物联网信息化管理安全燃气表的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种计量燃气用表，尤其是涉及一种物联网信息化管理安全燃气表，具体的是一种将该表具的计量管理、缴费管理、燃气故障报警、表具故障在线诊断等内容通过物联网专网通讯与燃气管理云平台实现实时在线管理。
【背景技术】
[0002]物联网信息化管理安全燃气表是传统燃气表技术与当今物联网通讯网络及计算机软件技术相结合电子产品。与传统膜式燃气表、IC卡智能燃气表、无线远传表(或带IC卡无线远传表)等预付费燃气表相比，其主要优势是采用物联网专有通讯网络、配合燃气公司监管表具使用的可追溯性、在线远程控制功能、在线缴费功能、在线查询功能。该技术性能可靠，使用便捷，配合燃气管理云平台实现用户充值缴费自动化、故障报修自动化、安全报警自动化、气价结构更新自动化、计量器具管理自动化等功能，成为城市燃气计量产品网络化的新方向。
[0003]早期的膜式燃气表、IC卡智能燃气表、无线远传表等预付费燃气表由于在管理上、控制系统设计上、安全防护上存在一定的缺陷，这些缺陷表现在以下几个方面:
[0004]①膜式燃气表即传统表。在管理上需要人工上门抄表、无法控制用户用气、气价结构执行不能够及时调整等问题；
[0005]②IC卡智能燃气表、无线远传表(或带IC卡无线远传表)需要使用者经常性的更换电池、表具受安装环境影响严重；
[0006]③IC卡智能燃气表只是简单的实现先缴费后使用的预付费功能，气价结构执行不能够及时调整；
[0007]④IC卡智能燃气表其IC卡本身容易被相关IC卡复制器复制，造成控制程序紊乱，其安全性无法保障；
[0008]⑤无线远传表(或带IC卡无线远传表)其通讯距离短、安装环境对信号影响较大，需借助集中器和管理平台体统通讯，维护成本高；
[0009]⑥IC卡智能燃气表、无线远传表(或带IC卡无线远传表)没有燃气泄漏关阀功能，使用安全得不到保障；
[0010]⑦IC卡智能燃气表、无线远传表(或带IC卡无线远传表)管理系统软件结构简单，缴费方式不灵活等因素无法满足燃气公司日益发展的需求；
[0011]@根据1^577-2012《膜式燃气表》计量检定规程7.5的要求，传统膜式燃气表、1〇卡智能燃气表、无线远传表(或带IC卡无线远传表)无法满足计量管理监督部门对日益增长的计量器具管理。
[0012]以上问题成为近年来IC卡智能燃气表技术发展的顽疾，至今没有一整套相关行之有效的解决方案。
【发明内容】
[0013]本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种物联网信息化管理安全燃气表，其整体设计全密封达到I P65防护等级不受安装环境影响、用户缴费方式多样化无须持I C卡充值缴费、燃气管理云平台实时在线检测燃气表使用情况，主动发送燃气泄漏报警关阀控制、实时更新气价结构、物联网专属通讯网络受外界干扰小维护成本低的特点、配合计量管理监督部门统一管理燃气计量器具。
[0014]本实用新型的目的是这样实现的:一种物联网信息化管理安全燃气表，它包括锂电池和单片机以及与单片机相应接口连接的物联网通讯控制电路、数据存储器、液晶显示单元电路、电机阀控制单元电路、燃气泄漏检测单元电路、线性电压检测电路、线性稳压电路、流量检测电路、自主唤醒电路、大功率储能电容及声光提示电路;数据存储器通过I2C通讯方式与单片机进行数据传输，物联网通讯控制电路采用中移动物联网模块M6310与单片机双向通讯，计量检测电路与单片机的输入端相连提供计量脉冲信号，液晶显示单元电路与单片机的输出端相连并外接显示器，线性电压检测电路、线性稳压电路、大功率储能电容和电机阀控制单元电路之间串联。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0016]1、为保证控制系统低功耗，延长电池使用寿命，控制系统在单片机选型、物联网通讯控制电路、数据存储单元、液晶屏显示单元、燃气泄漏检测单元、电源电压检测单元及电机阀驱动单元等部分充分考虑到功耗因数，并提出解决办法，结合单片机软件程序设计，将控制系统处于休眠状态时处于低功耗运行状态、物联网通讯控制电路处于休眠状态。通过上述措施，本系统实际静态功耗小于20μΑ (微安)，高容量锂电池使用寿命可达10年，并在实际使用过程中已达到上述技术指标。
[0017]2、物联网通讯控制电路通过物联网专网通道采用T C P/U D P通讯方式主动将表具计量数据、表具状态等信息发送到燃气管理云平台。燃气管理云平台根据业务操作流程将返回表具的信息通过物联网专网通道传输到表具控制系统中并执行相关充值、开关阀们、气价更新、校时等功能。
[0018]3、本控制系统通过线性电压检测实时监测电压值将最低工作电压值信号给单片机和电机阀驱动电路，且燃气泄漏检测单元电路将检测到的燃气泄漏信号通过单片机将关阀作为程序第一优先级执行关阀动作。在控制系统的结构上更加可靠。
[0019]4、表具整体设计全密封，达到I P 65防护等级不受安装环境影响。控制系统经过严格的老化试验及环氧树脂灌封工艺，有效杜绝环境因素对控制系统的破坏。
[0020]5、在电子元件的选择上采用工业级元件，整体控制系统在高低温环境下都能够正常运行。
[0021]6、整体控制系统考虑到生产、检测过程中的要求，采用模块化设计，在整个过程中操作简便、合理，更大程度上降低成本和提高生产效率，达到规模化生产要求。在产品售后方面也充分考虑到程序软件升级换代的简易性和可操作性。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]参见图1，本实用新型涉及一种物联网信息化管理安全燃气表，包括高容量锂电池、低功耗单片机、物联网通讯控制电路、数据存储器、液晶显示单元电路、电机阀控制单元电路、燃气泄漏检测单元电路、线性电压检测电路、线性稳压电路、流量检测电路、自主唤醒电路、大功率储能电容及声光提不电路。
[0024]锂电池是所有控制系统正常工作的保障，采用高容量、高功率锂电池。
[0025]单片机是控制系统的核心单元，所有信号的处理、接收、数据运算及控制指令的发出都由其完成。本系统MC9S08LL8单片机是飞思卡尔基于HCS08核的8位单片机，此单片机具有极低功耗，内置LCD驱动及丰富的外围接口。工业级环境要求设计，完全适合IC卡燃气表产品的设计要求。
[0026]数据存储器(EEPROM)是用来存储IC卡卡号、密码、气量值、状态标志及相关用户信息，它通过I2C通讯方式与单片机进行数据传输。该系统选用的EEPROM其工作电压1.8V~5V可选，可将数据保存100年，可以有100万次的写入和擦除。
[0027]物联网通讯控制电路采用中移动物联网模块M6310，M6310模块是一款工业级的两频段GSM/GPRS无线模块。其工作频段是:GSM900MHz和DCSl 800MHz，提供GPRS数传、GSM短信业务。MC9S08LL8单片机控制M6310模块将表具状态信息传输到后台云管理系统，实现双向通讯。
[0028]计量检测电路的功能主要是为单片机提供计量脉冲信号，其信号的发出是由霍尔元件的通断完成，其设计思想包括防抖动技术，消除信号源的干扰。单片机在接收到磁防护信号后将数据及时保存到EEPROM后，关闭电机阀，发出报警指令。单片机根据计量脉冲信号的时间差判断是否有超流量故障，单片机根据计量脉冲信号的持续时间长度判断是否有燃气泄漏故障，单片机根据故障将数据及时保存到EEPROM后，关闭电机阀，发出报警指令。
[0029]液晶屏显示器采用低功耗LCD显示器，可直观显示99999.9m3的气量信息(或99999.99元的余额信息)和“余量”、“故障”、“欠压” “读卡X、入”、“窃用”、“阀开”、“阀关”、“余额”、电量标记等提示信息。液晶屏显示单元在单片机休眠状态下显示整体功耗也只有ΙΟμΑ(微安)。
[0030]线性电压检测单元通过单片机低电压检测电路LVI当外部输入电压低于系统检测设定值时，单片机执行保存EEPROM数据，执行关阀及提示信息指令，并将低电压报警信息通过Μ6310模块发送到云管理平台。
[0031]电机阀控制单元电路的主要功能是接收单片机发出的开关阀门的指令。该单元的优势是采用集成的直流电机驱动芯片控制电机阀，其输出电流达到500mA，且集成度高，比一般靠分立元件设计的关阀电路可靠。
[0032]声光提示电路的功能主要是用户操作或者表具工作时发出声音和灯光提示，告知用户表具的状态。
[0033]大功率储能电容单元用可充电式法拉电容，在M6310模块、开关阀门及关机数据保存过程中提供稳定的电压和足够的电流释放。
[0034]自主唤醒电路于安全开阀使用。当表具余额或余量为O时，表具自动关闭阀门，用户置营业厅或网上支付气款后，表具阀门不会自动打开，需要用户使用开阀感应卡在表具上识别后方可正常开阀。
[0035]线性稳压电路提供给大功率储能电容M6310模块稳定的电压，保障系统的正常运行。
[0036]主要技术参数:
[0037]1、电源电压:DC 3.6V，2.4Ah
[0038]2、阀门工作电压:DC 3.3V
[0039]3、阀门工作电流:小于200mA
[0040]4、开关阀门时间:小于500mS[0041 ]5、整体静态工作电流:小于20μΑ
[0042]6、物联网通讯模块通讯时间:小于24S
[0043]7、物联网通讯模块通讯最大工作电流:2Α，12S
[0044]8、电源检测电压值:3.6￥、3.2￥、3.0￥
[0045]9、工作环境温度:-20°C~+85°C。
【主权项】
1.一种物联网信息化管理安全燃气表，其特征在于:它包括锂电池和单片机以及与单片机相应接口连接的物联网通讯控制电路、数据存储器、液晶显示单元电路、电机阀控制单元电路、燃气泄漏检测单元电路、线性电压检测电路、线性稳压电路、流量检测电路、自主唤醒电路、大功率储能电容及声光提示电路;数据存储器通过I2C通讯方式与单片机进行数据传输，物联网通讯控制电路采用中移动物联网模块M6310与单片机双向通讯，计量检测电路与单片机的输入端相连提供计量脉冲信号，液晶显示单元电路与单片机的输出端相连并外接显示器，线性电压检测电路、线性稳压电路、大功率储能电容和电机阀控制单元电路之间串联。
【专利摘要】本实用新型涉及一种物联网信息化管理安全燃气表，其特征在于：它包括锂电池和单片机以及与单片机相应接口连接的物联网通讯控制电路、数据存储器、液晶显示单元电路、电机阀控制单元电路、燃气泄漏检测单元电路、线性电压检测电路、线性稳压电路、流量检测电路、自主唤醒电路、大功率储能电容及声光提示电路。本实用新型能主动发送燃气泄漏报警关阀控制、实时更新气价结构、物联网专属通讯网络受外界干扰小维护成本低的特点、配合计量管理监督部门统一管理燃气计量器具。
【IPC分类】G01F1/00
【公开号】CN205120170
【申请号】CN201520903264
【发明人】吴恒京, 张俊
【申请人】江苏中威智能设备有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月14日