物聯網信息化管理安全燃氣表的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種計量燃氣用表，尤其是涉及一種物聯網信息化管理安全燃氣表，具體的是一種將該表具的計量管理、繳費管理、燃氣故障報警、表具故障在線診斷等內容通過物聯網專網通訊與燃氣管理云平臺實現實時在線管理。
【背景技術】
[0002]物聯網信息化管理安全燃氣表是傳統燃氣表技術與當今物聯網通訊網絡及計算機軟件技術相結合電子產品。與傳統膜式燃氣表、IC卡智能燃氣表、無線遠傳表(或帶IC卡無線遠傳表)等預付費燃氣表相比，其主要優勢是采用物聯網專有通訊網絡、配合燃氣公司監管表具使用的可追溯性、在線遠程控制功能、在線繳費功能、在線查詢功能。該技術性能可靠，使用便捷，配合燃氣管理云平臺實現用戶充值繳費自動化、故障報修自動化、安全報警自動化、氣價結構更新自動化、計量器具管理自動化等功能，成為城市燃氣計量產品網絡化的新方向。
[0003]早期的膜式燃氣表、IC卡智能燃氣表、無線遠傳表等預付費燃氣表由于在管理上、控制系統設計上、安全防護上存在一定的缺陷，這些缺陷表現在以下幾個方面:
[0004]①膜式燃氣表即傳統表。在管理上需要人工上門抄表、無法控制用戶用氣、氣價結構執行不能夠及時調整等問題；
[0005]②IC卡智能燃氣表、無線遠傳表(或帶IC卡無線遠傳表)需要使用者經常性的更換電池、表具受安裝環境影響嚴重；
[0006]③IC卡智能燃氣表只是簡單的實現先繳費后使用的預付費功能，氣價結構執行不能夠及時調整；
[0007]④IC卡智能燃氣表其IC卡本身容易被相關IC卡復制器復制，造成控制程序紊亂，其安全性無法保障；
[0008]⑤無線遠傳表(或帶IC卡無線遠傳表)其通訊距離短、安裝環境對信號影響較大，需借助集中器和管理平臺體統通訊，維護成本高；
[0009]⑥IC卡智能燃氣表、無線遠傳表(或帶IC卡無線遠傳表)沒有燃氣泄漏關閥功能，使用安全得不到保障；
[0010]⑦IC卡智能燃氣表、無線遠傳表(或帶IC卡無線遠傳表)管理系統軟件結構簡單，繳費方式不靈活等因素無法滿足燃氣公司日益發展的需求；
[0011]@根據1^577-2012《膜式燃氣表》計量檢定規程7.5的要求，傳統膜式燃氣表、1〇卡智能燃氣表、無線遠傳表(或帶IC卡無線遠傳表)無法滿足計量管理監督部門對日益增長的計量器具管理。
[0012]以上問題成為近年來IC卡智能燃氣表技術發展的頑疾，至今沒有一整套相關行之有效的解決方案。

【發明內容】

[0013]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種物聯網信息化管理安全燃氣表，其整體設計全密封達到I P65防護等級不受安裝環境影響、用戶繳費方式多樣化無須持I C卡充值繳費、燃氣管理云平臺實時在線檢測燃氣表使用情況，主動發送燃氣泄漏報警關閥控制、實時更新氣價結構、物聯網專屬通訊網絡受外界干擾小維護成本低的特點、配合計量管理監督部門統一管理燃氣計量器具。
[0014]本實用新型的目的是這樣實現的:一種物聯網信息化管理安全燃氣表，它包括鋰電池和單片機以及與單片機相應接口連接的物聯網通訊控制電路、數據存儲器、液晶顯示單元電路、電機閥控制單元電路、燃氣泄漏檢測單元電路、線性電壓檢測電路、線性穩壓電路、流量檢測電路、自主喚醒電路、大功率儲能電容及聲光提示電路;數據存儲器通過I2C通訊方式與單片機進行數據傳輸，物聯網通訊控制電路采用中移動物聯網模塊M6310與單片機雙向通訊，計量檢測電路與單片機的輸入端相連提供計量脈沖信號，液晶顯示單元電路與單片機的輸出端相連并外接顯示器，線性電壓檢測電路、線性穩壓電路、大功率儲能電容和電機閥控制單元電路之間串聯。
[0015]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0016]1、為保證控制系統低功耗，延長電池使用壽命，控制系統在單片機選型、物聯網通訊控制電路、數據存儲單元、液晶屏顯示單元、燃氣泄漏檢測單元、電源電壓檢測單元及電機閥驅動單元等部分充分考慮到功耗因數，并提出解決辦法，結合單片機軟件程序設計，將控制系統處于休眠狀態時處于低功耗運行狀態、物聯網通訊控制電路處于休眠狀態。通過上述措施，本系統實際靜態功耗小于20μΑ (微安)，高容量鋰電池使用壽命可達10年，并在實際使用過程中已達到上述技術指標。
[0017]2、物聯網通訊控制電路通過物聯網專網通道采用T C P/U D P通訊方式主動將表具計量數據、表具狀態等信息發送到燃氣管理云平臺。燃氣管理云平臺根據業務操作流程將返回表具的信息通過物聯網專網通道傳輸到表具控制系統中并執行相關充值、開關閥們、氣價更新、校時等功能。
[0018]3、本控制系統通過線性電壓檢測實時監測電壓值將最低工作電壓值信號給單片機和電機閥驅動電路，且燃氣泄漏檢測單元電路將檢測到的燃氣泄漏信號通過單片機將關閥作為程序第一優先級執行關閥動作。在控制系統的結構上更加可靠。
[0019]4、表具整體設計全密封，達到I P 65防護等級不受安裝環境影響。控制系統經過嚴格的老化試驗及環氧樹脂灌封工藝，有效杜絕環境因素對控制系統的破壞。
[0020]5、在電子元件的選擇上采用工業級元件，整體控制系統在高低溫環境下都能夠正常運行。
[0021]6、整體控制系統考慮到生產、檢測過程中的要求，采用模塊化設計，在整個過程中操作簡便、合理，更大程度上降低成本和提高生產效率，達到規模化生產要求。在產品售后方面也充分考慮到程序軟件升級換代的簡易性和可操作性。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]參見圖1，本實用新型涉及一種物聯網信息化管理安全燃氣表，包括高容量鋰電池、低功耗單片機、物聯網通訊控制電路、數據存儲器、液晶顯示單元電路、電機閥控制單元電路、燃氣泄漏檢測單元電路、線性電壓檢測電路、線性穩壓電路、流量檢測電路、自主喚醒電路、大功率儲能電容及聲光提不電路。
[0024]鋰電池是所有控制系統正常工作的保障，采用高容量、高功率鋰電池。
[0025]單片機是控制系統的核心單元，所有信號的處理、接收、數據運算及控制指令的發出都由其完成。本系統MC9S08LL8單片機是飛思卡爾基于HCS08核的8位單片機，此單片機具有極低功耗，內置LCD驅動及豐富的外圍接口。工業級環境要求設計，完全適合IC卡燃氣表產品的設計要求。
[0026]數據存儲器(EEPROM)是用來存儲IC卡卡號、密碼、氣量值、狀態標志及相關用戶信息，它通過I2C通訊方式與單片機進行數據傳輸。該系統選用的EEPROM其工作電壓1.8V~5V可選，可將數據保存100年，可以有100萬次的寫入和擦除。
[0027]物聯網通訊控制電路采用中移動物聯網模塊M6310，M6310模塊是一款工業級的兩頻段GSM/GPRS無線模塊。其工作頻段是:GSM900MHz和DCSl 800MHz，提供GPRS數傳、GSM短信業務。MC9S08LL8單片機控制M6310模塊將表具狀態信息傳輸到后臺云管理系統，實現雙向通訊。
[0028]計量檢測電路的功能主要是為單片機提供計量脈沖信號，其信號的發出是由霍爾元件的通斷完成，其設計思想包括防抖動技術，消除信號源的干擾。單片機在接收到磁防護信號后將數據及時保存到EEPROM后，關閉電機閥，發出報警指令。單片機根據計量脈沖信號的時間差判斷是否有超流量故障，單片機根據計量脈沖信號的持續時間長度判斷是否有燃氣泄漏故障，單片機根據故障將數據及時保存到EEPROM后，關閉電機閥，發出報警指令。
[0029]液晶屏顯示器采用低功耗LCD顯示器，可直觀顯示99999.9m3的氣量信息(或99999.99元的余額信息)和“余量”、“故障”、“欠壓” “讀卡X、入”、“竊用”、“閥開”、“閥關”、“余額”、電量標記等提示信息。液晶屏顯示單元在單片機休眠狀態下顯示整體功耗也只有ΙΟμΑ(微安)。
[0030]線性電壓檢測單元通過單片機低電壓檢測電路LVI當外部輸入電壓低于系統檢測設定值時，單片機執行保存EEPROM數據，執行關閥及提示信息指令，并將低電壓報警信息通過Μ6310模塊發送到云管理平臺。
[0031]電機閥控制單元電路的主要功能是接收單片機發出的開關閥門的指令。該單元的優勢是采用集成的直流電機驅動芯片控制電機閥，其輸出電流達到500mA，且集成度高，比一般靠分立元件設計的關閥電路可靠。
[0032]聲光提示電路的功能主要是用戶操作或者表具工作時發出聲音和燈光提示，告知用戶表具的狀態。
[0033]大功率儲能電容單元用可充電式法拉電容，在M6310模塊、開關閥門及關機數據保存過程中提供穩定的電壓和足夠的電流釋放。
[0034]自主喚醒電路于安全開閥使用。當表具余額或余量為O時，表具自動關閉閥門，用戶置營業廳或網上支付氣款后，表具閥門不會自動打開，需要用戶使用開閥感應卡在表具上識別后方可正常開閥。
[0035]線性穩壓電路提供給大功率儲能電容M6310模塊穩定的電壓，保障系統的正常運行。
[0036]主要技術參數:
[0037]1、電源電壓:DC 3.6V，2.4Ah
[0038]2、閥門工作電壓:DC 3.3V
[0039]3、閥門工作電流:小于200mA
[0040]4、開關閥門時間:小于500mS[0041 ]5、整體靜態工作電流:小于20μΑ
[0042]6、物聯網通訊模塊通訊時間:小于24S
[0043]7、物聯網通訊模塊通訊最大工作電流:2Α，12S
[0044]8、電源檢測電壓值:3.6￥、3.2￥、3.0￥
[0045]9、工作環境溫度:-20°C~+85°C。
【主權項】
1.一種物聯網信息化管理安全燃氣表，其特征在于:它包括鋰電池和單片機以及與單片機相應接口連接的物聯網通訊控制電路、數據存儲器、液晶顯示單元電路、電機閥控制單元電路、燃氣泄漏檢測單元電路、線性電壓檢測電路、線性穩壓電路、流量檢測電路、自主喚醒電路、大功率儲能電容及聲光提示電路;數據存儲器通過I2C通訊方式與單片機進行數據傳輸，物聯網通訊控制電路采用中移動物聯網模塊M6310與單片機雙向通訊，計量檢測電路與單片機的輸入端相連提供計量脈沖信號，液晶顯示單元電路與單片機的輸出端相連并外接顯示器，線性電壓檢測電路、線性穩壓電路、大功率儲能電容和電機閥控制單元電路之間串聯。
【專利摘要】本實用新型涉及一種物聯網信息化管理安全燃氣表，其特征在于：它包括鋰電池和單片機以及與單片機相應接口連接的物聯網通訊控制電路、數據存儲器、液晶顯示單元電路、電機閥控制單元電路、燃氣泄漏檢測單元電路、線性電壓檢測電路、線性穩壓電路、流量檢測電路、自主喚醒電路、大功率儲能電容及聲光提示電路。本實用新型能主動發送燃氣泄漏報警關閥控制、實時更新氣價結構、物聯網專屬通訊網絡受外界干擾小維護成本低的特點、配合計量管理監督部門統一管理燃氣計量器具。
【IPC分類】G01F1/00
【公開號】CN205120170
【申請號】CN201520903264
【發明人】吳恒京, 張俊
【申請人】江蘇中威智能設備有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月14日