CN2700977Y - 智能燃气表集中控制装置 - Google Patents

Abstract

一种智能燃气表集中控制装置，包括中央集抄器和多个表箱集抄器，中央集抄器包括主单片机、数据读写装置、无线通讯模块，中央集抄器经信号线与n个表箱的表箱集抄器相连，表箱集抄器的副单片机经阀门驱动模块及检测装置与m个装有内置阀门和计量传感器的燃气表连接；燃气表的入气口经气表连接件与进气支管的出气孔连接，进气支管与进气主管相连；燃气表的出气口与用户相连；燃气表的数据经燃气表内的计量传感器、表箱集抄器的检测装置及副单片机再经信号线传输至中央集抄器。本实用新型采用多用户集中管理模式，能有效对各个用户燃气表实施监控，阀门掌握在管理者手中，彻底解决“入户难、收费难”问题，同时降低了安装成本，便于后期管理及维护。

Description

智能燃气表集中控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种城市管道燃气的计量控制装置。

背景技术

随着城市燃气事业的迅速发展，在燃气行业计量、管理中，收费难、管理难的问题日益突出。在现有技术中，有①传统式燃气表，存在的不足是：该表只能计量，管理单位无法控制，收费需人工进行，工作量大，效率低，盗气现象严重；②IC卡燃气表，虽一定程度地解决了入户难、收费难、管理难的问题，无需上门抄表收费，但也存在如下不足：管理单位对燃气表的运行情况一无所知，有的故障造成电子控制系统部分失效，用户还能正常用气；机械计量读数与电子读数常常不一致，易产生纠纷，难以对燃气表实施有效监控，盗气现象仍无法控制；燃气表的户内安装方式，厨房内的水汽对电子控制系统电路腐蚀严重；③分体式IC卡表存在的不足是：增加了安装难度，增加了产品成本，IC卡表的控制部分和电源部分在户内，基表及阀门部分在户外，通过一根电缆连接，若楼层较高，存在信号衰减问题，其开放的读写窗口，易受外界攻击，控制系统失效，难以取证认定，易发生用气纠纷，可靠性差。

发明内容

本实用新型的发明目的：在于克服现有技术的不足，提供一种操作使用方便、可靠性强、能有效对各个用户燃气表实施监控的智能燃气表集中控制装置。

本实用新型的技术方案是：一种智能燃气表集中控制装置，包括中央集抄器和多个表箱集抄器，中央集抄器包括主单片机、数据读写装置、无线通讯模块，主单片机用于数据读写操作，信息显示、协调控制各个表箱集抄器、通讯处理；表箱集抄器包括副单片机、数据存储芯片、显示屏、检测装置、阀门驱动模块；表箱集抄器主要用于通过信号检测装置进行燃气计量以及在用户预存气量为零时通过阀门驱动模块关闭燃气表内的阀门。

智能燃气表集中控制装置的中央集抄器经信号线与n个表箱的表箱集抄器相连，表箱集抄器的副单片机经阀门驱动模块及检测装置与m个装有内置阀门和计量传感器的燃气表连接；燃气表的入气口经气表连接件与进气支管的出气孔连接，进气支管与进气主管相连；燃气表的出气口与用户相连；燃气表的数据经燃气表内的计量传感器、表箱集抄器的检测装置及副单片机再经信号线传输至中央集抄器；中央集抄器由主单片机、显示装置、数据读写装置、无线通讯模块、数据存储芯片和通讯接口组成。

所说的读写装置为IC卡或射频卡或音频卡或代码输入操作的读写装置。

所说的气表连接件为：进气支管上固定的L型紧固件，经紧固螺栓与气表接头相连，气表接头与燃气表的入气口连接，在气表接头的进气口加装0型橡胶圈，进气支管与进气主管之间装有球阀，球阀装于表箱外。所说的副单片机由多个燃气表共用；所说的数据读写装置由多个燃气表共用。

所说的阀门驱动模块由多个燃气表共用；所说的检测装置由多个燃气表共用。

所说的中央集抄器中有接受主单片机的指令向用户发送气量报警信息以及接收处理外部数据的无线通讯模块。

所说的副单片机装有数据存储芯片。

所说的副单片机连接一显示屏。

所说的n个表箱，其中n≥1；所说的m个内置阀门和计量传感器的燃气表，其中m≥1。

在本实用新型中，主单片机起主控作用，负责数据读写操作、信息显示、协调控制各表箱集抄器的工作、通讯处理等。各表箱集抄器有各自的单片机及其外围电路，独立地对各用户进行计量和控制，只有在需要进行数据读写时，主单片机才会和有关的表箱集抄器进行数据交换。因此即使中央集抄器的主单片机、显示装置和数据读写装置等发生故障，各用户的计量仍然照常进行，同样某一表箱集抄器出现故障也不会影响其它的用户，具有很高的可靠性，各表箱集抄器采用有最小单片机系统，功耗很低。

本实用新型具有如下功能：

1、中央集抄器装有一液晶显示器(LCD)，用于显示各种数据，如日历、时钟、用户编号，用户剩余气量、用户购气量等。外接一LED，用于高亮度显示预存气量达限值的用户报警信息。

2、可控制用户燃气表的计量工作，用户采用射频卡(数据读写的其中一种方式)购气；气表正常运行时不显示，以节约电能。用户在数据读写装置处输入数据时，可通过显示装置显示：总用气量、剩余气量、用户购气日期时间、气表的工作状态等。

3、系统设有用户卡和管理卡，每个用户一张用户卡，用于购气等操作。管理卡由管理人员使用，用于燃气表的安装、维护、检查等。所有的卡都经过加密程序，系统在对卡进行操作时要进行严格的认证，可以防止恶意解密等情况。

4、用户的购气量、剩余气量等数据保存在存储芯片(EEPROM)中，在掉电的情况下也可保护数据100年不变，即使其它电路发生故障，只要EEPROM芯片不损坏，数据也不会丢失。

5、数据备份采用冗余方式，即双重备份(单个表箱集抄器有数据备份，中央集抄器也有)，协调工作，可达到非常高的可靠性。

6、欠量报警，当预存气量到达设定值时，通过无线通讯模块，利用现有公众网络，可及时向用户发出气量不足的短信息，燃气公司同时也收到同样的短信息。在没有任何通讯方式的情况下，若某用户气量不足，需要及时购气时，中央集抄器外接LED会在每天的设定时间内滚动闪烁欠量用户的用户名和剩余气量，以提醒过往的用户注意。

7、防止用户恶意破坏功能，当发生燃气表箱门被非法打开时，可以记录发生的情况和时间，通过无线通讯模块及时向燃气公司发出信号。

8、系统耗电很小，仅在用户数据读写时、开关燃气表内置阀门时有一定电能消耗，其它时候耗电极微。在正常情况下由交流电源供电工作，同时有备用电源。正常情况下备用电池处于浮充电状态，交流电源停电后由备用电源供电。

整个系统结构为模块化结构，便于维修和功能升级。

与现有技术相比，本实用新型采用了一种先进的数据读写方式—射频卡操作，非常方便，而且较传统的接触式IC卡有更高的可靠性。由于多块燃气表共用射频卡电路部件、显示部件和可扩展的无线通讯部件，因此有效地降低了每户的成本，多用户集中管理模式，能有效对各个用户燃气表实施监控，阀门掌握在管理者手中，彻底解决“入户难、收费难”问题，同时降低了安装成本，便于后期管理及维护，模块化设计，安装简便。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的电路方框图；

图3为本实用新型的控制信号流程图；

图4为本实用新型的结构示意图；

图5为单个表箱结构示意图；

图6、图7、图8为零件图。

具体实施方式

图1中，主单片机1分别与数据读写装置2、无线通讯模块3、显示装置4、电源26、数据存储芯片27、通讯接口28连接组成一中央集抄器11。主单片机1通过通讯接口28，经信号线5分别与n个表箱12_n内表箱集抄器29_n的通讯接口30_n的副单片机6_n相连，副单片机6_n经检测装置31_n、阀门驱动模块7_n与m个装有内置阀门和计量传感器的燃气表8_n-m连接。副单片机6_n装有数据存储芯片10_n。副单片机6_n连接一显示屏9_n。所说的读写装置2可以采用IC卡或射频卡或音频卡或代码输入操作的读写装置，本实用新型优选采用以射频卡操作的读写装置。

表箱12_n内有表箱集抄器29_n，表箱集抄器29_n副单片机6_n经检测装置31_n、阀门驱动模块7_n与m个装有内置阀门和计量传感器的燃气表8_n-m连接。副单片机6_n装有数据存储芯片10_n，显示屏9_n与副单片机6_n连接。

本实用新型中一个数据读写装置、显示装置、无线通讯模块多个用户共用，有效地降低了成本，无线通讯模块可利用公众网络对用户提供气量报警服务。

整个系统在不工作时，呈休眠状态，功耗很低。中央集抄器，一般情况下安装在室内，容易外接交流电。

图2给出了图1的智能燃气表集中控制装置的一种比较具体的实施方式。

图3显示了图2中的智能燃气表集中控制装置的工作流程图。

图4中，11为中央集抄器，5为信号线，表箱(12₁ 12₂……12_n.)表面开有观察窗13。每一观察窗13对应于各自的燃气表的字轮显示位置，便于用户查验用气量，又方便燃气公司对个燃气表的巡检，了解燃气表的运行情况。

图5中，装有内置阀门和计量传感器的燃气表8的入气口经气表连接件14与进气支管15的出气孔16连接，进气支管15和表箱12外的进气主管17相连，进气主管17和进气支管15之间有球阀18，球阀18装于表箱12外，便于紧急情况下及时切断气源。燃气表8的出气口19与用户相连，燃气表8内装有内置阀门和计量传感器，内置阀门和计量传感器经数据连线20与副单片机6连接，22为电源。气表连接件14为进气支管15上固定的L型紧固件23经紧固螺栓24与气表接头25相连而组成，气表接头25与燃气表8的入气口连接，在气表接头25的进气口处加装O型橡胶圈。

图6、图7中，25为气表接头。

图8中，气表接头25经L型紧固件23与进气支管15连接。

本实用新型的使用说明：

数据读写装置2连接在主单片机1上，它检测到的数据不为0时，经身份验证，指令显示装置4开始工作，如：显示用户姓名、购气量等，并通过信号线5，分配到表箱集抄器29用户数据存储单元上。

副单片机6在设定的时间，备份单个表箱内各个燃气表的数据到数据存储芯片10中。

当表箱集抄器29的检测装置31检测到燃气表的用气数据达到设定的极限值时，向副单片机6发送用户气量报警，副单片机6收到后，经信号线5上传到中央集抄器的主单片机1，主单片机1通过无线通讯模块3连接公众网络向用户发送气量报警信息，并在主单片机1设定的时间内，通过显示装置4滚动显示该用户的姓名及剩余气量，提醒过往用户注意。

当检测装置7检测到用户的预存气量为零时，表箱集抄器29通过阀门驱动模块7关闭燃气表8的阀门。

当数据读写装置2检测到的数据为0时，经主单片机1身份认证后，把连接在副单片机6上的数据存储芯片10中的用户的购气记录、剩余气量等信息通过显示装置4，向用户显示。

管理人员，可通过副单片机6上的操作按键，手动控制表箱内各个燃气表的阀门，并可通过显示屏9，查询存储在数据存储芯片10中各个燃气表的用气数据。

报警

正常情况下，当用户的剩余气量达到设定的极限值时，表箱集抄器开始工作，经信号线，向中央集抄器发出该用户欠量报警指令，中央集抄器收到欠量报警后，通过无线通讯模块利用公众网络向用户发出欠量报警信息。在不具备无线通讯模块下，可在设定的时间内，利用中央集抄器的显示装置，滚动高亮度显示该用户的用气信息，提示过往的用户注意。

购气

用户购气充值后(假设为射频卡)，把射频卡放在中央集抄器的读写装置范围内，中央集抄器开始工作，显示装置显示用户代码、姓名及购气量，中央集抄器开始把气量分配到指定的表箱集抄器的数据存储芯片中的用户气量预存单元。如在阀门开的状态(还有剩余气量时)下，控制电路会自动累计气量。阀门在关闭(气量为0)情况下，会指令控制电路，把阀门打开。

查询

正常情况下，持气量为0的射频卡，在中央集抄器的数据读写装置的读写范围内时，中央集抄器开始工作，显示装置会滚动显示用户代码、姓名、剩余气量、累计气量等信息。

Claims (10)

1、一种智能燃气表集中控制装置，包括中央集抄器和表箱集抄器，其特征在于：中央集抄器包括主单片机(1)、数据读写装置(2)、无线通讯模块(3)，主单片机(1)用于数据读写操作，信息显示、协调控制各个表箱集抄器、通讯处理；所说的表箱集抄器包括副单片机(6)、数据存储芯片(10)、显示屏(9)、检测装置(31)、阀门驱动模块(7)；表箱集抄器主要用于通过信号检测装置(31)对燃气表(8)进行燃气计量，以及在用户预存气量为零时通过阀门驱动模块(7)关闭燃气表(8)的阀门。

2、根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所说的中央集抄器(11)经信号线(5)与n个表箱(12_n)的表箱集抄器(29_n)相连，表箱集抄器(29_n)的副单片机(6_n)经阀门驱动模块(7_n)及检测装置(31_n)与m个装有内置阀门和计量传感器的燃气表(8_n-m)连接；燃气表(8_n-m)的入气口经气表连接件(14)与进气支管(15)的出气孔连接，进气支管(15)与进气主管(17)相连；燃气表(8_n-m)的出气口(19)与用户相连；燃气表(8_n-m)的数据经燃气表(8_n-m)内的计量传感器、表箱集抄器(29_n)的检测装置(31_n)及副单片机(6_n)再经信号线(5)传输至中央集抄器(11)；中央集抄器(11)由主单片机(1)、显示装置(4)、数据读写装置(2)、无线通讯模块(3)、数据存储芯片(27)和通讯接口(28)组成。

3、根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所说的读写装置(2)为IC卡或射频卡或音频卡或代码输入操作的读写装置。

4、根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所说的气表连接件(14)为：进气支管(15)上固定的L型紧固件(23)，经紧固螺栓(24)与气表接头(25)相连，气表接头(25)与燃气表(8)的入气口连接，在气表接头(25)的进气口加装O型橡胶圈，进气支管(15)与进气主管(17)之间装有球阀(18)，球阀(18)装于表箱(12)外。

5、根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所说的副单片机(6_n)由多个燃气表(8_n-m)共用；所说的数据读写装置(2)由多个燃气表(8_n-m)共用。

6、根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所说的阀门驱动模块(7)由多个燃气表(8_n-m)共用；所说的检测装置(31)由多个燃气表(8_n-m)共用。

7、根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所说的中央集抄器(11)中设有接受主单片机的指令向用户发送气量报警信息以及接收处理外部数据的无线通讯模块(3)。

8、根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所说的副单片机(6_n)装有数据存储芯片(10_n)。

9、根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所说的副单片机(6_n)连接一显示屏(9_n)。

10、根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所说的n个表箱(12)，其中n≥1；所说的m个内置阀门和计量传感器的燃气表(8)，其中m≥1。

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