过GPRS通信电路将燃气表读数上报到抄表服务器，上报完成后系统将再次进入深度掉电模式。 

如图6所示，供电电路包括第六电源芯片U6、第七电源芯片U7及电源接口J1，电源接口J1的1足VCC连接第十电容C10的正极，第十电容C10的负极与电源接口J1的2足连接，电源接口J1的2足接地，第六电源芯片U6具有六个足，第六电源芯片U6的1足接电源VCC，第六电源芯片U6的2足与第六电源芯片U6的5足连接后接地，第六电源芯片U6的5足与第十六电容C16的负极连接，第十六电容C16的正极与单片机U3的43、46足DP3V3连接，在第十六电容C16的两端并有第十八电容C18，第六电源芯片U6的3足接单片机U3的DP3V3，第六电源芯片U6的4足悬空，第六电源芯片U6的6足接VCC；第七电源芯片U7的1足通过电阻丝L1接VCC，第七电源芯片U7的2足一是接地，一是通过第二十五电阻R25与第七电源芯片U7的4足连接，第七电源芯片U7的4足与第二十四电阻R24的一端连接，第二十四电阻R24的另一端一是连接与第七电源芯片U7的5足连接接3.8V电源，一是与第十七电容C17的正极连接，第十七电容C17的负极一是接地，一是与第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端一是连接第七电源芯片U7的3足，一是与三极管V1的发射极连接，三极管V1的基极通过第二十二电阻R22连接单片机U3的4足 PIO0_19，三极管V1的集电极通过第五电容C5接地，第七电源芯片U7的6足与第十九电容C19的正极连接，第十九电容C19的负极接地。 

第六电源芯片U6的型号为  NCP583，第七电源芯片U7的型号为SGM6600，该电路中第六电源芯片U6为单片机供电，第七电源芯片U7是对GPRS通信电路供电，VCC为电池输入端，+3.6V为稳压输出端（即通信模块的供电输入端），二十二电阻R22连接单片机U3的4足 PIO0_19为处理器控制端，控制稳压模块开关，关闭时+3.6V端输出为0V。VCC输入从4V-3V，+3.6V输出端都能保证输出电压为+3.6V，从而保证了设备的工作稳定范围广。 

如图7所示，GPRS通信电路包括通信芯片U4、卡座SIM，通信芯片U4的15足W_RX与单片机U3的17足PIO0_2连接，通信芯片U4的16足W_TX与第四二极管D4的负极连接，第四二极管D4的正极与单片机U3的16足PIO0_1连接，通信芯片U4的6足接3.8V电源，通信芯片U4的11足SIMRST与卡座SIM的2足RST连接，通信芯片U4的12足SIMCLK与卡座SIM的3足CLK连接，通信芯片U4的13足SIMDATA与卡座SIM的4足DATA连接，通信芯片U4的14足SIMVCC与卡座SIM的1足VCC连接，通信芯片U4的24足ON/OFF连接第十九电阻R19的一端，第十九电阻R19的另一端一是与第十四电容C14的正极连接，一是第二三极管V2的集电极连接，第十四电容C14的负极及第二三极管V2的发射极均接地，第二三极管V2的基极一是通过第十七电阻R17连接单片机U3的5足PIO0_20，第二三极管V2的基极一是通过第十八电阻R18接3.8V源，卡座SIM的5、7、8足悬空，卡座SIM的1足VCC一是通过第十五电容C15接地，一是通过第二十电阻R20与卡座SIM的4足DATA连接，卡座SIM的6足GND接地。 

通信芯片U4的型号为HEADER 14X2，将用户信息卡放入卡座SIM内，抄表服务器通过用户信息卡对应燃气表，通信芯片U4的15足W_RX及通信芯片U4的16足W_TX，可以将232通信与通信芯片U4之间的信号隔离，防止同时通信。 

如图8所示，RS232通信电路包括串口转换芯片U1及串口接口J6，串口转换芯片U1的9足R2OUT与第二二极管D2的负极连接，第二二极管D2的正极与单片机U3的16足PIOO-_1连接，串口转换芯片U1的10足T2IN连接单片机U3的17足PIOO-_2，串口转换芯片U1的1足C1+通过第六电容C6与串口转换芯片U1的3足C1-连接，串口转换芯片U1的4足C2+通过第七电容C7与串口转换芯片U1的5足C2-连接，串口转换芯片U1的2足V+通过第一电容C1接地，串口转换芯片U1的6足V-通过第二电容C2与串口转换芯片U1的15足GND连接，串口转换芯片U1的15足GND接地，串口转换芯片U1的11足T1IN、13足R1IN接地，串口转换芯片U112足R1OUT、14足T1OUT悬空，串口转换芯片U1的16足VCC连接第三电容C3的正极，第三电容C3的负极接地，在第三电容C3的两端并有第四电容C4，串口转换芯片U1的7足T2OUT连接串口接口J6的4脚，串口转换芯片U1的8足R2IN连接串口接口J6的3脚，串口接口J6的2脚接地，串口接口J6的1脚WAKE_UP接单片机U3的39足PIO1_3。 

串口转换芯片U1的型号为SP3232E，串口接口J6R型号为CON4，串口转换芯片U1进行232通信，串口转换芯片U1的9足R2OUT及串口转换芯片U1的10足T2IN是把TTL信号转成R232串口信号。 

如图9所示，时钟电路包括时钟芯片U2，时钟芯片U2的1足SCL与单片机U3的25足PIO0_10连接，时钟芯片U2的4足SDA/CE与单片机U3的26足PIO0_11连接，时钟芯片U2的5足IFS与时钟芯片U2的18足BBS连接，时钟芯片U2的8足VSS接地，时钟芯片U2的17足INT一是与第三二极管D3的负极连接，第三二极管D3的正极WAKE_UP接单片机U3的39足PIO1_3，时钟芯片U2的17足INT一是与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端一是形成接头DP3V3，第二电阻R2的另一端一是通过第一电阻R1与时钟芯片U2的20足VDD连接，时钟芯片U2的19足一是与第八电容C8的正极连接，第八电容C8的负极接地，时钟芯片U2的19足二是与第一二极管D1的负极连接，第一二极管D1的正极连接在接头DP3V3上，接头DP3V3一是通过第五电阻R5与单片机U3的27足PIO0_12连接，接头DP3V3二是通过第六电阻R6与单片机U3的25足PIO0_10连接，接头DP3V3三是通过第七电阻R7与单片机U3的26足PIO0_11连接，接头DP3V3四是通过第九电容C9接地，接头DP3V3五是通过第十电阻R10接单片机U3的39足PIO1_3。 

本实用新型的主控制电路板平时处于掉电模式（在此模式下设备电流低于10uA）,到设定抄表时间由时钟芯片U2唤醒单片机；单片机通过TTL串口接收光电传感器采集的燃气表的读数进行抄表，然后通过GPRS无线通信将抄表读数上传至抄表服务器，收到抄表服务器确认后再次进入掉电模式等待下一次唤醒。 

本实作新型采用以色列TADIRAN的一款锂电池供电，该款锂电池为一种特殊化学配方的电池电压达到3.9V，并与以色列TADIRAN电池公司的另一个科技结晶——复合电容（HLC）相结合，制造出的一种特别的脉冲加强型电池（PULSE PLUS）。这种特殊电池可以专门为GSM的应用领域提供电源保障。由于采用该工作模式，设备平均功耗低，采用每天上报一次用气量的工作模式设备电池可工作5-10年。 

如图5所示，单片机U3的1足XTALIN通过第十一电容C11接地，单片机U3的2足XTALOUT通过第十二电容C12接地，在单片机U3的1足XTALIN与2足XTALOUT之间连接有晶体振荡器Y1。 

Claims (3)

1.一种用于远程自动抄表的燃气表，包括表体（1）及表体（1）上的直读计数器（2），直读计数器（2）上设有多个字轮（3），其特征在于：在每个字轮（3）的两侧设置有光电传感器（4），在表体（1）上安装有主控制电路板（5），在表体（1）上设置有为主控制电路板（5）提供电源的电池（6），光电传感器（4）通过数据线连接在主控制电路板（5）上，光电传感器采集的表读数传入主控制电路板，通过主控制电路板无线网络传输至抄表服务器。

2.如权利要求1所述的用于远程自动抄表的燃气表，其特征在于：主控制电路板包括单片机（U3）、电传感器接口（J3）、供电电路、GPRS通信电路、RS232通信电路及时钟电路，其中，单片机的23足（PIO0_8）与电传感器接口（J3）的4足（RXD1）连接，单片机的24足（PIO0_9）与电传感器接口的3足（TXD1）连接，电传感器接口（J3）的2足接地，电传感器接口（J3）的1足接3.8V电源；

供电电路包括第六电源芯片（U6）、第七电源芯片（U7）及电源接口（J1），电源接口（J1）的1足（VCC）连接第十电容（C10）的正极，第十电容（C10）的负极与电源接口（J1）的2足连接，电源接口（J1）的2足接地，第六电源芯片（U6）具有六个足，第六电源芯片（U6）的1足接电源（VCC），第六电源芯片（U6）的2足与第六电源芯片（U6）的5足连接后接地，第六电源芯片（U6）的5足与第十六电容（C16）的负极连接，第十六电容（C16）的正极与单片机（U3）的43、46足DP3V3连接，在第十六电容（C16）的两端并有第十八电容（C18），第六电源芯片（U6）的3足接单片机（U3）的（DP3V3），第六电源芯片（U6）的4足悬空，第六电源芯片（U6）的6足接（VCC）；第七电源芯片（U7）的1足通过电阻丝（L1）接（VCC），第七电源芯片（U7）的2足一是接地，一是通过第二十五电阻（R25）与第七电源芯片（U7）的4足连接，第七电源芯片（U7）的4足与第二十四电阻（R24）的一端连接，第二十四电阻（R24）的另一端一是连接与第七电源芯片（U7）的5足连接接3.8V电源，一是与第十七电容（C17）的正极连接，第十七电容（C17）的负极一是接地，一是与第二十三电阻（R23）的一端连接，第二十三电阻（R23）的另一端一是连接第七电源芯片（U7）的3足，一是与三极管（V1）的发射极连接，三极管（V1）的基极通过第二十二电阻（R22）连接单片机（U3）的4足 PIO0_19，三极管（V1）的集电极通过第五电容（C5）接地，第七电源芯片（U7）的6足与第十九电容（C19）的正极连接，第十九电容（C19）的负极接地；

GPRS通信电路包括通信芯片（U4）、卡座（SIM），通信芯片（U4）的15足（W_RX）与单片机（U3）的17足（PIO0_2）连接，通信芯片（U4）的16足（W_TX）与第四二极管（D4）的负极连接，第四二极管（D4）的正极与单片机（U3）的16足（PIO0_1）连接，通信芯片（U4）的6足接3.8V电源，通信芯片（U4）的11足（SIMRST）与卡座（SIM）的2足（RST）连接，通信芯片（U4）的12足（SIMCLK）与卡座（SIM）的3足（CLK）连接，通信芯片（U4）的13足（SIMDATA）与卡座（SIM）的4足（DATA）连接，通信芯片（U4）的14足（SIMVCC）与卡座（SIM）的1足（VCC）连接，通信芯片（U4）的24足（ON/OFF）连接第十九电阻（R19）的一端，第十九电阻（R19）的另一端一是与第十四电容（C14）的正极连接，一是第二三极管（V2）的集电极连接，第十四电容（C14）的负极及第二三极管（V2）的发射极均接地，第二三极管（V2）的基极一是通过第十七电阻（R17）连接单片机（U3）的5足（PIO0_20），第二三极管（V2）的基极一是通过第十八电阻（R18）接3.8V源，卡座（SIM）的5、7、8足悬空，卡座（SIM）的1足（VCC）一是通过第十五电容（C15）接地，一是通过第二十电阻（R20）与卡座（SIM）的4足（DATA）连接，卡座（SIM）的6足（GND）接地；

RS232通信电路包括串口转换芯片（U1）及串口接口（J6），串口转换芯片（U1）9足（R2OUT）与第二二极管（D2）的负极连接，第二二极管（D2）的正极与单片机（U3）的16足（PIOO-_1）连接，串口转换芯片（U1）10足（T2IN）连接单片机（U3）的17足（PIOO-_2），串口转换芯片（U1）的1足（C1+）通过第六电容（C6）与串口转换芯片（U1）的3足（C1-）连接，串口转换芯片（U1）的4足（C2+）通过第七电容（C7）与串口转换芯片（U1）的5足（C2-）连接，串口转换芯片（U1）的2足（V+）通过第一电容（C1）接地，串口转换芯片（U1）的6足（V-）通过第二电容（C2）与串口转换芯片（U1）的15足（GND）连接，串口转换芯片（U1）的15足（GND）接地，串口转换芯片（U1）的11足（T1IN）、13足（R1IN）接地，串口转换芯片（U1）12足（R1OUT）、14足（T1OUT）悬空，串口转换芯片（U1）的16足（VCC）连接第三电容（C3）的正极，第三电容（C3）的负极接地，在第三电容（C3）的两端并有第四电容（C4），串口转换芯片（U1）的7足（T2OUT）连接串口接口（J6）的4脚，串口转换芯片（U1）的8足（R2IN）连接串口接口（J6）的3脚，串口接口（J6）的2脚接地，串口接口（J6）的1脚（WAKE_UP）接单片机（U3）的39足（PIO1_3）；

时钟电路包括时钟芯片（U2），时钟芯片（U2）的1足（SCL）与单片机（U3）的25足（PIO0_10）连接，时钟芯片（U2）的4足（SDA/CE）与单片机（U3）的26足（PIO0_11）连接，时钟芯片（U2）的5足（IFS）与时钟芯片（U2）的18足（BBS）连接，时钟芯片（U2）的8足（VSS）接地，时钟芯片（U2）的17足（INT）一是与第三二极管（D3）的负极连接，第三二极管（D3）的正极（WAKE_UP）接单片机（U3）的39足（PIO1_3），时钟芯片（U2）的17足（INT）一是与第二电阻（R2）的一端连接，第二电阻（R2）的另一端一是形成接头（DP3V3），第二电阻（R2）的另一端一是通过第一电阻（R1）与时钟芯片（U2）的20足（VDD）连接，时钟芯片（U2）的19足一是与第八电容（C8）的正极连接，第八电容（C8）的负极接地，时钟芯片（U2）的19足二是与第一二极管（D1）的负极连接，第一二极管（D1）的正极连接在接头（DP3V3）上，接头（DP3V3）一是通过第五电阻（R5）与单片机（U3）的27足（PIO0_12）连接，接头（DP3V3）二是通过第六电阻（R6）与单片机（U3）的25足（PIO0_10）连接，接头（DP3V3）三是通过第七电阻（R7）与单片机（U3）的26足（PIO0_11）连接，接头（DP3V3）四是通过第九电容（C9）接地，接头（DP3V3）五是通过第十电阻（R10）接单片机（U3）的39足（PIO1_3）。

3.如权利要求2所述的用于远程自动抄表的燃气表，其特征在于：单片机（U3）的1足（XTALIN）通过第十一电容（C11）接地，单片机（U3）的2足（XTALOUT）通过第十二电容（C12）接地，在单片机（U3）的1足（XTALIN）与2足（XTALOUT）之间连接有晶体振荡器（Y1）。

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