專利名稱：智能燃氣表集中控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種城市管道燃氣的計量控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著城市燃氣事業(yè)的迅速發(fā)展，在燃氣行業(yè)計量、管理中，收費難、管理難的問題日益突出。在現(xiàn)有技術(shù)中，有①傳統(tǒng)式燃氣表，存在的不足是該表只能計量，管理單位無法控制，收費需人工進行，工作量大，效率低，盜氣現(xiàn)象嚴重；②IC卡燃氣表，雖一定程度地解決了入戶難、收費難、管理難的問題，無需上門抄表收費，但也存在如下不足管理單位對燃氣表的運行情況一無所知，有的故障造成電子控制系統(tǒng)部分失效，用戶還能正常用氣；機械計量讀數(shù)與電子讀數(shù)常常不一致，易產(chǎn)生糾紛，難以對燃氣表實施有效監(jiān)控，盜氣現(xiàn)象仍無法控制；燃氣表的戶內(nèi)安裝方式，廚房內(nèi)的水汽對電子控制系統(tǒng)電路腐蝕嚴重；③分體式IC卡表存在的不足是增加了安裝難度，增加了產(chǎn)品成本，IC卡表的控制部分和電源部分在戶內(nèi)，基表及閥門部分在戶外，通過一根電纜連接，若樓層較高，存在信號衰減問題，其開放的讀寫窗口，易受外界攻擊，控制系統(tǒng)失效，難以取證認定，易發(fā)生用氣糾紛，可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作使用方便、可靠性強、能有效對各個用戶燃氣表實施監(jiān)控的智能燃氣表集中控制裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是一種智能燃氣表集中控制裝置，包括中央集抄器和多個表箱集抄器，中央集抄器包括主單片機、數(shù)據(jù)讀寫裝置、無線通訊模塊，主單片機用于數(shù)據(jù)讀寫操作，信息顯示、協(xié)調(diào)控制各個表箱集抄器、通訊處理；表箱集抄器包括副單片機、數(shù)據(jù)存儲芯片、顯示屏、檢測裝置、閥門驅(qū)動模塊；表箱集抄器主要用于通過信號檢測裝置進行燃氣計量以及在用戶預(yù)存氣量為零時通過閥門驅(qū)動模塊關(guān)閉燃氣表內(nèi)的閥門。
智能燃氣表集中控制裝置的中央集抄器經(jīng)信號線與n個表箱的表箱集抄器相連，表箱集抄器的副單片機經(jīng)閥門驅(qū)動模塊及檢測裝置與m個裝有內(nèi)置閥門和計量傳感器的燃氣表連接；燃氣表的入氣口經(jīng)氣表連接件與進氣支管的出氣孔連接，進氣支管與進氣主管相連；燃氣表的出氣口與用戶相連；燃氣表的數(shù)據(jù)經(jīng)燃氣表內(nèi)的計量傳感器、表箱集抄器的檢測裝置及副單片機再經(jīng)信號線傳輸至中央集抄器；中央集抄器由主單片機、顯示裝置、數(shù)據(jù)讀寫裝置、無線通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲芯片和通訊接口組成。
所說的讀寫裝置為IC卡或射頻卡或音頻卡或代碼輸入操作的讀寫裝置。
所說的氣表連接件為進氣支管上固定的L型緊固件，經(jīng)緊固螺栓與氣表接頭相連，氣表接頭與燃氣表的入氣口連接，在氣表接頭的進氣口加裝0型橡膠圈，進氣支管與進氣主管之間裝有球閥，球閥裝于表箱外。所說的副單片機由多個燃氣表共用；所說的數(shù)據(jù)讀寫裝置由多個燃氣表共用。
所說的閥門驅(qū)動模塊由多個燃氣表共用；所說的檢測裝置由多個燃氣表共用。
所說的中央集抄器中有接受主單片機的指令向用戶發(fā)送氣量報警信息以及接收處理外部數(shù)據(jù)的無線通訊模塊。
所說的副單片機裝有數(shù)據(jù)存儲芯片。
所說的副單片機連接一顯示屏。
所說的n個表箱，其中n≥1；所說的m個內(nèi)置閥門和計量傳感器的燃氣表，其中m≥1。
在本實用新型中，主單片機起主控作用，負責數(shù)據(jù)讀寫操作、信息顯示、協(xié)調(diào)控制各表箱集抄器的工作、通訊處理等。各表箱集抄器有各自的單片機及其外圍電路，獨立地對各用戶進行計量和控制，只有在需要進行數(shù)據(jù)讀寫時，主單片機才會和有關(guān)的表箱集抄器進行數(shù)據(jù)交換。因此即使中央集抄器的主單片機、顯示裝置和數(shù)據(jù)讀寫裝置等發(fā)生故障，各用戶的計量仍然照常進行，同樣某一表箱集抄器出現(xiàn)故障也不會影響其它的用戶，具有很高的可靠性，各表箱集抄器采用有最小單片機系統(tǒng)，功耗很低。
本實用新型具有如下功能1、中央集抄器裝有一液晶顯示器(LCD)，用于顯示各種數(shù)據(jù)，如日歷、時鐘、用戶編號，用戶剩余氣量、用戶購氣量等。外接一LED，用于高亮度顯示預(yù)存氣量達限值的用戶報警信息。
2、可控制用戶燃氣表的計量工作，用戶采用射頻卡(數(shù)據(jù)讀寫的其中一種方式)購氣；氣表正常運行時不顯示，以節(jié)約電能。用戶在數(shù)據(jù)讀寫裝置處輸入數(shù)據(jù)時，可通過顯示裝置顯示總用氣量、剩余氣量、用戶購氣日期時間、氣表的工作狀態(tài)等。
3、系統(tǒng)設(shè)有用戶卡和管理卡，每個用戶一張用戶卡，用于購氣等操作。管理卡由管理人員使用，用于燃氣表的安裝、維護、檢查等。所有的卡都經(jīng)過加密程序，系統(tǒng)在對卡進行操作時要進行嚴格的認證，可以防止惡意解密等情況。
4、用戶的購氣量、剩余氣量等數(shù)據(jù)保存在存儲芯片(EEPROM)中，在掉電的情況下也可保護數(shù)據(jù)100年不變，即使其它電路發(fā)生故障，只要EEPROM芯片不損壞，數(shù)據(jù)也不會丟失。
5、數(shù)據(jù)備份采用冗余方式，即雙重備份(單個表箱集抄器有數(shù)據(jù)備份，中央集抄器也有)，協(xié)調(diào)工作，可達到非常高的可靠性。
6、欠量報警，當預(yù)存氣量到達設(shè)定值時，通過無線通訊模塊，利用現(xiàn)有公眾網(wǎng)絡(luò)，可及時向用戶發(fā)出氣量不足的短信息，燃氣公司同時也收到同樣的短信息。在沒有任何通訊方式的情況下，若某用戶氣量不足，需要及時購氣時，中央集抄器外接LED會在每天的設(shè)定時間內(nèi)滾動閃爍欠量用戶的用戶名和剩余氣量，以提醒過往的用戶注意。
7、防止用戶惡意破壞功能，當發(fā)生燃氣表箱門被非法打開時，可以記錄發(fā)生的情況和時間，通過無線通訊模塊及時向燃氣公司發(fā)出信號。
8、系統(tǒng)耗電很小，僅在用戶數(shù)據(jù)讀寫時、開關(guān)燃氣表內(nèi)置閥門時有一定電能消耗，其它時候耗電極微。在正常情況下由交流電源供電工作，同時有備用電源。正常情況下備用電池處于浮充電狀態(tài)，交流電源停電后由備用電源供電。
整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為模塊化結(jié)構(gòu)，便于維修和功能升級。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用了一種先進的數(shù)據(jù)讀寫方式—射頻卡操作，非常方便，而且較傳統(tǒng)的接觸式IC卡有更高的可靠性。由于多塊燃氣表共用射頻卡電路部件、顯示部件和可擴展的無線通訊部件，因此有效地降低了每戶的成本，多用戶集中管理模式，能有效對各個用戶燃氣表實施監(jiān)控，閥門掌握在管理者手中，徹底解決“入戶難、收費難”問題，同時降低了安裝成本，便于后期管理及維護，模塊化設(shè)計，安裝簡便。


圖1為本實用新型的原理圖；圖2為本實用新型的電路方框圖；圖3為本實用新型的控制信號流程圖；圖4為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為單個表箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖6、圖7、圖8為零件圖。
具體實施方式
圖1中，主單片機1分別與數(shù)據(jù)讀寫裝置2、無線通訊模塊3、顯示裝置4、電源26、數(shù)據(jù)存儲芯片27、通訊接口28連接組成一中央集抄器11。主單片機1通過通訊接口28，經(jīng)信號線5分別與n個表箱12n內(nèi)表箱集抄器29n的通訊接口30n的副單片機6n相連，副單片機6n經(jīng)檢測裝置31n、閥門驅(qū)動模塊7n與m個裝有內(nèi)置閥門和計量傳感器的燃氣表8n-m連接。副單片機6n裝有數(shù)據(jù)存儲芯片10n。副單片機6n連接一顯示屏9n。所說的讀寫裝置2可以采用IC卡或射頻卡或音頻卡或代碼輸入操作的讀寫裝置，本實用新型優(yōu)選采用以射頻卡操作的讀寫裝置。
表箱12n內(nèi)有表箱集抄器29n，表箱集抄器29n副單片機6n經(jīng)檢測裝置31n、閥門驅(qū)動模塊7n與m個裝有內(nèi)置閥門和計量傳感器的燃氣表8n-m連接。副單片機6n裝有數(shù)據(jù)存儲芯片10n，顯示屏9n與副單片機6n連接。
本實用新型中一個數(shù)據(jù)讀寫裝置、顯示裝置、無線通訊模塊多個用戶共用，有效地降低了成本，無線通訊模塊可利用公眾網(wǎng)絡(luò)對用戶提供氣量報警服務(wù)。
整個系統(tǒng)在不工作時，呈休眠狀態(tài)，功耗很低。中央集抄器，一般情況下安裝在室內(nèi)，容易外接交流電。
圖2給出了圖1的智能燃氣表集中控制裝置的一種比較具體的實施方式。
圖3顯示了圖2中的智能燃氣表集中控制裝置的工作流程圖。
圖4中，11為中央集抄器，5為信號線，表箱(121122……12n.)表面開有觀察窗13。每一觀察窗13對應(yīng)于各自的燃氣表的字輪顯示位置，便于用戶查驗用氣量，又方便燃氣公司對個燃氣表的巡檢，了解燃氣表的運行情況。
圖5中，裝有內(nèi)置閥門和計量傳感器的燃氣表8的入氣口經(jīng)氣表連接件14與進氣支管15的出氣孔16連接，進氣支管15和表箱12外的進氣主管17相連，進氣主管17和進氣支管15之間有球閥18，球閥18裝于表箱12外，便于緊急情況下及時切斷氣源。燃氣表8的出氣口19與用戶相連，燃氣表8內(nèi)裝有內(nèi)置閥門和計量傳感器，內(nèi)置閥門和計量傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)連線20與副單片機6連接，22為電源。氣表連接件14為進氣支管15上固定的L型緊固件23經(jīng)緊固螺栓24與氣表接頭25相連而組成，氣表接頭25與燃氣表8的入氣口連接，在氣表接頭25的進氣口處加裝O型橡膠圈。
圖6、圖7中，25為氣表接頭。
圖8中，氣表接頭25經(jīng)L型緊固件23與進氣支管15連接。
本實用新型的使用說明數(shù)據(jù)讀寫裝置2連接在主單片機1上，它檢測到的數(shù)據(jù)不為0時，經(jīng)身份驗證，指令顯示裝置4開始工作，如顯示用戶姓名、購氣量等，并通過信號線5，分配到表箱集抄器29用戶數(shù)據(jù)存儲單元上。
副單片機6在設(shè)定的時間，備份單個表箱內(nèi)各個燃氣表的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)存儲芯片10中。
當表箱集抄器29的檢測裝置31檢測到燃氣表的用氣數(shù)據(jù)達到設(shè)定的極限值時，向副單片機6發(fā)送用戶氣量報警，副單片機6收到后，經(jīng)信號線5上傳到中央集抄器的主單片機1，主單片機1通過無線通訊模塊3連接公眾網(wǎng)絡(luò)向用戶發(fā)送氣量報警信息，并在主單片機1設(shè)定的時間內(nèi)，通過顯示裝置4滾動顯示該用戶的姓名及剩余氣量，提醒過往用戶注意。
當檢測裝置7檢測到用戶的預(yù)存氣量為零時，表箱集抄器29通過閥門驅(qū)動模塊7關(guān)閉燃氣表8的閥門。
當數(shù)據(jù)讀寫裝置2檢測到的數(shù)據(jù)為0時，經(jīng)主單片機1身份認證后，把連接在副單片機6上的數(shù)據(jù)存儲芯片10中的用戶的購氣記錄、剩余氣量等信息通過顯示裝置4，向用戶顯示。
管理人員，可通過副單片機6上的操作按鍵，手動控制表箱內(nèi)各個燃氣表的閥門，并可通過顯示屏9，查詢存儲在數(shù)據(jù)存儲芯片10中各個燃氣表的用氣數(shù)據(jù)。
報警正常情況下，當用戶的剩余氣量達到設(shè)定的極限值時，表箱集抄器開始工作，經(jīng)信號線，向中央集抄器發(fā)出該用戶欠量報警指令，中央集抄器收到欠量報警后，通過無線通訊模塊利用公眾網(wǎng)絡(luò)向用戶發(fā)出欠量報警信息。在不具備無線通訊模塊下，可在設(shè)定的時間內(nèi)，利用中央集抄器的顯示裝置，滾動高亮度顯示該用戶的用氣信息，提示過往的用戶注意。
購氣用戶購氣充值后(假設(shè)為射頻卡)，把射頻卡放在中央集抄器的讀寫裝置范圍內(nèi)，中央集抄器開始工作，顯示裝置顯示用戶代碼、姓名及購氣量，中央集抄器開始把氣量分配到指定的表箱集抄器的數(shù)據(jù)存儲芯片中的用戶氣量預(yù)存單元。如在閥門開的狀態(tài)(還有剩余氣量時)下，控制電路會自動累計氣量。閥門在關(guān)閉(氣量為0)情況下，會指令控制電路，把閥門打開。
查詢正常情況下，持氣量為0的射頻卡，在中央集抄器的數(shù)據(jù)讀寫裝置的讀寫范圍內(nèi)時，中央集抄器開始工作，顯示裝置會滾動顯示用戶代碼、姓名、剩余氣量、累計氣量等信息。
權(quán)利要求1.一種智能燃氣表集中控制裝置，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單片機(1)、數(shù)據(jù)讀寫裝置(2)、無線通訊模塊(3)，主單片機(1)用于數(shù)據(jù)讀寫操作，信息顯示、協(xié)調(diào)控制各個表箱集抄器、通訊處理；所說的表箱集抄器包括副單片機(6)、數(shù)據(jù)存儲芯片(10)、顯示屏(9)、檢測裝置(31)、閥門驅(qū)動模塊(7)；表箱集抄器主要用于通過信號檢測裝置(31)對燃氣表(8)進行燃氣計量，以及在用戶預(yù)存氣量為零時通過閥門驅(qū)動模塊(7)關(guān)閉燃氣表(8)的閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所說的中央集抄器(11)經(jīng)信號線(5)與n個表箱(12n)的表箱集抄器(29n)相連，表箱集抄器(29n)的副單片機(6n)經(jīng)閥門驅(qū)動模塊(7n)及檢測裝置(31n)與m個裝有內(nèi)置閥門和計量傳感器的燃氣表(8n-m)連接；燃氣表(8n-m)的入氣口經(jīng)氣表連接件(14)與進氣支管(15)的出氣孔連接，進氣支管(15)與進氣主管(17)相連；燃氣表(8n-m)的出氣口(19)與用戶相連；燃氣表(8n-m)的數(shù)據(jù)經(jīng)燃氣表(8n-m)內(nèi)的計量傳感器、表箱集抄器(29n)的檢測裝置(31n)及副單片機(6n)再經(jīng)信號線(5)傳輸至中央集抄器(11)；中央集抄器(11)由主單片機(1)、顯示裝置(4)、數(shù)據(jù)讀寫裝置(2)、無線通訊模塊(3)、數(shù)據(jù)存儲芯片(27)和通訊接口(28)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所說的讀寫裝置(2)為IC卡或射頻卡或音頻卡或代碼輸入操作的讀寫裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于所說的氣表連接件(14)為進氣支管(15)上固定的L型緊固件(23)，經(jīng)緊固螺栓(24)與氣表接頭(25)相連，氣表接頭(25)與燃氣表(8)的入氣口連接，在氣表接頭(25)的進氣口加裝O型橡膠圈，進氣支管(15)與進氣主管(17)之間裝有球閥(18)，球閥(18)裝于表箱(12)外。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于所說的副單片機(6n)由多個燃氣表(8n-m)共用；所說的數(shù)據(jù)讀寫裝置(2)由多個燃氣表(8n-m)共用。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于所說的閥門驅(qū)動模塊(7)由多個燃氣表(8n-m)共用；所說的檢測裝置(31)由多個燃氣表(8n-m)共用。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于所說的中央集抄器(11)中設(shè)有接受主單片機的指令向用戶發(fā)送氣量報警信息以及接收處理外部數(shù)據(jù)的無線通訊模塊(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于所說的副單片機(6n)裝有數(shù)據(jù)存儲芯片(10n)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于所說的副單片機(6n)連接一顯示屏(9n)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于所說的n個表箱(12)，其中n≥1；所說的m個內(nèi)置閥門和計量傳感器的燃氣表(8)，其中m≥1。
專利摘要一種智能燃氣表集中控制裝置，包括中央集抄器和多個表箱集抄器，中央集抄器包括主單片機、數(shù)據(jù)讀寫裝置、無線通訊模塊，中央集抄器經(jīng)信號線與n個表箱的表箱集抄器相連，表箱集抄器的副單片機經(jīng)閥門驅(qū)動模塊及檢測裝置與m個裝有內(nèi)置閥門和計量傳感器的燃氣表連接；燃氣表的入氣口經(jīng)氣表連接件與進氣支管的出氣孔連接，進氣支管與進氣主管相連；燃氣表的出氣口與用戶相連；燃氣表的數(shù)據(jù)經(jīng)燃氣表內(nèi)的計量傳感器、表箱集抄器的檢測裝置及副單片機再經(jīng)信號線傳輸至中央集抄器。本實用新型采用多用戶集中管理模式，能有效對各個用戶燃氣表實施監(jiān)控，閥門掌握在管理者手中，徹底解決“入戶難、收費難”問題，同時降低了安裝成本，便于后期管理及維護。
文檔編號G08C17/02GK2700977SQ20042008785
公開日2005年5月18日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月23日
發(fā)明者陳圣勇, 鄒建軍, 李斌 申請人:陳圣勇, 鄒建軍, 李斌