一种基于双模块的智能物联网燃气表的制作方法

1.本发明涉及一种智能物联网燃气表，尤其涉及一种基于双模块设计的智能物联网燃气表。


背景技术：

2.随着人们生活水平提高，人们对于燃气表智能化要求越来越高。传统上的智能物联网燃气表，采用单个微处理器，微处理器既要实现流量计量、用量储存等计量功能，又需要实现液晶显示、数据通讯、付费结算和异常监控等功能。燃气表安装运行中时而发生需求变更的情况，如数据类型、结算方式、控制方式等变化，导致需要对现场表具程序进行现场升级或远程升级。然而，进行程序升级有可能给燃气表稳定性、可靠性、安全性带来影响，这样的结果显然有悖于一个经过型式批准法制计量器的合规性与合法性。而本发明：双模块（mcu）智能物联网燃气表由双智能模块（mcu）构成，将法制计量功能独立。法制计量模块（计量mcu）包括、mcu，存储器，存有瞬间流量、累计流量等计量数据，硬件时钟rtc模块、时钟电池、通讯接口、阀门模块等可以独立运行并用于法制计量，且不能在出厂后通过现场或者远程进行参数设置和软件程序升级；管理模块(管理mcu）包括管理mcu、存储器、esam模块、红外接口、通讯模块等，当管理功能发生变化时、该模块可以软件现场或远程升级。本发明将智能物联网燃气表的法制计量功能与管理功能通过两个仅有通讯连接的独立模块(mcu)来实现，即满足了作为法制计量器具合法合规的要求，又可以满足随着社会发展智能物联网燃气在10年的使用周期内修改完善管理及安全的社会需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种基于双模块设计的智能燃气表，即法制计量模块（计量mcu）和管理模块(管理mcu）设计的智能物联网燃气表。本发明既保证了燃气表计量部分合法、合规性和计量的稳定性和安全性，同时又满足了社会发展对表具管理和安全功能的需求。
4.本发明通过下述技术方案得以实现：一种双模块的智能物联网燃气表，包括法制计量模块(计量mcu)和功能管理模块(管理量mcu)、燃气表、外壳、电池；法制计量模块(计量mcu)由mcu、计量存储器、时钟模块、时钟电池、通讯接口构成，其通讯设有验证口令，只有在生厂商厂内可以设置生产参数，出厂后用户及燃气运营商都无法更改；管理模块(管理mcu）包括管理mcu、存储器、esam模块、红外接口、通讯模块、阀门模块等，当用户功能发生变化时、该模块可以软件现场或远程升级；法制计量模块(计量mcu)和功能管理模块(管理量mcu)加上燃气表、阀门、电池及外壳构成一个完整的智能物联网燃气表；此智能物联网燃气表的法制计量模块（计量mcu）由计量模块对流量进行检测，检测的数据通过串行接口与计量mcu进行数据交互、处理，再通过数据接口发送数据到存储模块，并通过存储模块进行数据存储，完成智能物联网燃气表的计量功能；时钟模块完成法制
计量模块（计量mcu）的计时功能；通过一个数据接口与通讯模块完成智能物联网燃气表的数据传输功能；计时功能通过管理mcu通过数据接口接收通讯模块中的外部下行校时命令，并通过串行通信接口对法制计量模块（计量mcu）进行校时操作；由管理mcu按照采集周期通过串行通信接口对法制计量模块（计量mcu）进行计量数据采集，再通过数据接口发送数据到存储模块，并通过存储模块进行数据在管理模块(管理mcu）内的存储；如果燃气表为表端计费的表具，将涉及到esam模块，管理mcu通过串行数据接口、esam模块及程序完成表端计费功能；一种基于双芯设计的智能物联网燃气表,其特征在于: 由法制计量模块(计量mcu)和功能管理模块(管理mcu）、燃气表、电池、外壳构成；本发明的特征在于，双模块智能超声燃气表的计量功能与管理功能、分别由法制计量模块(计量mcu)和管理模块(计量mcu）实现；本发明的特征在于：法制计量模块(计量mcu）与管理模块(计量mcu）之间通过串行通讯接口进行数据交互；数据通讯协议可以使用工业级modbus标准协议，也可以是私有协议；本发明的特征在于：法制计量模块(计量mcu)有独立的mcu、存储器、实时时钟、存储、测量瞬间流量、累计流量等数据；本发明的特征在于，此智能物联网燃气表的功能管理模块由管理mcu、存储器、esam、显示电路、红外接口、通讯模块、阀门驱动电路、电源管理电路、管理软件构成、也可以由单一芯片实现上述功能；本发明的特征还在于，由上所述、双模块智能物联网燃气表中法制计量模块与功能管理理模块由至少2个独立的mcu构成；本发明的特征还在于，其法制计量模块(计量mcu)与管理功能模块(计量mcu)随着技术的的发展与进步可以实现由一个芯片实现法制计量模块全部功能，同样也可以实现由一个单一芯片实现管理模块的全部功能从而降低成本。
5.本发明的有益效果本发明的双模块智能物联网燃气表采用法制计量模块(计量mcu)与管理功能模块(计量mcu)双模块设计，避免了因需求变更需程序本地或远程升级时给燃气表稳定性、可靠性、安全性带来影响，保证了法制计量器的合规性与合法性；又可以满足随着社会发展智能物联网燃气在10年的使用周期内修改完善管理及安全的社会需求。
附图说明
6.图1本发明结构示意图；图2本发明的计量模块结构图；图3本发明的管理模块结构图；图1中标注：双模块智能物联网燃气表1、法制计量模块（计量mcu）2、管理模块(管理mcu）3、数据监控中心4。
具体实施方式
7.下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。本实施例以本发明技术方案
为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
8.双模块智能物联网燃气表1由法制计量模块（计量mcu）2和管理模块(管理mcu）3两部分构成；法制计量模块（计量mcu）2完成计量部分工作；管理模块(管理mcu）3完成功能性工作。法制计量模块（计量mcu）2和管理模块(管理mcu）3之间通过串行数据接口进行数据通讯，数据通讯协议可以使用工业级modbus标准协议，也可以使用私有协议。双模块智能物联网燃气表的表端数据通过管理模块(管理mcu）3经过无线网络传输到数据监控中心4。法制计量模块（计量mcu）2采用锂电池供电。管理模块(管理mcu）3采用碱电池或锂电池供电。
9.法制计量模块（计量mcu）2其结构如图2：计量mcu5、电源模块6、计量模块7、阀门模块8（阀控燃气表）、存储模块9、时钟模块10。计量mcu5采用低功耗微处理器，计量模块7根据实际要求选择相应的计量器件：采用脉冲计量方式，选用干簧管或者霍尔器件；采用直读方式计量，选用光电直读计数器；采用无磁计量方式，选用无磁计量模块。计量模块7采用脉冲计量方式时与计量mcu5通过一个数字中断i/o接口连接；计量模块7采用直读方式、无磁计量方式时与计量mcu5通过串行数据接口连接。存储模块9可选用eeprom或者flash闪存，存储模块9与计量mcu5通过i2c总线或者spi接口连接。时钟模块10与计量mcu5通过i2c总线接口连接。阀门模块与计量mcu通过三个普通的i/o接口连接。当有燃气通过燃气表时，计量模块7对流过的燃气的流量进行计量，计量的数据通过数据接口发送给计量mcu5，计量mcu5进行数据处理，在通过存储模块9进行数据存储；时钟模块10完成计量模块2的计时功能，计量模块2通过串行数据接口接收来自管理模块3的校时数据进行校时操作；计量模块2采用锂电池通过计量模块电源模块6进行供电，计量mcu5的一个数字中断i/o接口与电压检测器及电压过低处理程序来实现对电池电压的监控。如果双模块智能物联网燃气表1为阀控燃气表时，计量模块2的电池电压小于欠压阈值时，进行数据存储和通过阀门模块8进行关阀操作，电池电压恢复正常后再通过阀门模块8进行开阀操作；计量mcu通过程序可以判断计量模块7的故障操作，如果出现计量模块7出现故障时，通过阀门模块8进行关阀操作，计量模块7恢复正常后再通过阀门模块8进行开阀操作。所选的器件和模块均为低功耗产品，需保证电池使用寿命大于10年。
10.管理模块(管理mcu）3其结构如图3：管理mcu11、电源模块12、红外接口13、通讯模块14、存储模块15、esam模块16、时钟模块17、显示模块18。管理mcu11采用低功耗微处理器；通讯模块14为无线通讯模块，窄带物联网（nb-iot）通讯方式、2/3/4g无线通讯方式，通讯模块14与管理mcu11通过串口数据接口相连；存储模块15与管理mcu11通过i2c或者spi接口连接；esam模块16与管理mcu11通过i2c接口相连；存储模块15可选用eeprom或者flash闪存，存储模块15与管理mcu11通过i2c或者spi接口连接。管理mcu11根据采集周期进行对法制计量模块（计量mcu）2的数据采集，采集的数据再通过存储模块15进行数据存储；对于存储的数据可通过通讯模块14与数据监控中心4进行数据传输。管理mcu11通过通讯模块14接收来自无线网络的时间,并通过串行数据接口对时钟模块17和法制计量模块（计量mcu）2的时钟模块17进行设置；管理模块(管理mcu）3采用锂电池通过电源模块11进行供电，管理mcu11的一个数据接口与电压检测器及电压过低处理程序对电池电压的监控，当电池欠压时管理mcu11与法制计量模块（计量mcu）2通讯，通过控制阀门模块8进行关阀操作。对于管理模块(管理mcu）3的常规参数设置，可通过红外接口13及通讯模块14进行相关设置。显示模块18
主要完成累积量、报警信息、瞬时流量、电池电量、阀门状态等信息的显示功能。所选的器件和模块均为低功耗产品，需保证电池使用寿命。
11.如果双模块智能物联网燃气表1具有主动上传功能，在双模块智能物联网燃气表1发生故障时，通过管理模块(管理mcu）3的通讯模块14上传到数据监控中心4上，增加了故障处理的准确性和及时性。
12.法制计量模块（计量mcu）2实现双模块智能物联网燃气表1的计量功能，在产品通过检测完成后，法制计量模块（计量mcu）2在没有故障的情况下严禁升级和设置，避免了程序升级对法制计量功能的影响；管理模块(管理mcu）3主要实现双模块智能物联网燃气表1的功能部分，如果对燃气表有新的功能性要求时，数据监控中心通过无线网络进行管理模块(管理mcu）3的远程在线升级，避免了程序升级时给燃气表稳定性、可靠性、安全性带来影响。