CN204791293U - 一种安全切断型光电直读物联网燃气表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种安全切断型光电直读物联网燃气表，包括主控制器与供电单元，主控制器输入连接光电直读采样电路，输出连接用于显示的液晶显示电路，输出控制连接用于控制基表阀门的阀门控制电路、用于报警提示的报警电路；该燃气表还设有与主控制器通讯连接的GPRS通讯模块，以及与主控制器连接的振动检测电路。本实用新型的安全切断型光电直读物联网燃气表增加了振动检测电路，当燃气表检测到外界有震感，及时上报报警信息并关闭阀门，防止燃气泄漏带来更大安全隐患，保障用户用气安全。抄表方式采用GPRS网络模式，不受通讯距离影响。

Description

一种安全切断型光电直读物联网燃气表

技术领域

本实用新型属于燃气计量控制领域，涉及一种安全切断型光电直读物联网燃气表。

背景技术

市面上最早抄表方式是人工入户抄表，不仅抄表效率低，并且浪费人力。后来出现无线抄表和IC卡预付费模式，虽然无线抄表可以解决人工抄表的弊端，但是IC预付费模式不能及时统计用户用气情况；另外，采用干簧管脉冲计量的模式读取基表数据，易受干扰准确率不高。如中国专利CN201903927U公开了一种无线远传IC卡智能燃气表，包括微处理器与内部电池、外部电池，微处理器输入连接用于检测基表计数的计数电路与防窃气的防窃检测电路，输出连接用于显示的LCD电路，输出控制连接用于控制基表阀门的基表阀门控制电路、用于报警提示的报警电路；计数电路与防窃检测电路就采用了干簧管，这种计量方式的准确率较低。

为解决上述问题，现在直读式燃气表开始越来越多地进入到我们的日常生活中，例如中国专利CN201335714Y公开了一种光电直读式燃气表，利用字轮、字轮转轴及光发射管、光接收管和单片机相配合，将光敏接收管的信号转换成数字信号并通过通讯线向外部输出，实现光电直读。但不管是普通的膜式燃气表还是光电直读式燃气表，当燃气表倾斜或震动时，计量准确度会受到影响，虽然很多燃气表都采用了智能式结构，内置了阀门和配设了阀门控制电路，但是其智能控制一般只解决了自动计量和预付费功能。当燃气表倾斜、振动或移动时，由于无法监测到其姿态，仍然继续计量，导致计量不精确，甚至于造成燃气泄漏，引起严重的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种安全切断型光电直读物联网燃气表，以解决现有燃气表由于震动而造成计量不准确及出现安全隐患的问题。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种安全切断型光电直读物联网燃气表，包括主控制器与供电单元，主控制器输入连接光电直读采样电路，输出连接用于显示的液晶显示电路，输出控制连接用于控制基表阀门的阀门控制电路、用于报警提示的报警电路；该燃气表还设有与主控制器通讯连接的GPRS通讯模块，以及与主控制器连接的振动检测电路。

所述振动检测电路采用振动检测芯片，其与主控制器采用SPI方式通讯。

该燃气表还设有与主控制器连接的泄漏检测电路。

所述报警电路包括蜂鸣器和外接泄漏报警器。

该燃气表还设有与主控制器连接的用于进行开阀二次确认的开阀确认按键。

所述供电单元包括干电池供电电路和锂电池供电电路。

所述干电池供电电路设有两路输出，第一路用于通过第一稳压器输出3.3V电压，第二路用于通过第二稳压器给GPRS通讯模块供电。

锂电池供电电路上设有受主控制器控制的切换开关。

本实用新型的安全切断型光电直读物联网燃气表增加了振动检测电路，当燃气表检测到外界有震感，及时上报报警信息并关闭阀门，防止燃气泄漏带来更大安全隐患，保障用户用气安全。抄表方式采用GPRS网络模式，不受通讯距离影响。

采用泄漏检测电路检测是否有气体泄漏，若用户家里出现漏气情况，及时关闭阀门提醒用户。

利用按键做开阀二次确认，防止服务器开阀后用户家里没人，出现安全隐患。

供电采用干电池和内部锂电池供电结合，当干电池电量不足时，锂电池做备用电池用。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理图；

图2是振动检测电路；

图3是GPRS模块的电路图；

图4是供电单元的电路图；

图5是阀门控制电路；

图6是主控制器MCU和液晶显示电路；

图7是光电管采样电路；

图8是报警电路。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

如图1所示为本实用新型安全切断型光电直读物联网燃气表实施例的原理图，由图可知，该燃气表包括主控制器与供电单元，供电单元通过电源管理电路给整个外围电路供电，主控制器采用MCU，其输入连接光电直读采样电路，输出连接用于显示的液晶显示电路，输出控制连接用于控制基表阀门的阀门控制电路、用于报警提示的报警电路；该燃气表还设有与主控制器通讯连接的GPRS通讯模块，以及与主控制器连接的振动检测电路。MCU通过光电直读采样电路采集用户用气情况，数据通过GPRS网络传给服务器；MCU通过判断服务器给的指令或者用户缴费情况控制阀门开关，并通过液晶显示这些信息。

如图2所示，振动检测电路采用振动检测芯片U3，该芯片采用飞思卡尔的MMA8652FC三轴10位加速计传感器，主控制器U4(如图6所示)与振动检测芯片U3采用SPI方式通讯以读取是否有震动信号，U3的8、4、6、7、11管脚分别与U4的54管脚ADXL_CS、5管脚ADXL_SCK、3管脚ADXL_MOSI、4管脚ADXL_MISO及43管脚ADXL_INT对应连接。当燃气表检测到外界有震感，及时关闭阀门，防止燃气泄漏带来更大安全隐患。

如图3所示，GPRS通讯模块U1采用工业级芯片，J1是SIM卡座，U2是卡座旁的静电保护器件。U4的62管脚信号SIM_KEY输出高电平，Q7导通，GPRS通讯模块开机。另外，由于GPRS和MCU之间通过串口通讯，U4的串口管脚1和64是3.3V信号，而GPRS模块是4V供电，信号之间电平不一样，所以通过三极管Q8、Q9外围器件组成电平转换电路进行电平转换，以防止由于电平信号的不同而影响通讯。

该燃气表还设有与主控制器连接的泄漏检测电路和用于进行开阀二次确认的开阀确认按键；泄漏检测电路与报警电路及阀门控制电路配合使用，若用户家里出现漏气情况，及时关闭阀门提醒用户；开阀确认按键是用于在防止服务器开阀后，入股用户家里没人造成安全隐患。需要说明的是：泄漏检测电路和开阀确认按键的具体结构为本领域的常规技术，这里不再赘述。

如图4所示，本实施例的供电单元包括干电池供电电路和锂电池供电电路，P9是干电池输入，P7是内部锂电池接口，P9及P7端分别设有用于检测对应干电池电压及锂电池电压的电压检测电路，即R45、R46、R50采样电阻的输入信号BAT_ADC用于检测干电池的电压，R32、R34、R33采样电阻的输入信号LI_ADC用于检测内部锂电池的电压，两个AD信号分别接在主控制器U4的45和49管脚,如图6所示。P9、P7端还分别设有用于检测对应接口供电状态的信号检测电路，如信号BAT_PD接U4的46管脚，用于检测干电池的供电状态；信号LI_PD接U4的50管脚，用于检测锂电池供电状态。

干电池供电电路输出的电压信号+EA具有两路输出，一路通过第一稳压器U6输出3.3V电压，EA与U6之间的防倒流二极管D11的作用是防止在只有内部锂电池供电情况下3.3V通过U6漏电往前级输入电压。C30、C26、C22、C29、C28是电源滤波电容。另外，主控制器U4管脚30的信号GSM_SW输出高电平时，Q12导通，MOS管Q11控制端输入低电平导通，一路电压信号+EA通过MOS管Q11给第二稳压器U5供电，U5稳压器输出电压+4V，给GPRS模块供电，L4是偏压电感，R27、R28是调节输出电压的大小。

锂电池供电电路上设有受主控制器控制的切换开关Q10以及防反接二极管D9，二极管D9的作用是防止在没有锂电池供电的情况下，干电池的电压往回流至Q10、R35、R36耗电。

平时工作由干电池供电，MCU通过ADC采集干电池电压，当检测到其电压低于工作设定值或者干电池掉电情况时，打开内部锂电池控制端，导通切换开关Q10，由锂电池给系统供电，能够延长锂电池使用寿命。当内部锂电池供电时，U4的管脚51信号LI_SW输出低电平，MOS管Q10导通，电压通过D9输出3.3V电压给后级供电。

如图5所示，阀门控制电路通过U4的61管脚信号SW_A输出高电平时，三极管Q2、Q5、Q6导通，阀门ON脚为高电平，阀门OFF脚为低电平，阀门打开；U4的60管脚信号SW_B输出高电平时，三极管Q1、Q3、Q4导通，阀门ON脚为低电平，阀门OFF脚为高电平，阀门关闭。另外，法拉电容C2能在主板掉电后为阀门控制电路提供足够的电量来完成关阀，从而能在断电后能安全可靠的关闭阀门，同时在开关阀的过程中也起到供电滤波功能，二极管D3、D4、D5、D6在电路中起保护作用。

如图6所示，主控制器U4采用低功耗MCU，D8、R26、C17是复位电路，C18、C14、Y1组成晶振电路，P3是下载程序接口。D2是液晶显示屏，显示一些用户使用信息，如累积用量、剩余用量、当前购入量等，还可以指示阀关、欠压等告警信息。

如图7所示，光电管采样电路采用对射式直读方式，每个字轮上留有过光孔，在字轮一侧面安装发射二极管，另一侧安装接收光敏二极管。发光管通电后通过过光孔照射到光敏二级管上，由光敏二极管进行光电转换，获取相应的信号电位进行编码，从而获取每个字轮数据情况，准确率达到100％。采用光电直读模式采样数据，直接可靠，不受外界环境因素影响，比之前干簧管脉冲式计数准确性高，独特编码格式无误码产生。

如图8所示，报警电路包括蜂鸣器LS1和外接泄漏报警器P4，若U4的31管脚FM信号输出高电平，三极管Q14导通，LS1蜂鸣器提示；若U4的59管脚Alarm_IN信号检测到输入高电平，说明气体漏泄。当泄漏检测电路及振动检测电路检测到异常情况后，MCU做出相应的控制，用户通过按键来确认阀门状态。

以上实施例仅用于帮助理解本实用新型的核心思想，不能以此限制本实用新型，对于本领域的技术人员，凡是依据本实用新型的思想，对本实用新型进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种安全切断型光电直读物联网燃气表，包括主控制器与供电单元，主控制器输入连接光电直读采样电路，输出连接用于显示的液晶显示电路，输出控制连接用于控制基表阀门的阀门控制电路、用于报警提示的报警电路；其特征在于：该燃气表还设有与主控制器通讯连接的GPRS通讯模块，以及与主控制器连接的振动检测电路。

2.根据权利要求1所述的安全切断型光电直读物联网燃气表，其特征在于：所述振动检测电路采用振动检测芯片，其与主控制器采用SPI方式通讯。

3.根据权利要求1所述的安全切断型光电直读物联网燃气表，其特征在于：该燃气表还设有与主控制器连接的泄漏检测电路。

4.根据权利要求1所述的安全切断型光电直读物联网燃气表，其特征在于：所述报警电路包括蜂鸣器和外接泄漏报警器。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的安全切断型光电直读物联网燃气表，其特征在于：该燃气表还设有与主控制器连接的用于进行开阀二次确认的开阀确认按键。

6.根据权利要求1所述的安全切断型光电直读物联网燃气表，其特征在于：所述供电单元包括干电池供电电路和锂电池供电电路。

7.根据权利要求6所述的安全切断型光电直读物联网燃气表，其特征在于：所述干电池供电电路设有两路输出，第一路用于通过第一稳压器输出3.3V电压，第二路用于通过第二稳压器给GPRS通讯模块供电。

8.根据权利要求6或7所述的安全切断型光电直读物联网燃气表，其特征在于：锂电池供电电路上设有受主控制器控制的切换开关。