智能卡气表的制作方法

本发明涉及一种流量测量装置；更具体地说，涉及一种智能卡进行收费管理，装置内电路仅在每一轮供气过程中瞬时上电收费，进行即时协议加密通讯及收费管理，开启装置内安装的阀门；在不满足供气条件时不需电力能自动关断装置内阀门的智能卡气表。

背景技术：

目前阶段公知公用的智能卡气表，虽然正在大规模推广应用，但仍处于研究和发展试用、使用的初级阶段。一是智能卡技术作为信息技术，正在突飞猛进地提高其安全性和实际应用的适用范围；二是对于供气网络这样分散的物理终端供气点实施信息化管理，应当是智能卡技术的最佳应用范畴；三是供气网络分散的物理终端供气点的管理手段的适应问题，也就是智能卡气表本身的产品和技术标准是否适应国家的政策、法律法规及管理要求。四是一些地方政府和供气管理部门的阶梯式气价的政策管理要求。目前阶段已有的机械气表，主要使用膜式盒“容积法”等测量通过气表的气流体积，用机械数字滚轮(字轮)或齿轮顶端上的数字指示来显示瞬时流量和累计流量读数。机械气表计量稳定可靠。智能卡气表，是在机械气表上叠加非电量电测器件和电路，将通过机械气表的气体流量信号经模拟/数字转换(A/D转换)成电子脉冲数字信号，以此取得机械气表流量的电子读数，并累积电子脉冲个数成为累计流量读数，以此电子流量读数作为收费依据进行收费管理。智能卡气表收取气费后，再将收取气费的电子数字量转换成供气的模拟量(D/A转换)，控制气表内阀门进行供气管气。气表电路通过信息载体的智能卡，对供气用气信息进行管理。在用户因为充值等原因将智能卡汇集到管理计算机时，中心管理计算机通过对信息网络终端的智能卡对用户的资料等进行收集、管理。

由上述的叙述可知，1、现有智能卡气表具有通过气量的机械数据和电子数据，是双重计量读数，用双重计量读数实现电子和机械的双重控制，又用电子显示气量和机械显示气量的双重显示进行收费扣费管理。因此存在重大结构性缺陷：同时存在机械计量和电子计量两种计量数据，两种计量结果！这样的计量器具，与计量法的立法宗旨“统一的计量标准”相违背，是违法计量器具！就是说日常的供气、用气、缴费管理都是电子数据，计量的检测、控制和显示结果是机械数据，而电子数据只是机械检测过程中的电子脉冲变造品；一个用气数据两种显示、可能存在两种不同计量读数：缴纳费用依据的是机械计量读数的电子脉冲变造品，控制供气用气也是电子脉冲变造品；而电子数据在实际管理中若出现与机械读数不一致，供气管气部门则规定出现不统一时以机械显示数据为准，电子数据仅作为参考数据！这种行业性、大规模违反国家计量法“统一的计量标准”这一根本的立法宗旨的现象不能长期、永久存在下去！2、现有智能卡气表必须24小时不间断供电，即使只是电路休眠状态下极微小的供电，但必须供电才有电子计量脉冲，若电源故障则计量、扣费、关阀也无法实现，智能卡气表管理工作就失灵、失效！但是，目前即使是世界上最优质的电池在正常使用寿命期内也有一定的猝死失效率；在需要较大功率驱动电动机关闭气表内阀门时，若因各种原因已配置的电源或储电电容器不能供给电流，则必然导致智能气表的失控！目前，在很多智能气表电路上加装了大容量的法拉电容器，这就是事实上的双电源，减少了失控情况的发生，但并没有从根本上解决问题，反而又出现了新的供气故障现象，电子气表常因电源问题导致供气中断，而更换电池、拆换气表折腾用户耗工耗时增加管理成本，更换电池成了电子气表的一项专业性较强的日常工作，影响供气用气，增大了供气管气公司的管理成本和工作量。3、由于很多气表长期在用户处关门工作，气表的外部信用密封极易被破坏，特别是电子类气表内有电路，气表的外部信用铅封是个大问题，存在管理盲点。

技术实现要素：

因此，必须研发一种符合国家计量法要求，从机械流量的检测计量、累积计量读数、计量管理、收费扣费、阀门控制，都只使用一种机械计量读数的智能卡气表；计量的功能归气表，收费、控制的功能归电路；同时，必须满足阶梯气价的政策管理要求；为减少或防止电源对智能卡气表的不利影响，智能卡气表应当只是在收费扣费时，电路才瞬时上电工作，通过智能卡进行一次收费管理；毕竟，我们最终研发的是供气的“气表”，不是家居“电器”！每一只气表只有唯一的代码；通过管理智能卡的计算机对用户的姓名、住址、气表编号、通讯方式、人口数量、收费扣费方式等进行管理，并加入气价、时间、阶梯价格诸因素综合计算收费管理。若不符合继续供气条件，在供完已收费气量后根据管理条件，无需电源自动关闭机械气表内阀门停止供气。气表电路不依赖工作电源可以脱电工作、仅在收费时瞬时上电工作、气表内阀门无需电源可以自动关闭。并将智能卡气表从内部加密锁闭。实现计量统一、用气数据单一传递和显示、收费供气闭环稳定可靠、防止非法非破坏性攻击、若无气费无电也必须能关断表内阀门，适应现阶段经济、技术发展水平的智能卡智能气表，全面实现供气信息化管理就成为必然。

本发明要解决的技术问题在于，双计量、双控制、双显示违法计量问题；现有技术的智能卡气表存在的一个供气用气数据同时有机械数据和电子数据，一个供气两种计量数据，无统一计量违反国家计量法的严重违法行为！本发明实现机械计量数据满足一个收费单位，就出现机械开关的必应电位收费状态，只有经确认收到气费，才产生下一个供气周期；实现计量统一、用气数据单一传递和显示、收费供气闭环稳定可靠，从原理上、结构上彻底消除电子类气表全行业性、大规模违反国家计量法的双计量根源。

本发明要解决的第二个技术问题在于，电子类气表无电计量问题；提供一种在符合供气条件时无需电源也可准确计量的电子类气表脱电工作方案，即无电也能够准确完成机械计量结果转化为电子收费、电子管理数据。绝对不是电子检测计量即双计量、双控制、双显示的违法计量！从根本上解决现有智能卡气表在无电或不供电就可能不计量或计量不准确的问题。

本发明要解决的第三个技术问题在于，无电关阀问题；现有智能气表很多虽然加了第二电源(例如大容量的法拉电容器)但仍然存在电路损坏、电池电源和法拉电容失效，关不了阀门的问题；在气表不间断供气、仅在供气过程中检查确定供气条件时给电子设备瞬时供电收取气费或核实其它供气条件；若正常收取下一轮供气费用，供气继续；若不能收取下一轮供气费用时，无需供电也能自动关断气表内阀门。

本发明要解决的第四个问题是，信用铅封问题；解决智能卡气表的外部信用铅封问题：用最简单的机械结构从内部对气表外壳及整体结构、表内电路块加密锁闭保护，维修时使用反向驱动开盖检查维修，从设备上解决外部信用铅封给日常管气供气带来的隐患。

本发明要解决的第五个问题是，在各种供气条件不满足、且已停止供气时，提供一种应急按键，保障用户用气利益、这就是为为信息卡增设透支预支临时应急供气功能；

本发明要解决的第六个问题是，阶梯气价的政策管理要求。

本发明要解决的第七个问题是，电池的使用、更换、维护问题；解决智能卡气表的电池在长期使用中维护专业性强、更换困难，电子类气表出现因电源问题导致气表不能正常工作、供气中断问题；提出一种外电池更换、安装极为方便、冗余度大，方便用户自行操作；不因用户更换电池操作不当而损坏电池、电路的解决方案。内、外电池并联使用，使用电源保护开关电路，在外电源电压高于内电源时，内电源不供电，节约使用内电源，让内电池延寿，更有利于气表的长期稳定工作。

本发明采用的技术方案是：

提供一种这样的解决方案：发明一种符合计量法法定要求的智能卡气表！在机械气表检测计量、电子收费管理中完全消除或取消模/数(A/D)转换和数/模(D/A)转换，消除机械/电子双重计量、双重控制、双重显示，以符合国家计量法要求的统一的计量标准的法律法规；实现气表的功能归气表，收费的功能归收费的智能卡气表！：脱电工作的电子气表：电子设备仅在供气过程中进行收费时瞬时上电工作，更利于供气设备本身稳定可靠工作；形象地说，平时供气的就是气表，要收费时才是智能卡。赋与每一只气表从内部电路，到外部标记相关联的唯一的代码，使用智能卡管理计算机强大的数据库和管理功能，利用智能卡信息载体功能，采集处理供气收费信息，对供气进行集中管理、收费；在有大容量长寿命的内电池基础上，增设可由用户自己方便更换操作的外电源；使用电源保护开关电路，在外电源电压高于内电源时，内电源不供电，节约使用内电源，更有利于气表的长期稳定工作。外电源与电路的连接使用桥路，完全解决用户自己更换外电源时可能出现的电源极性问题；在气表内安装无电可以自动关闭的阀门，管理控制更可靠；实现电子货币与实物货物达到完全的闭环支付交换：即输出的供气量在供气中途进行即时通讯收费，结果(收费成功或失败)输出反馈到输入端，经收费校验、计量检测、数值传递、过程管理、实时控制、决定继续供气或供气完毕开阀关阀，达到完全闭环控制；计量结果显示统一的计量数据：输入的气费与输出的供气量总是完全相同；在不满足供气条件时告警、并连续不间断继续完成已收气费供气量后，不需供给电力能自动关断装置内阀门；每一轮供气过程中电路瞬时上电工作并符合供气条件时，启动表内电机恢复控制机构至新一轮供气的起始状态；单一机械数字显示只是执行电子数字指令的结果，电子指令一开始执行并完成后就具有无条件由机械部分强制继续执行不可撤消的特性；在各种供气条件不满足不能给用户供气时，作为保障用户供气用气的特别手段，设置特别按键，预支透支气费，或通过使用有条件开启电路按键，提供一种应急供气管理机制；圆满实施集中化收费管理控制与分散管理控制相结合的智能卡气表解决方案。

其中技术方案主要的发明方法或思路是：

在机械气表(50)上叠加的防磁智能卡气表外壳(80)内的电路板(1)，安装了有智能卡网络终端程序的电路和显示屏(96)；非接触式智能卡的电路板(1)上有无线电通讯模块，电路板(1)电连接智能卡启动电路磁性开关(4)；接触式智能卡的电路板(1)上有智能卡卡座(95)；电路板(1)有瞬时上电与智能IC卡进行交互式密码通讯、存储数据交换的功能；电路板(1)有能判断和执行开启阀门(5)指令的功能，并有驱动微型减速电动机(19)的功率驱动电路；每只智能卡(93)与相对应的电路板(1)的存储器上赋与相同且唯一的数字电子代码；每个气表的供气量字轮(52)显示的数字、每个气表电路的内部代码，与智能卡(93)内的相应气表代码和供气量、管理内容经校验一一对应；在机械气表(50)内的供气通路(53)上安装有需关阀停止供气、或出现故障需关阀，无电也能自动关闭的先导阀阀门(5)；在机械气表(50)停止供气、阀门(5)关闭，控制柱(34)作用于安装在控制臂(13)上的开关K1(25)，开关K1(25)处于合上状态，智能卡(93)内无气费时，按压防磁智能卡气表外壳(80)上的应急按键(3)可以给电路板(1)上电并启动电路板(1)工作，电路板(1)有条件给微型减速电动机(19)正方向上电，微型减速电动机(19)的转动轴(21)上的单向驱动臂(83)驱动控制臂(13)正方向局部转动开启阀门(5)；控制柱(34)与开关K1(25)脱离、开关K1(25)处于断开(开阀供气)状态时，按压应急按键(3)可以给电路板(1)上电并查看智能卡(93)内的气费和供气情况；在机械气表(50)内的供气通路(53)上安装有在未加控制时无电自动关闭的先导阀阀门(5)；阀门(5)的内结构由阀体(6)、橡胶碗(7)、杠杆(8)、磁滑阀(9)、支杆(27)、滑阀(32)、阀门架(10)组成；橡胶碗(7)上有先导孔(28)、泄流孔(29)、耳朵(30)；橡胶碗(7)整体内有布帘(54)作加强筋、底部内有增加抗压强度的加强板(31)；加强板(31)在加工进橡胶碗(7)前表面粗糙、布满微小孔；阀门架(10)紧贴机械气表上外壳(51)；安装在机械气表上外壳(51)外的有阀门(5)的外结构控制臂(13)，控制臂(13)上安装有磁极相互倒置的磁铁1(11)、磁铁2(12)、开关K1(25)、开关K2(26)，还组合安装有弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)；将安装有微型减速电动机(19)的防磁阀门支架(63)，用多根支柱(70)与机械气表上外壳(51)固定在一起；可在机械气表上外壳(51)上局部转动的控制臂(13)、安装在机械气表上外壳(51)与防磁阀门支架(63)之间；微型减速电动机(19)的转动轴(21)上，有可作用于控制臂(13)和开关K2(26)的单向驱动臂(83)；在微型减速电动机(19)正向通电转动，单向驱动臂(83)驱动控制臂(13)作正方向开通阀门(5)的局部转动时，磁铁1(11)、磁铁2(12)隔着机械气表上外壳(51)、阀门架(10)与磁滑阀(9)分别磁作用，磁铁1(11)转动至与磁滑阀(9)未到各自中线的上方，与磁滑阀(9)同性相斥，磁滑阀(9)向内，磁滑阀(9)通过杠杆(8)、支杆(27)、杠杆(8)另一端穿进耳朵(30)的滑阀(32)放开泄流孔(29)，并带动橡胶碗(7)向离开阀门口(81)方向运动，从而开通阀门(5)；单向驱动臂(83)驱动控制臂(13)开启阀门(5)后与控制臂(13)脱离接触、继续转动至开关K2(26)处，将开关K2(26)断开，电路板(1)、微型减速电动机(19)断电，一次开阀驱动完成；在开通阀门(5)过程中，未转动至磁滑阀(9)上方各自中线的磁铁1(11)、与磁滑阀(9)的同性相斥力，和磁铁2(12)与磁滑阀(9)异性相吸的力，提供了控制臂(13)向关阀方向转动的动能，从而在开启阀门(5)的过程中、将关闭阀门(5)所需的能量，寄存在磁铁1(11)与磁滑阀(9)的同性相斥、磁铁2(12)与磁滑阀(9)的异性相吸的位移中；供气过程中控制臂(13)受磁铁1(11)与磁滑阀(9)的同性相斥作用力、磁铁2(12)与磁滑阀(9)的异性相吸作用力，作反方向关闭阀门(5)的受控制转动，磁铁2(12)转动至磁滑阀(9)上方、与磁滑阀(9)异性相吸，磁滑阀(9)向外，磁滑阀(9)通过杠杆(8)、支杆(27)、穿进耳朵(30)的杠杆(8)另一端的滑阀(32)推动橡胶碗(7)向靠近阀门口(81)方向运动，滑阀(32)压紧泄流孔(29)、橡胶碗(7)，从而关断阀门(5)；在控制臂(13)转动时，防磁阀门支架(63)上的控制柱(34)、作用于开关K1(25)，开关K1(25)受控制合上或断开；在气表计量齿轮组(36)上引出计数定量轮(64)，计数定量轮(64)有带控制缺口1(66)、控制缺口2(67)、控制缺口3(68)的定量轴(65)；控制臂(13)上的弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)与控制缺口1(66)、控制缺口2(67)、控制缺口3(68)一一相对，且相互作用：弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)在定量轴(65)转动时分别作用于控制缺口1(66)、控制缺口2(67)，控制缺口3(68)；弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)的刀身呈弯曲状态，可在受力时作弹性伸缩；在微型减速电动机(19)的转动轴(21)上还有带钩开盖弹簧(40)，与带钩开盖弹簧(40)反方向转动时相互作用的，是安装在机械气表(50)上的固定锁架(74)内的带尾钩弹簧锁舌(43)，带尾钩弹簧锁舌(43)上套有锁舌弹簧(41)；在机械气表(50)上的固定锁架(74)的对侧有固定锁舌(44)，与固定锁舌(44)相对应部位的防磁智能卡气表外壳(80)内侧有固定锁孔(69)；防磁物联网气表外壳(80)上有外电池盒(56)；电池盒(56)与电路板(1)通过桥式整流器电连接；内电池(37)与外电池(38)使用并联电源保护开关电路，并通过常闭开关K3(82)与电路板(1)电连接。

下面对发明方法或思路作一些说明：

这一发明方案中，在电路板(1)的存储器上的数字电子代码，与气表上外壳(51)上相关联的气表代码(62)一致；与相配套的智能卡(93)代码也一致；每个气表的供气量字轮(52)显示的数字、和每只智能卡(93)内存储器上的数字、缴费情况也一致；电子代码，智能卡(93)内存储的内容与管理计算机的相应气表的情况：供气量、气费、管理内容，经校验也一一对应；每只气表上的显著位置，与气表代码并列的是供气管理方的通讯联系方式。由于本发明的收费管理是机械开关的电位必应信号，不是脉冲信号，不会消失，只有在确认收到气费后才会发出开阀指令，因此是完全可靠的收费管理。电路板(1)、智能卡(93)内无气费，电路将不发开阀供气指令，直到用户将智能卡(93)与电路板(1)连接(接触式智能卡(93)插入电路板(1)上的智能卡卡座(95)或非接触式智能卡(93)放在指定位置启动智能卡启动电路磁性开关(4))，按应急按键(3)，一是知悉无气费、二是确认，三是将透支信息写入智能卡(93)，才透支重新开启阀门(5)供气。在机械气表(50)内的压力环境里，只有带耳朵(30)、泄流孔(29)、先导孔(28)、和加强板(31)的橡胶碗(7)，以及杠杆(8)、支杆(27)和磁滑阀(9)，增加了装置的长期工作可靠性。磁滑阀(9)隔着阀门架(10)与磁铁1(11)、磁铁2(12)分别作用。在机械气表(50)压力环境外的阀门架(10)上，一只仅可以有限转动的控制臂(13)上集成了几乎所有的几个零件、部件：磁铁1(11)、磁铁2(12)、开关K1(25)、开关K2(26)，以及组合在一起的弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)；防磁阀门支架(63)上安装的微型减速电动机(19)的转动轴(21)上，有单向驱动臂(83)和带钩开盖弹簧(40)；单向驱动臂(83)正向开阀，带钩开盖弹簧(40)反向开盖。防磁阀门支架(63)上的控制柱(34)控制开关K1(25)、单向驱动臂(83)作用于开关K2(26)微型减速电动机(19)；机械气表上外壳(51)上的支柱(70)将阀门架(10)、与防磁阀门支架(63)固定在一起，从而将整个控制臂(13)及控制臂(13)上的所有零件、部件安装在机械气表上外壳(51)与防磁阀门支架(63)之间；开关K2(26)是一个位置开关，在控制臂(13)转动完成开阀动作、开关K2(26)触及控制支柱2(35)，发出断电信号，从而完成一轮供气开阀驱动。从气表计量齿轮组(36)引出的计数定量轮(64)的定量轴(65)上、与弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)对应的控制缺口1(66)、控制缺口2(67)、控制缺口3(68)也引出安装在阀门架(10)与防磁阀门支架(63)间。

特别说明：磁铁1(11)转动至磁滑阀(9)上方，并不是完全重合的上方，而是差一点、不到两个磁铁中线的上方，这样受磁滑阀(9)作用，磁铁1(11)的斥力和磁铁2(12)的吸力才会指向关阀方向。

另一个有变化的发明思路，是控制臂上只用一只磁铁：磁铁1(11)；在阀门(5)的内结构的滑阀(32)上方加自关断弹簧(48)。同样，磁铁1(11)转动至磁滑阀(9)上方，并不是完全重合的上方，而是差一点、不到两个磁铁中线的上方，磁铁1(11)的斥力才会指向关阀方向，具体的发明方法或思路是：

在机械气表(50)内的供气通路(53)上安装有需关阀停止供气、或出现故障需关阀，无电也能自动关闭的先导阀阀门(5)，阀门(5)的内结构由阀体(6)、橡胶碗(7)、杠杆(8)、磁滑阀(9)、支杆(27)、滑阀(32)、自关断弹簧(48)、阀门架(10)组成；橡胶碗(7)上有先导孔(28)、泄流孔(29)、耳朵(30)，橡胶碗(7)整体内有布帘(54)作加强筋、底部内有增加抗压强度的加强板(31)；加强板(31)在加工进橡胶碗(7)前表面粗糙、布满微小孔；磁滑阀(9)通过杠杆(8)、支杆(27)作用于另一端的滑阀(32)和滑阀(32)上的自关断弹簧(48)；阀门(5)的外结构有控制臂(13)，控制臂(13)上安装有磁铁1(11)、开关K1(25)、开关K2(26)，还组合安装了弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)；安装在防磁阀门支架(63)上的微型减速电动机(19)的转动轴(21)上的单向驱动臂(83)，在驱动控制臂(13)作正方向局部转动开启阀门(5)时，磁铁1(11)隔着机械气表上外壳(51)、阀门架(10)与磁滑阀(9)同性相斥，磁滑阀(9)向里，磁滑阀(9)通过杠杆(8)、支杆(27)、穿进耳朵(30)的滑阀(32)带动橡胶碗(7)向离开阀门口(81)方向运动，滑阀(32)放开泄流孔(29)，同时压缩自关断弹簧(48)、从而开通阀门(5)；未完全转动至磁铁1(11)与磁滑阀(9)各自中线的磁铁1(11)、与磁滑阀(9)的同性相斥力，提供了控制臂(13)向关阀方向转动的动能；从而在开启阀门(5)的过程中、将关闭阀门(5)所需的能量，寄存在磁铁1(11)与磁滑阀(9)的同性相斥的位移、和自关断弹簧(48)被压缩的弹簧形变中；供气过程中控制臂(13)受磁铁1(11)与磁滑阀(9)的同性相斥作用力，作反方向关闭阀门(5)的受控制转动，一轮供气将结束时，磁铁1(11)转动离开磁滑阀(9)、自关断弹簧(48)释放压缩力，磁滑阀(9)被动向外，自关断弹簧(48)带动滑阀(32)、橡胶碗(7)向靠近阀门口(81)方向运动，滑阀(32)压紧泄流孔(29)、橡胶碗(7)，从而关断阀门(5)。

无论是用一个磁铁1(11)，还是用两个磁铁的磁铁1(11)和磁铁2(12)，阀门(5)的内结构都可以安装自关断弹簧(48)。

考虑到故障完全彻底自动倒向关阀的管理要求，不可能容忍产品在用户室内工作中长期处于故障开阀失控工作状态，解决这一问题的发明思路是：

阀门(5)的外结构控制臂(13)上增加了电磁铁(14)，且将电磁铁(14)固定在控制臂(13)上；在电路板(1)接收到开阀指令给微型减速电动机(19)正方向上电，同时也给电磁铁(14)上电，电磁铁(14)的作用杆(20)克服自身重力和电磁铁弹簧(18)的弹簧力，向上伸出，微型减速电动机(19)的单向驱动臂(83)转动中作用于电磁铁作用杆(20)，从而驱动控制臂(13)开启阀门(5)；微型减速电动机(19)继续转动中单向驱动臂(83)与电磁铁(14)的作用杆(20)脱开，继续转动中单向驱动臂(83)顶住开关K2(26)、并将控制臂(13)往关阀方向顶，单向驱动臂(83)将开关K2(26)断开，电路板(1)、微型减速电动机(19)、电磁铁(14)断电，电磁铁作用杆(20)在自身重力与电磁铁弹簧(18)的共同作用下缩回电磁铁(14)内；控制臂(13)上的弹簧卡刀(1)顶在计数定量轮(64)的定量轴(65)上，一次开阀驱动完成。

实施本发明具有以下有益效果：

1、本发明实现了计量法最基本的立法宗旨：统一的计量标准！将结束目前电子类气表全行业大规模违反国家计量法的历史。将可能纠正电子类气表全行业，在同一计量设备中同时使用机械计量数据和电子计量数据两种计量数据的大规模违法现状；实施本发明，采用单一机械检测/数字字轮显示通过气表的瞬时流量大小和累积流量读数，统一用气量读数；电子信号是机械开关的收费供气指令，未确认收到气费绝不消失。彻底解决现有机械检测计量仪表的电子类气表双计量、双显示、双控制的重大结构性缺陷。

2、本发明实现了家居电气仪表的脱电工作；突破了传统的非电量电测技术必须依赖不间断供电才能正常计量工作的经典模式；提高了供气和供气计量的稳定性、可靠性。

3、本发明内装的无电阀门，在未收到气费、气表又无电时仍能正常关闭阀门，大大地提高了管理的质量和效益。

4、本发明实现了电子货币与实物货物的闭环支付交换！其输入(缴费收费)与输出(供气)具有完全的对应控制关系，即输出端的结果反馈至输入端，实现闭环自动控制。采用供气过程中机械瞬时上电通讯收费、收不到气费并不立即断气，而是告警通知缴纳气费，继续供完气不用电自动稳定关阀的方式，电子指令一开始执行并完成后就具有无条件由机械部分强制继续执行不可撤消的性质，方便了用户的使用，也方便了供气管理者的维护管理，统一了使用者和管理者的利益。

5、本发明满足了阶梯气价的政策管理要求，由于是每一轮供气收一次费，因此在实施阶梯气价的地方，维持电路的时钟，加入阶梯气价的程序就完满解决了。

6、本发明用最简结构从气表内部对整个气表实施锁闭，防止非供气管理维修人员非法非破坏性自行开启或拆卸气表铅封和气表内部零部件。提高了长期管理的安全性和可靠性。若进行攻击，搞坏电源、攻击电路、破坏结构等，气表在一轮供气完成后需停供时，不需任何电能就自动关闭阀门。若攻击行为将损害攻击者自己；对自己的财产或生活设施进行破坏性攻击，只有损失而没有收益，在正常情况下就不会发生；因此具有极高的抗攻击性。

简言之，本发明为城市供气信息化管理提出了良好的解决方案，从设备、技术上提供了强力有效的管理、控制、执行手段；并且彻底解决电子类气表现阶段、全行业、大规模存在的电子数据/机械数据双计量、双控制、双显示违法计量器具问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1智能卡气表结构示意图

图2智能卡气表的电路原理框图

图3控制臂只用一个磁铁的智能卡气表结构示意图

图4智能卡气表阀门无电自动关断状态示意图

图5智能卡气表电机驱动开启阀门示意图

图6智能卡气表的收费与供气闭环支付交换控制图

图7智能卡气表锁盖器电气机械结构示意图

图8智能卡气表机械程序控制图

图9另一种弹簧卡刀

图10控制臂上有控制电磁铁的智能卡气表结构示意图

图中，1、电路板 3、应急按键 4、智能卡启动电路磁性开关 5、阀门 6、阀体 7、橡胶碗 8、杠杆 9、磁滑阀 10、阀门架 11、磁铁1 12、磁铁2 13、控制臂 14、电磁铁 15、弹簧卡刀1 16、弹簧卡刀2 17、弹簧卡刀3 18、电磁铁弹簧 19、微型减速电动机 20、作用杆 21、转动轴 22、接触式智能卡插卡口 24、磁滑阀外壳 25、开关K1 26、开关K2 27、支杆 28、先导孔 29、泄流孔 30、耳朵 31、加强板 32、滑阀 33、磁滑阀磁铁 34、控制柱 35、控制支柱2 36、计量齿轮组 37、内电池 38、外电池 40、带钩开盖弹簧 41、锁舌弹簧 43、带尾钩弹簧锁舌 44、固定锁舌 47、卡刀限位固定螺丝 48、自关断弹簧 49、计量齿轮盒 50、机械气表 51、机械气表上外壳 52、字轮 53、供气通路 54、布帘 55、机械气表下外壳 56、电池盒 59、电路电源指示发光二极管 60、通讯方式方法 61、锁孔1 62、气表代码 63、防磁阀门支架 64、计数定量轮 65、定量轴 66、控制缺口1 67、控制缺口2 68、控制缺口3 69、锁孔2 70、支柱 71、定量轴胶圈 74、固定锁架 77、开关限位柱 78、出气口端 79、进气口端 80、防磁智能卡气表外壳 81、阀门口 82、常闭开关K3 83、单向驱动臂 84、控制臂轴 85、卡刀1 86、卡刀2 87、卡刀3 88、弹簧1 89、弹簧2 90、弹簧3 91、有气费指示发光二极管 92、单向驱动臂弹簧 93、智能卡 94、单向驱动臂弹簧 95、智能卡卡座 96、显示屏

具体实施方式

本发明是这样实现的：在机械膜式气表中，通过气表的气流量，经气表的膜式容积式计量盒的机械检测计量，在计量齿轮盒(49)中经计量齿轮组(36)的齿轮传递，将计量值用转动的机械数字字轮(52)或齿轮顶端上的数字来显示累计流量和瞬时流量读数；在气量的计量值传递轮中，设定一个适当的计量定量等级，例如家庭常用气表设定在0.1立方米计量轮上，作为计数定量轮(64)。这个计数定量轮(64)转动一圈就是1立方米气流量，作为每一轮供气的收费基本单位。若是更大供气量的更大通径气表，相应地就设在更高计量级的计量轮如1立方米或者10立方米、100立方米上。在计数定量轮(64)的轮轴上、在不同高度位置、不同角度的部位上，设置有为便于在转动中依次循环控制的三个定量控制缺口：控制缺口1(66)、控制缺口2(67)、定量缺口3(68)；一个定量缺口转过去后再接着下一个定量缺口；与每个定量缺口一一对应的是弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)；将弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)中部弯曲，使其作为长度可以伸缩的弹簧使用。弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)组合安装在控制臂(13)上。

下面结合例图加以说明。在例图中，为了将主要部分的结构表现得较为清楚，图中将一些次要结构作了挪动、或气表原结构中不需作表述的部分作了适当的省略，对若干零部件，如弹簧卡刀的形状、位置和编号，为图示方便，也有所不同；同时，对于前面已作了诸多详细说明的，下面的说明就作了适当的省略。

图1是智能卡气表结构示意图，图1状态显示的是控制臂(13)上的磁铁1(11)与磁滑阀(9)同性相斥，磁滑阀(9)通过杠杆(8)、支杆(27)、穿过橡胶碗(7)上的耳朵(30)的滑阀(32)，拉动橡胶碗(7)向离开阀门口(81)方向运动，橡胶碗(7)上的泄流孔(29)打开，阀门(5)处于开启状态。下面对图1的工作过程加以描述。先设定进气阀门(5)的状态为关闭，如图4状态：控制臂(13)上并排固定有二个极性互为倒置的磁铁1(11)和磁铁2(12)；由于磁铁2(12)与磁滑阀(9)异性相吸，磁滑阀(9)通过杠杆(8)、支杆(27)作用于另一端的滑阀(32)，穿过橡胶碗(7)上耳朵(30)的滑阀(32)压紧橡胶碗(7)上的泄流孔(29)，气进入橡胶碗(7)，橡胶碗(7)封闭阀门口(81)，阀门(5)内侧的橡胶碗(7)内外压力相同，形成橡胶碗(7)底部与阀门(5)外侧的压力差，从而令进气阀门(5)的状态为关闭。在这个状态，控制臂(13)上的开关K1(25)受控制柱(34)作用，开关K1(25)合上，与常闭开关K2(26)构成“与”电路电位信号，电路板(1)上电，电路电源指示发光二极管(59)瞬时发光，设电路板(1)内的存储器有气费，经电路板(1)处理输出开启阀门指令，微型减速电动机(19)正方向上电，微型减速电动机(19)转动轴(21)上的单向驱动臂(83)驱动控制臂(13)，控制臂(13)上的弹簧卡刀3(17)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀1(15)的斜面依次与定量轴(65)接触，弹簧卡刀3(17)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀1(15)依次“弯腰”通过定量轴(65)；控制臂(13)上的磁铁2(12)与阀门(5)内结构的磁滑阀(9)分离，磁铁1(11)进入与磁滑阀(9)各自中心线不到的位置，同性相斥，磁滑阀(9)通过杠杆(8)、支杆(27)、将穿进耳朵(30)堵住泄流孔(29)的滑阀(32)拉离泄流孔，阀门(5)打开，开始正常供气，如图1所示；单向驱动臂(83)驱动控制臂(13)打开阀门(5)后，继续转动与控制臂(13)脱离接触，转动至至开关K2(26)处，按压断开开关K2(26)，电路板(1)断电、微型减速电动机(19)断电，并推动控制臂(13)向关阀方向转动，弹簧卡刀1(15)转动至定量轴(65)处，被定量轴(65)挡住；至此，一次开阀完成。供气过程中，计数定量轮(64)随流量转动，弹簧卡刀1(15)通过控制缺口1(66)、弹簧卡刀2(16)通过控制缺口2(67)，弹簧卡刀3(17)顶在定量轴(65)的控制缺口3(68)上，随着计数定量轮(64)随流量转动，控制臂(13)上的开关K1(25)触碰到控制柱(34)，开关K1(25)合上，电路板(1)上电，若电路板(1)的存储器有气费，收费扣费成功后，在仍然开阀正常供气的情况下，下一次的供气作业开始：电路板(1)给微型减速电动机(19)上电，微型减速电动机(19)的转动轴(21)上的单向驱动臂(83)驱动控制臂(13)，弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀1(15)的斜面依次与定量轴(65)接触，“弯腰”通过定量轴(65)，单向驱动臂(83)继续转动与控制臂(13)脱离接触、继续转动关闭开关K2(26)，电路板(1)断电、微型减速电动机(19)断电，控制臂(13)回退、弹簧卡刀1(15)回退转动至定量轴(65)处，被定量轴(65)挡住；至此，在正常供气情况下，下一轮收费供气开阀完成。阀门(5)的开启情况，如图5所示状态。如此重复一轮又一轮的收费--供气--收费--供气过程。显示屏(96)仅显示已扣费用和剩余金额。若电路板(1)上电，电路板(1)的存储器没有气费了，收费扣费不成功，显示屏(96)显示无气费，有气费指示发光二极管(91)短时间闪烁、电路板(1)声音报警，微型减速电动机(19)不上电，电路板(1)断电；继续供气，定量轴(65)转动，直至弹簧卡刀3(17)通过定量轴(65)上的控制缺口3(68)，控制臂(13)上的磁铁1(11)、磁铁2(12)与磁滑阀(9)相互作用，控制臂(13)转回关阀位置，磁铁2(12)隔着机械气表上外壳(51)、阀门架(10)与磁滑阀(9)异性相吸，磁滑阀(9)向外移动，磁滑阀(9)带动杠杆(8)、支杆(27)、穿过耳朵(30)的滑阀(32)，滑阀(32)向阀门口(81)方向移动，堵住泄流孔(29)、气体从先导孔(28)进入橡胶碗(7)，橡胶碗(7)内外气压相同，磁滑阀(9)传递给滑阀(32)的力堵住阀门口(81)，阀门(5)关闭。关于电路板(1)与智能卡(93)如何进行交互式加密通讯、如何协议数据存储交换，在此就不多加叙述。关于气表电路板(1)无费报警，电路停止交互式加密通讯，用户去缴纳费用，并按应急按键(3)先行透支恢复供气，也就是一个程序数据处理问题，在此就不多作讨论。

一轮正常供气，弹簧卡刀转动和控制臂(13)被驱动复原的距离就是弹簧卡刀1(15)刀口至弹簧卡刀3(17)刀口的距离，只有几个毫米。在不欠气费、银行扣缴或统一结算气费的正常供气作业中，关闭阀门的情形不可能发生！智能卡气表的作业只是在一轮供气中途即时、瞬时查收气费，启动气表控制机构恢复至新一轮供气状态，瞬时作业不足一秒。

图3是控制臂(13)上只有一只控制用磁铁的智能卡气表结构示意图，即只用了一只磁铁1(11)，少用了一只磁铁2(12)，但是在阀门架(10)内滑阀(32)上方增加了一只自关断弹簧(48)。由于少用了一只强磁铁，降低了成本；这个方案的最大优势在于，在控制臂(13)被取下时，阀门(5)仍可以自然地处在关闭状态。图3的工作过程与图1所述几乎完全相同。不同之处仅在于，由于只用了一只与磁滑阀(9)处于同性相斥状态的磁铁1(11)，磁铁2(12)的作用被自关断弹簧(48)代替。下面叙述工作过程：气表的供气通路(53)上有在未加控制时无电自动关闭的阀门(5)，阀门(5)的内结构由阀体(6)、橡胶碗(7)、杠杆(8)、磁滑阀(9)、支杆(27)、自关断弹簧(48)、阀门架(10)组成；橡胶碗(7)上有先导孔(28)、泄流孔(29)、耳朵(30)，橡胶碗(7)底部内有增加抗压强度的加强板(31)；磁滑阀(9)通过杠杆(8)、支杆(27)作用于另一端的滑阀(32)和滑阀(32)上方的自关断弹簧(48)；阀门(5)的外结构有控制臂(13)，控制臂(13)上安装有磁铁1(11)、开关K1(25)、开关K2(26)、弹簧卡刀1(15)、弹簧卡刀2(16)、弹簧卡刀3(17)；防磁阀门支架(63)上有微型减速电动机(19)，微型减速电动机(19)的转动轴(21)上的单向驱动臂(83)作用于控制臂(13)和开关K2(26)；在控制臂(13)被单向驱动臂(83)驱动作正方向有限转动开启阀门(5)时，磁铁1(11)隔着机械气表上外壳(51)、阀门架(10)与磁滑阀(9)同性相斥，磁滑阀(9)向里，磁滑阀(9)通过杠杆(8)、支杆(27)、穿进耳朵(30)的滑阀(32)带动橡胶碗(7)向离开阀门口(81)方向运动，滑阀(32)放开泄流孔(29)，同时压缩自关断弹簧(48)、从而开通阀门(5)；未完全转动至磁铁1(11)与磁滑阀(9)各自中线的磁铁1(11)、与磁滑阀(9)的同性相斥力，提供了控制臂(13)向关阀方向转动的动能；从而在开启阀门(5)的过程中，将关闭阀门(5)所需的能量，寄存在磁铁1(11)与磁滑阀(9)的同性相斥的位移、和自关断弹簧(48)被压缩的动能中；供气过程中控制臂(13)受磁铁1(11)与磁滑阀(9)的同性相斥作用力，作反方向关闭阀门(5)的有控制转动，一轮供气将结束时，磁铁1(11)转动离开磁滑阀(9)上方、自关断弹簧(48)释放压缩力，磁滑阀(9)被动向外滑动，自关断弹簧(48)带动滑阀(32)、橡胶碗(7)向靠近阀门口(81)方向运动，滑阀(32)压紧泄流孔(29)、橡胶碗(7)，从而关断阀门(5)。其它的工作过程与图1完全相同了。

图2是智能卡气表的电路原理框图，这个电路中有电路板(1)与智能卡(93)进行交互式密码通讯、数据交换、存储；关键是电路板(1)平时不上电、不工作，也不受攻击；只在一轮供气过半，弹簧卡刀3(17)压在定量轴的定量缺口3(68)上，控制臂(13)转动至开关K1(25)与控制柱(34)处，电路板(1)上电瞬时工作，收费后电路向微型减速电动机(19)瞬时正方向供电……，这个过程就不赘述了。这里涉及到供气管气收气费的规章制度，无论是预付费还是供后结算，收不到气费就有一个有效管理控制、督促缴纳气费的问题。本发明气表是这个问题的更好解决方案。

图4是智能卡气表阀门无电自动关断状态示意图，图5是智能卡气表电机驱动开启阀门状态示意图。由于前面已作了详细叙述，就不再赘述了。

图6是智能卡气表的收费与供气闭环支付交换控制图，此图说明了电子货币与实物货物完全的闭环支付交换：输出的供气量在供气中途进行即时收费管理，结果(收费成功或失败)输出反馈到输入端，经收费校验、计量检测、数值传递、过程管理、实时控制、决定继续供气或供气完毕开阀/关阀，达到完全闭环控制；计量结果显示统一的计量数据：输入(收取)的气费与输出的供气量总是完全相同；更特别考虑到供气与居民生活的特殊性，即使未收到新的气费，也不能立即断气，要继续供气，给用气户一个缓冲。

图7是智能卡气表锁盖器电气机械结构示意图，在正常供气过程中，控制臂(13)被转动轴(21)上的单向驱动臂正向驱动开阀时，转动轴(21)上的带钩开盖弹簧(40)正向转动触碰到带尾钩弹簧锁舌(43)，由于弹性作用，两者“擦身而过”不起作用；开盖时，给电路板(1)输入开盖检修指令，微型减速电动机(19)反向转动，单向驱动臂(83)与开关K2(26)不接触，转动轴(21)上的带钩开盖弹簧(40)挂住带尾钩弹簧锁舌(43)，克服锁舌弹簧(41)的弹力，将带尾钩弹簧锁舌(43)退出防磁智能卡气表外壳(80)内侧的锁孔(61)，就完成开盖了。

图8是智能卡气表机械程序控制图，这个图的工作过程前面已作了详细叙述，就不再赘述了。

图9是控制臂(13)上另一种弹簧卡刀的示意图；可分别由卡刀1(85)和弹簧1(88)组成弹簧卡刀1(15)；由卡刀2(86)和弹簧2(89)组成弹簧卡刀2(16)；由卡刀3(87)和弹簧3(90)组成弹簧卡刀3(17)。作用原理相同，卡刀的作用斜面形状与弹簧卡刀是相同的。但是由于要用到细弹簧，耐久性、可靠性在工艺和材料使用上要特别注意。

图10是在控制臂(13)上有控制电磁铁的智能卡气表结构示意图；控制臂(13)上增加一个电磁铁(14)，且固定在控制臂(13)上；在电路板(1)接收到开阀指令给微型减速电动机(19)正向上电的同时，也给电磁铁(14)上电，电磁铁的作用杆(20)克服自身重力和电磁铁弹簧(18)的弹簧力，向上伸出，微型减速电动机(19)的单向驱动臂(83)转动中作用于电磁铁作用杆(20)，驱动控制臂(13)，磁铁1(11)与磁滑阀(9)同性相斥开启阀门(5)，开启阀门(5)后单向驱动臂(83)继续转动，单向驱动臂(83)与电磁铁作用杆(20)脱离接触，单向驱动臂(83)继续转动顶住开关K2(26)，将控制臂(13)向关阀方向顶，弹簧卡刀1(15)顶在计数定量轮(64)的定量轴(65)上，单向驱动臂(83)将开关K2(26)关断，电路板(1)、微型减速电动机(19)、电磁铁(14)断电，作用杆(20)靠自身的重力和电磁铁弹簧(18)的作用力落回电磁铁(14)内，阀门(5)开启过程结束，其他的作用过程与前面的开启过程完全相同，就不再赘述了；图10中电磁铁(14)也方便水平放置，但是那样就借助不了作用杆(20)的重力了。注意，由于电磁铁位置的原因，图10中微型减速电动机(19)开阀的正方向是逆时针方向，与其它图不同。这个方案的优势是故障时无电也完全、彻底地自动倒向关阀。