CN207113982U - 一种检测燃气表卡表的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种检测燃气表卡表的检测装置。其特征在于包括配合连接的燃气表、IC卡控制器、流量检测模组和阀门，所述流量检测模组通过管体外置于阀门的入口端，管体通过法兰与阀门相连，管体上设置有连接基座，流量检测模组通过连接基座设置在管体上。本实用新型以不影响燃气表正常流量计量和无误操作为原则，采用流量检测模组与燃气表相结合的方式完成对用户用气的监测与计量，当流量检测模组监测到有流量而燃气表不走数时即判断燃气表并执行相关动作。

Description

一种检测燃气表卡表的检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测燃气表卡表的检测装置。

背景技术

天然气、煤气及液化气已被广泛应用于社会各个领域，作为专门用于测量燃气体积流量的膜式燃气表，由于其计量准确度高、性价比高、技术成熟、计量可靠、质量稳定等优点成为当前产量最大、应用最广且最具有代表性的燃气计量仪表。而膜式燃气表数轮卡死是常见的表具故障，一般称为“卡表”。出现卡表故障的原因主要有以下几方面：

1.因运输、搬运、安装时碰撞等原因,使滑阀阀盖翘起；

2.曲柄连杆机构有脱落或固定处有移位；

3.螺钉松落、外来物卡死传动机构；

4.在使用过程中出现计数传动部分磨损导致。

发生卡表故障时，机械数轮卡死不能及时被发现，同时也无法追根朔源，将会给燃气公司带来很大的气量损失和贸易纠纷。

对于燃气表用户，此故障只能在入户抄表时才能发现；对于智能燃气表一般是通过监测表具不计量天数来判断是否发生“卡表”。通过在控制器内预先设置“卡表天数”，当监测到机械表数轮长期未产生计量脉冲信号，时间超过设置的“卡表天数”时，则控制器发出关阀信号，切断表内阀门停止供气。用户只能通过报修让燃气公司售后人员上门检修方可继续用气。很多燃气用户可能长期不在家，因此为避免造成影响用户正常用气，及减少售后人员的上门维护工作量，“卡表天数”一般会设置的较大，这也就给燃气公司带来了一定的气量损失。

膜式燃气表卡表的现象是该行业共同存在的技术难点，其特点具有：不可预知，不可监测，无法追根朔源等特点。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种检测燃气表卡表的检测装置的技术方案。

所述的一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于包括配合连接的燃气表、IC卡控制器、流量检测模组和阀门，所述流量检测模组通过管体外置于阀门的入口端，管体通过法兰与阀门相连，管体上设置有连接基座，流量检测模组通过连接基座设置在管体上；所述流量检测模组包括流量检测传感器、信号调理电路板、金属罩外壳和数据线，流量检测传感器与信号调理电路板相连，信号调理电路板通过数据线与IC卡控制器相连，流量检测传感器穿过连接基座伸入管体内，信号调理电路板通过与信号调理电路板相配合的金属罩外壳固定设置在连接基座上。

所述的一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于所述流量检测模组内置于阀门内，流量检测模组包括流量检测传感器、信号调理电路板、连接杆和数据线，流量检测传感器设置在信号调理电路板上，信号调理电路板与连接杆相连，连接杆通过密封件配合插入在阀门内，且连接杆位于阀门入口或出口的中心位置，连接杆引出的数据线与IC卡控制器相连。

所述的一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于所述流量检测模组和阀门内置于燃气表内部，流量检测模组与燃气表上的IC卡控制器通过数据线相连。

所述的一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于所述流量检测传感器为MEMS热式流量传感器或超声波流量传感器。

所述的一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于所述MEMS热式流量传感器包括一个热源、在热源两边设有两个对称的检测电阻、在下游分别有两个环境温度电阻，其中一个环境温度电阻通过信号调理电路与热源形成反馈，使得热源始终比外界环境高出一个固定温度值，另一个环境温度电阻测量介质温度用于MEMS热式流量传感器的温度补偿，MEMS热式流量传感器通过引线与流量检测模组的信号调理电路板相连。

本实用新型通过采用微功耗MEMS热式流量传感器作为流量检测模组，加装在燃气表内部或成为独立的组件加装在外部，对管道气体进行间歇式监测，当发现燃气表不走数而又有流量流动时，提示故障报警并关阀，解决现有燃气表在实际使用过程中，用户在正常用气时不计数的卡表现象，避免长时间用气不计量带来的计量损失。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为MEMS热式流量传感器与IC卡控制器连接的框图；

图3为流量检测模组外置于阀门的示意图；

图4为图3中流量检测模组的示意图；

图5为流量检测模组内置于阀门的示意图；

图6为IC卡控制器、流量检测模组和阀门内置于燃气表的示意图；

图7为图6中流量检测模组的示意图；

图8为卡表检测流程图；

图中：1-燃气表，2-IC卡控制器，3-流量检测模组，4-阀门，5-管体，6-连接基座，7-流量检测传感器，8-信号调理电路板，9-金属罩外壳，10-数据线，11-密封圈，12-内六角螺丝，13-连接杆，14-微流道结构。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明：

一种检测燃气表卡表的检测装置，包括配合连接的燃气表1、IC卡控制器2、流量检测模组3和阀门4，IC卡控制器2包括MCU、计量通讯接口、流量检测接口、电源控制、阀门控制、数据存储、显示报警和无线通讯模块，负责用户用气计量的燃气表通过脉冲或数字通讯方式与计量通讯接口相连，将实时的体积流量信息传递给MCU,由MCU执行计费、显示、数据存储或通讯；流量检测模组3通过I²C、RS232或RS485的通讯方式采用导线分别与电源控制和流量检测接口相连，负责流量监测，当MCU需要获取流量监测信息时，首先通过电源控制给流量检测模组供电，此时流量检测模组正常运行并将此时的流量状态信息通过流量检测接口将数据传送至MCU，IC卡控制器在获得流量监测信息后判断是否出现卡表现象，若有则首先存储当前状态信息，并通过显示或内置蜂鸣器提示报警，通知用户及时维护，同时通过内置的无线通讯模块将此信息及时传送给燃气公司调度中心，若在约定的时间内没有及时排除故障，则阀门控制获得MCU关阀指令，对阀门执行关阀动作，并记录动作信息；数据存储负责正常计量、同时记录系统信息的各个状态信息并可通过外接数据线获取。

流量检测模组可以外置于阀门上，具体为：流量检测模组3通过管体5外置于阀门4的入口端，无需更改燃气表或阀体结构，只需采用I²C、RS232或RS485通过数据线，将实时的流量状态信息传递给IC卡控制器即可。管体5通过法兰与阀门相连，管体上设置有连接基座6，流量检测模组通过连接基座设置在管体上；流量检测模组包括流量检测传感器7、信号调理电路板8、金属罩外壳9和数据线10，流量检测传感器7与信号调理电路板8相连，信号调理电路板8通过数据线10与IC卡控制器2相连，流量检测传感器穿过连接基座伸入管体内，信号调理电路板通过与信号调理电路板相配合的金属罩外壳9固定设置在连接基座上。金属罩外壳顶端开有螺纹孔，螺纹用于连接防水金属波纹管，数据线一端通过防水金属波纹管连接到IC卡控制器，数据线另一端与流量检测传感器（如MEMS流量传感器）相连，负责处理流量检测传感器的模拟信号；金属罩外壳采用与连接基座上内嵌的密封圈11采用精密结合方式密封，并在两侧对称使用两颗内六角螺丝12使外壳与管体基连接座固定。

当采用MEMS热式流量传感器时，微流道结构和内置的MEMS流量传感器置于管体中心，并与流速方向平行。同时微流道结构和管道整流器结构相结合，改善了流量传感器测量区域的流场分布，提高了产品的测量精度和一致性。

流量检测模组完成的功能包括：

(1)流量检测，运算，数据存储，独立标定，检定；

(2)温度测量，运算，补偿；

(3) 传感器故障检测；

(4)传感器与IC卡控制器通讯，将流量、温度、状态等信息传达给IC卡控制器，同时接受IC卡控制器的命令执行相应的操作。

流量检测模组可内置于阀门内，流量检测模组包括流量检测传感器7、信号调理电路板8、连接杆13和数据线10，流量检测传感器7设置在信号调理电路板8上，信号调理电路板8与连接杆13相连，连接杆13通过密封件配合插入在阀门4内，且连接杆位于阀门入口或出口的中心位置，连接杆引出的数据线与IC卡控制器相连。当采用MEMS热式流量传感器时，微流道结构14与连接杆为一整体，采用1mm厚的薄片结构分别位于MEMS热式流量传感器平面顶部和底部并与MEMS热式流量传感器表面平行；连接杆内部采用环氧树脂灌封胶使得传感器电路板与组件一体化，达到耐压密封的目的。

也可以将流量检测模组和阀门内置于燃气表内部，流量检测模组与燃气表上的IC卡控制器通过数据线相连。

本实用新型的流量检测传感器可以采用MEMS热式流量传感器、超声波流量传感器或其它能够实现微小流量检测的传感器。

具体地，MEMS热式流量传感器包括一个热源、在热源两边设有两个对称的检测电阻、在下游分别有两个环境温度电阻，其中一个环境温度电阻通过信号调理电路与热源形成反馈，使得热源始终比外界环境高出一个固定温度值，另一个环境温度电阻测量介质温度用于MEMS热式流量传感器的温度补偿，MEMS热式流量传感器通过引线与流量检测模组的信号调理电路板相连。

上述信号调理电路板上的调理电路包括：

基准电源模块：负责给整个信号调理电路及MEMS热式流量传感器供电；

流量信号处理模块：将MEMS热式流量传感器的一对检测电阻的差分电压信号与管道介质流量的对应关系经信号滤波放大电路预处理后，交由24位AD采样，将电压模拟信号转换为数字信号交由MCU处理；

流量传感器故障检测模块：实时检测MEMS热式流量传感器各点状态电压，通过AD采样后交由MCU处理判别MEMS热式流量传感器是否正常工作；

温度信号调理模块：将MEMS热式流量传感器上的温度传感器电压信号经过AD采样后交由MCU处理温度信息；

模拟电源模块和数字电源模块：分别使用独立的稳压芯片分别给系统的模拟电压和数字电源供电；

供电控制模块：分别控制MEMS热式流量传感器各部分电源的开关，减小系统功耗和避免各传感器元件之间的干扰。

流量检测模组的电源主要由IC卡控制器提供并控制，并通过I²C、RS232或RS485等数字通讯将流量、状态等信息传递给IC卡控制器。

一种能检测燃气表卡表的检测方法，检测流程如下：

1）IC卡控制器通过计数脉冲或数字通信方式获得燃气表读数，并执行计数、计费和信息存储的相关操作；

1.1） 系统上电完成IC卡控制器初始化后，根据燃气表表标称流量指标给定时器1预设采样周期，然后启动定时器1，系统进入休眠状态；

1.2）定时器1产生溢出时则相应采样周期中断服务程序，系统自动被唤醒，由休眠状态进入燃气表计量获取子程序；

1.3）IC卡控制器在执行上述1.1）-1.2）的工作流程获取燃气表读数信息后，对数据进行相应处理，上述1.1）-1.2）工作流程完成后，系统保存相关标志位信息，再次进入休眠状态，等待下一个定时采样周期中断的到来，重复1.1）-1.3）操作流程；

2）当用户用气时，燃气表正常计数并将流量信息传递给IC卡控制器，则判断燃气表正常运行不存在卡表现象，IC卡控制器执行正常运行操作；若用户用气时，燃气表出现卡表无法计数，则不能将真实的流量信息传递给IC卡控制器，此时IC卡控制器判断有2种情况：用户没有用气或出现燃气表卡表现象，此时执行以下循环流量监测流程：

2.1）IC卡控制器预先给定时器2设定采样时间t，然后启动定时器2，当定时时间到则定时器2产生溢出并产生中断信号，系统被自动唤醒，系统由休眠微功耗模式进入MEMS流量检测模式；

2.2）开启电源控制给MEMS流量检测模组供电，MEMS流量检测模组首先完成初始化、自检工作，若系统正常则立刻执行流量检测工作，并将实时检测到的流量信号Qv通过数字信号接口传递给IC卡控制器后关闭MEMS流量检测模组电源以减少系统功耗；

2.3）IC卡控制器在获得MEMS流量检测模组的流量信号后，判别流量信号Qv＞燃气表最小流量qmin，若大于则判断管道有流量，这时重复2次执行2.1）-2.2），若此时依然是流量信号Qv＞燃气表最小流量qmin，则说明经多次判别确认管道确实有流量；

2.4）IC卡控制器确认管道有流量期间，若在此期间读取燃气表的读数仍然没有增加，则说明管道有气体流动，用户在用气，而燃气表不计数，则判断出现卡表现象，若在此期间读取燃气表的读数有增加，则说明燃气表运行正常，立刻退出MEMS流量检测模式；

3）若判断出现卡表现象，此时首先记录存储当前状态信息，并通过显示屏和蜂鸣器提醒用户及时维护，同时通过内置无线通讯模块将信息及时传递给燃气公司调度中心处理；

4）报警信息发出后开始计时，若在设定的时间内及时的处理了故障，则IC卡控制器关闭报警提示正常运行；若在预先设定的时间内仍然没有处理故障，则立刻执行关阀动作并记录存储此动作信息，并向通过内置无线通讯模块向燃气公司调度中心发送最后一条关阀信息后即进入低功耗模式；

5）IC卡控制器在执行关阀动作进入低功耗模式后，需燃气公司派专业人员到现场处理故障后，方可重新开起阀门，执行正常的工作模式。

本实用新型以不影响燃气表正常流量计量和无误操作为原则，采用流量检测模组与燃气表相结合的方式完成对用户用气的监测与计量，当流量检测模组监测到有流量而燃气表不走数时即判断燃气表并执行相关动作。

为了减少系统整机功耗，流量检测模组自身采用间歇工作方式来降低自身功耗，同时该电源系统由燃气表主系统或IC卡控制器控制，可根据实际需要随意更改周期对管道流量进行监测。

为了防止误操作，流量检测模组本身具有自检功能，防止因自身的故障问题产生误报警，同时采用多次采样比较的方法来进一步提高准确性。

本实用新型的流量检测模组可采用一体化设计内置于燃气表内或内置于阀门，也可采用分离方式制作成独立组件与流量计管道相连。

本实用新型重点介绍应用MEMS热式流量传感器技术方案来实现流量的监测，同时本实用新型也可以采用其他方式的流量监测来实现如：超声波流量传感器等。

本实用新型重点介绍膜式燃气表应用技术方案，同时本实用新型也可运用于气体流量计和其它全电子流量仪表。

本实用新型采用了MEMS热式流量传感器作为检测燃气表内燃气流动的探测手段，具有体积微小、响应速度快、灵敏度高、功耗低、接近零始动、无机械磨损稳定性好、性价比高等特点。既能满足智能燃气表的微功耗应用特性，又能方便表具加装改造升级。

由于检测灵敏度高、接近零始动流量，对于不同程度的机械卡死都能及时检测。

采用此方案可有效的解决因机械表卡表而长时间用气无法感知而带来的计量损失，杜绝了出现卡表问题而导致用户与燃气运营公司长期困扰的贸易纠纷。

Claims (5)

1.一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于包括配合连接的燃气表、IC卡控制器、流量检测模组和阀门，所述流量检测模组通过管体外置于阀门的入口端，管体通过法兰与阀门相连，管体上设置有连接基座，流量检测模组通过连接基座设置在管体上；所述流量检测模组包括流量检测传感器、信号调理电路板、金属罩外壳和数据线，流量检测传感器与信号调理电路板相连，信号调理电路板通过数据线与IC卡控制器相连，流量检测传感器穿过连接基座伸入管体内，信号调理电路板通过与信号调理电路板相配合的金属罩外壳固定设置在连接基座上。

2.根据权利要求1所述的一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于所述流量检测模组内置于阀门内，流量检测模组包括流量检测传感器、信号调理电路板、连接杆和数据线，流量检测传感器设置在信号调理电路板上，信号调理电路板与连接杆相连，连接杆通过密封件配合插入在阀门内，且连接杆位于阀门入口或出口的中心位置，连接杆引出的数据线与IC卡控制器相连。

3.根据权利要求2所述的一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于所述流量检测模组和阀门内置于燃气表内部，流量检测模组与燃气表上的IC卡控制器通过数据线相连。

4.根据权利要求2或3所述的一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于所述流量检测传感器为MEMS热式流量传感器或超声波流量传感器。

5.根据权利要求4所述的一种检测燃气表卡表的检测装置，其特征在于所述MEMS热式流量传感器包括一个热源、在热源两边设有两个对称的检测电阻、在下游分别有两个环境温度电阻，其中一个环境温度电阻通过信号调理电路与热源形成反馈，使得热源始终比外界环境高出一个固定温度值，另一个环境温度电阻测量介质温度用于MEMS热式流量传感器的温度补偿，MEMS热式流量传感器通过引线与流量检测模组的信号调理电路板相连。