一种多功能的智能燃气表的制作方法

本实用新型涉及物联网领域，特别涉及一种多功能的智能燃气表。

背景技术：

随着物联网的发展，越来越多的仪表设备接入到网络中，便于统一管理，节省了大量的人力及物力。

天然气作为一种燃烧能源，已经较为广泛地应用到人们的日常生活当中，现有的燃气表虽然可以通过物联网模块来实现远程抄表，但无法监控燃气炉的运行状况，且当发生紧急状况时无法进行远程的关断控制。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种多功能的智能燃气表，能够采集燃气炉周围的图像信号及周围的燃气浓度，并在发生异常时可以关闭阀门，实现无人监管。

根据本实用新型的第一方面实施例的多功能的智能燃气表，包括：控制单元；图像采集单元，与所述控制单元电性连接，用于采集燃气炉周围的图像信号，并将所述图像信号传递给所述控制单元；检测单元，与所述控制单元电性连接，用于检测空气中的燃气浓度信息，并将所述燃气浓度信息传递给所述控制单元；抄表单元，与所述控制单元电性连接，所述抄表单元与燃气表的表盘机械连接，用于读取燃气用量，并将所述燃气用量传递给所述控制单元；通讯单元，与所述控制单元电性连接，用于进行对外通讯；阀门驱动单元，分别与所述控制单元及阀门电性连接，用于驱动所述阀门的开启及关闭；电源单元，用于为所述控制单元、图像采集单元、检测单元、抄表单元、通讯单元及阀门驱动单提供电能，其中所述控制单元可以根据所述图像信号及所述燃气浓度信息监控燃气炉的运行状态。

根据本实用新型实施例的多功能的智能燃气表，至少具有如下有益效果：图像采集单元可以拍摄燃气炉周围的图像信号，并将图像信号传递给控制单元进行分析。同时检测单元可以检测燃气炉周围的燃气浓度，并将燃气浓度信息反馈给控制单元。当燃气浓度超标或图像信号中出现异常火焰时，控制单元通过通讯单元发送警示信息给服务器，并在必要时可以通过阀门驱动单元驱动阀门关闭，保证燃气炉的安全。根据上述技术方案的多功能的智能燃气表，可以实现无人安全监管，提高燃气使用的安全性。

根据本实用新型的一些实施例，所述图像采集单元包括一个200万像素的摄像头。

根据本实用新型的一些实施例，所述检测单元包括天然气传感器。

根据本实用新型的一些实施例，所述抄表单元包括光电传感器，所述光电传感器的发射端或者接收端设置于所述表盘上，所述光电传感器的另一端设置于所述燃气表上，所述表盘每旋转一圈，所述发射端和接收端对齐一次，所述接收端与所述控制单元电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述通讯单元包括gprs模块、nb-iot模块及lora模块中的至少一个，所述gprs模块、nb-iot模块及lora模块分别与所述控制单元电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述阀门驱动单元包括直流电机驱动芯片，所述直流电机驱动芯片的输入端与所述控制单元电性连接，所述直流电机驱动芯片的输出端与所述阀门电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电源单元包括：所述电源单元包括：电池充电控制电路，与太阳能充电板及充电电池电性连接，用于控制所述充电电池的充电及放电；电源转换电路，与所述电池充电控制电路的输出端电性连接，用于将所述充电电池输出的电压进行电压转换。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池充电控制电路包括cn3763芯片，所述电源转换电路第一转换电路、第二转换电路以及参考电压电路，所述第一转换电路的输入端与所述电池充电控制电电性连接，所述第二转换电路的输入端与所述第一转换电路的输出端电性连接，所述参考电压电路的输入端与所述第一转换电路的输出端电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，还包括蜂鸣单元及显示单元，所述蜂鸣单元及所述显示单元分别与所述控制单元电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述控制单元包括mpu及若干个扩展存储器，若干所述扩展存储器分别与所述mpu电性连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的结构框图；

图2为本实用新型实施例的控制单元的电路原理图；

图3为本实用新型实施例的图像采集单元的电路原理图；

图4为本实用新型实施例的天然气传感器的接口电路的原理图；

图5为本实用新型实施例的抄表单元的电器原理图；

图6为本实用新型实施例的nb-iot模块的接口电路的原理图；

图7为本实用新型实施例的gprs模块和lora模块的接口电路的原理图；

图8为本实用新型实施例的直流电机驱动芯片及其外围电路的原理图；

图9为本实用新型实施例的电池充电控制电路及第一转换电路的电路原理图；

图10为本实用新型实施例的第二转换电路的电路原理图；

图11为本实用新型实施例的参考电压电路的电路原理图；

图12为本实用新型实施例的蜂鸣单元的电路原理图。

附图标记：

控制单元100，

图像采集单元200，

检测单元300，天然气传感器接口电路310，

抄表单元400，

通讯单元500，nb-iot模块接口电路510，gprs模块和lora模块的接口电路520，

阀门驱动单元600，直流电机驱动芯片610，

电池充电控制电路700，第一转换电路710，第二转换电路720，参考电压电路730。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，根据本实用新型实施例的多功能的智能燃气表，包括控制单元100、图像采集单元200、检测单元300、抄表单元400、通讯单元500、阀门驱动单元600及电源单元。其中图像采集单元200、检测单元300、抄表单元400、通讯单元500及阀门驱动单元600均与控制单元100电性连接。图像采集单元200用于采集燃气炉周围的图像信号，并将图像信号传递给控制单元100，检测单元300用于检测空气中的燃气浓度信息，并将燃气浓度信息传递给控制单元100。抄表单元400与燃气表的表盘机械连接，通过表盘旋转角度读取燃气用量，并将燃气用量通过通讯单元500传递给服务器。通讯单元500用于与服务器通讯，传递燃气炉的状态信息及燃气用量。阀门驱动单元600与阀门电性连接，控制单元100可以在紧急情况下通过阀门驱动单元600控制阀门开启或关闭。电源单元用于为控制单元100、图像采集单元200、检测单元300、抄表单元400、通讯单元500及阀门驱动单元600提供电能。根据上述技术方案的多功能的智能燃气表，控制单元100可以通过图像采集单元200采集到的燃气炉周围的图像信号判断是否有人看管燃气炉，并判断燃气炉的火焰是否正常，若检测到燃气炉旁无人看管且燃气炉的火焰异常时，可以通过阀门驱动单元600控制关闭阀门，并通过通讯单元500向服务器发出警示信息。控制单元100还可以通过检测单元300检测空气中的燃气浓度，当浓度异常时可以关闭阀门，并向服务器发出报警信息。根据上述技术方案的多功能的智能燃气表，可以实现对燃气炉的无人看管，并在紧急情况时可以关闭阀门并向服务器发出警示信息，提高燃气使用的安全性。

参照图9至图11，在一些实施例中，电源单元包括电池充电控制电路700及电源转换电路。电池充电控制电路700与太阳能充电板及充电电路电性连接，可以控制充电电池的充电及放电，充电电池可以通过太阳能充电板进行充电，避免更换电池。电源转换电路与电池充电控制电路700电性连接，将充电电池放出的电能转化为其他规格的电能，供控制单元100、图像采集单元200、检测单元300、抄表单元400、通讯单元500及阀门驱动单元600等使用。

下面参考图1至图12以一个具体的实施例详细描述根据本实用新型实施例的多功能的智能燃气表。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。

参照图3至图5，在本实施例中，图像采集单元200包括一个200万像素的摄像头ov2640，ov2640的引脚分别连接通用控制单元100的通用输入输出引脚。检测单元300包括一个天然气传感器，天然气传感器通过如图4所示的天然气传感器接口电路310与控制单元100连接，天然气传感器连接接口j1，天然气传感器的模拟量aout输出到控制单元100的第22引脚，向控制单元100反馈空气中的天然气浓度。抄表单元400包括光电传感器，抄表单元400的电路原理图如图5所示，光电传感器的发射端设置在燃气表的表盘上，光电传感器的接收端固定设置在燃气表上，当表盘在燃气的推动下旋转一周时，期间光电传感器的发射端与接收端对齐一次。光电传感器的发射端与接收端对齐一次时，接收端向控制单元100发射一个脉冲信号，控制单元100可以通过计算脉冲信号的个数来计算出燃气用量。光电传感器的接收端q2将脉冲信号送至控制单元100的第116引脚。

参照图6及图7，在本实施例中，通讯单元500包括nb-iot(窄带物联网)模块、lora模块及gprs模块分别与控制单元100连接。nb-iot模块、lora模块及gprs模块用于与服务器通讯，传递燃气用量及警示信息等。用于连接nb-iot模块的nb-iot模块接口电路510及用于连接gprs模块的gprs模块和lora模块的接口电路520分别如图6及图7所示，nb-iot模块由mp2303adn芯片单独提供3.8v的电能，mp2303adn芯片的输入端与电源充放电控制电路电性连接。mp2303adn芯片的使能信号nben由控制单元100的第26引脚提供，nb-iot模块连接接口j4，其读写引脚及控制引脚分别连接控制单元100的第36、37、27及28引脚。gprs模块与lora模块共用接口j2，gprs模块及lora模块的读写信号及控制信号分别连接控制单元100的第69、70、101及102引脚。

参照图8，在本实施例中，采用的阀门可由直流电机驱动开启及关闭，相应地，阀门驱动单元600包括直流电机驱动芯片610及其外围电路。在本实施例中，直流电机驱动芯片选用a4950芯片，a4950芯片的第2引脚及第3引脚分别连接控制单元100的第46及47引脚。a4950芯片的第8引脚和第6引脚通过接口j5连接阀门的直流电机。

参照图9至图11，在本实施例中，电池充电控制电路700由cn3763芯片及其外围电路组成，cn3763芯片的第9引脚通过接口j3连接太阳能充电板，cn3763芯片的第7引脚连接充电电池，cn3763芯片的第3引脚及第4引脚分别连接控制单元100的第18引脚及19引脚，用于反馈充电电池的充电状态。电源转换电路包括由mp2393adn芯片及其外围电路组成的第一转换电路710、由ams1117芯片及其外围电路组成的第二转换电路720及rf30330及其外围电路组成的参考电压电路730。mp2393adn芯片的第2引脚连接电池充电控制电路700的输出端，将充电电池的电能转化为5v的电能并从第3引脚输出。ams1117芯片的第3引脚接收第一转换电路710输出的5v电能并将其转化为3.3v电能并从第2引脚输出。ref3033芯片的1引脚接收第一转换电路710输出的5v电能并将其转化为参考电压从第2引脚输出。

在本实施例中，多功能的智能燃气表还包括蜂鸣单元及显示单元，两者分别与控制单元100电性连接。其中蜂鸣单元的电路原理图如图12所示，包括三级管q4及扬声器，三级管q4的基极通过电阻r37连接控制单元100的第21引脚，三级管q4的发射极接地，三级管q4的集电极通过二极管d5连接第二转换电路720输出的3.3v电能，扬声器b1并联于二极管d5的两端，二极管d5的负极还通过电容c66接地。在本实施例中，显示单元包括一个液晶显示屏，液晶显示屏的引脚与控制单元100的通用输入输出引脚连接。在本实施例中，控制单元100的34及35引脚还分别连接两个按键。

参照图2，在本实施例中，控制单元100包括一个mpu及其外围电路，mpu选用stm32f407zgt6芯片。在本实施例中，mpu还连接有两个扩展存储器用于扩展存储空间，两个扩展存储器分别选用8位的静态ram存储器is62wv51216及16位的串行存储器w25q16bv。

根据本实用新型实施例的多功能的智能燃气表，可以通过图像采集单元获取燃气炉周围的图像信号，并从图像信号中判断是否有人看管及燃气炉的火焰是否正常来实现对燃气炉的无人看管。同时检测单元可以获取空气中的燃气浓度，当燃气浓度过高或者图像采集单元采集到火焰异常且图像采集单元的视野范围内无人时可以通过阀门驱动单元驱动阀门关闭，并通过通讯单元向服务器发送报警信息，提高燃气的使用安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。