预付费阶梯计费无线远传膜式燃气表设计,本文是无线方面本科毕业论文范文跟膜式燃气表和远传和预付有关大学毕业论文范文.
无线论文参考文献：
张红涛1,杨晓花2
（1.重庆前卫克罗姆表业有限责任公司,重庆401121；2.重庆横河川仪有限公司,重庆401121）
摘 要：文章介绍了无线远传抄表系统的组成及特点,阐述了预付费阶梯计费无线远传膜式燃气表的设计原理及主要功能,该新型智能燃气表通过GPRS移动/互联网将燃气表读数传送到管理中心,可以实现远距离抄读无线燃气表数据,适用范围更为广泛.
关键词：预付费；阶梯计费；无线远传；膜式燃气表
中图分类号：TU996文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.10.089
收稿日期：２０16－08－12；修回日期：２０16－09－14
作者简介：张红涛（1987-）,男,陕西商洛人,助理工程师,主要从事无线远传表、IC卡表等智能膜式燃气表开发设计研究,E-mail：363570443@.com.
预付费阶梯计费无线远传膜式燃气表以膜式燃气表为计量基表,加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、液晶显示模块、阀门控制模块及电源管理模块等所组成的新型智能燃气表.
该表除具有煤气、天然气、液化石油气等燃气的体积计量功能外,还具有计量数据机电转换、无线数据传输、阀门遥控等功能[1].笔者主要介绍预付费阶梯计费无线远传膜式燃气表的设计原理及主要功能.
1无线远传抄表系统
自建定点中继器把燃气表读数传送给集中器,利用集中器通过GPRS移动/互联网传送燃气表读数回管理中心（实现办公室抄表、查询、监控）.此种方式可以实现远距离抄读无线燃气表数据,即只要有手机信号的地方就可以实现无线抄表.GPRS服务覆盖范围广,接入地点无限制,能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求.图1为无线远传抄表系统示意图.
1.1无线远传抄表系统组成
该系统主要由集中器、手持抄表器、平板电脑或手机、无线远传IC卡燃气表（以下简称“燃气表”）等组成.图2为整个系统的示意框图.
1.1.1集中器
集中器收集其无线通信范围内的各无线远传燃气表中的数据,对所管控无线远传燃气表进行抄表并存储数据,具备可设置的定时抄表功能,在预定时间进行批量抄表,然后存储数据.可利用手持抄表器通过蓝牙与集中器通信,读取集中器的抄表数据；或者集中器直接通过GPRS模块直接对管理站传输打包数据.
1.1.2手持抄表器
手持抄表器采用蓝牙或者USB与通用安卓系统平板连接,可直接通过APP软件抄表,也可直接与集中器进行数据交互,读取集中器的抄表数据,节约抄表时间.手持抄表器可直接与燃气表通信,通过无线方式完成对燃气表的计量数据抄读、状态检测、阀门控制等功能.
1.1.3燃气表
燃气表是系统的计量和控制部分,它完成对用户所用气量的计量工作.无线功能部分能接收主站（集中器、手持抄表器）的指令,响应或返回指定数据、执行特定动作（如关阀或开阀）；燃气表具备实时时钟,可以实现多达4个阶梯的预付费阶梯计费,支持设置1～12个月的结算周期,可以实现不同的需求.
1.2无线远传抄表系统特点
1.2.1时效性强
集中器跟每一个燃气表及数据采集点保持实时连接,可很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求.
1.2.2实现远程
实现远程对燃气表的控制,进行抄表、购气、历史数据读取、参数调整、开关控制等操作.
1.2.3多样化应用
可以实现预付费阶梯计价,实现智能金额结算,实时调价或者预设时间调价；也可以采用流量结算方式.可以设置集中器定时抄表,然后手持机对集中器收集抄表数据；也可以手持机单独抄表,查漏补缺.
1.2.4组网简单
采用集中器与无线远传表点对点组网,抄表效率大大提高,不用中间路由,执行效率高,不存在中间路由点费电的情况.
1.2.5传输距离远
采用新的无线通信芯片,其专利调制技术LoRaTM在保证通信质量的前提下大大提高了接收灵敏度,在不提高传输功率和接收功率的情况下使理论通信距离达到5km以上,实际测试距离在空旷环境下达到3～5km,实际应用环境下可以达到半径1km的抄表范围,为点对点组网提供了绝对条件[2].
2基本原理及主要功能
2.1基本原理
预付费阶梯计费无线远传膜式燃气表以膜式燃气表为计量基表,加装流量信号采集模块、无线射频传输模块、液晶显示模块、阀门控制模块及电源管理模块等组成了新型智能燃气表[3].该表除具有煤气、天然气、液化石油气等燃气的体积计量功能外,还具有计量数据机电转换、无线数据传输、阀门遥控等功能.图3为预付费阶梯计费无线远传膜式燃气表基本原理图；图4为燃气表外观及功能示意图.
2.2基本技术指标
1）工作电压为6.0V（4节AA型碱性电池）；休眠电流I＜50μA.
2）工作温度范围为-10～40℃.
3）工作湿度范围为45%～95%.
4）精确度等级为1.5级.
5）基本误差限：在Qmin≤Q＜0.1Qmax范围内,基本误差限为&plun;3%；在0.1Qmax≤Q＜Qmax范围内,基本误差限为&plun;1.5%.
6）流量范围：公称流量有1.6m3/h,2.5m3/h,4.0m3/h三种；最大流量有2.5m3/h,4.0m3/h,
6.0m3/h三种；最小流量有0.016m3/h,0.025m3/h,0.040m3/h三种.
7）最大工作压力为10.0kPa.
8）密封性能：在1.5倍最大工作压力时,燃气表无泄漏.
9）总压力损失ΔP＜250Pa.
2.3主要功能及模块
2.3.1流量信号采集模块
实时时钟结合双干簧管采样技术,该产品沿用了广泛使用的“双干簧管计数”的方式,同时结合增加的实时时钟模块,先根据此类型膜式燃气表的最大流量计算出两次转换的最短时间间隔,然后在干簧管机电转换过程中通过读取实时时间监控转换时间间隔,这样可以滤除以前无法滤除的异常干扰,使机械计数跟电子计数能够完全同步[4].
2.3.2无线射频模块
采用目前业界最先进的无线通信芯片SX1278,该芯片实现了专利调制技术LoRaTM,能够在较低的通信速率下实现惊人的接收灵敏度,在不提高功耗的情况下极大地提高通信距离,为系统的点对点组网提供了技术可行性.
1）数据贮存功能.燃气表在允许过程中将保存以下信息：一是气表编号,表具唯一识别码；二是实时时间；三是剩余金额,目前表具上还剩余的金额；四是总购金额,从开始使用到当前为止所购买的燃气金额；五是阶梯,多达4个阶梯可设置；六是购气次数,从开始使用到当前为止所购气的总次数；七是当次购买金额,最近一次购买的气量金额；八是提示限制金额,当剩余金额等于提示限制金额时蜂鸣器提示；九是报警限制金额,当剩余金额等于报警限制金额时蜂鸣器提示并且阀门关闭,按键可开阀继续使用直到剩余气量为0.
2）阶梯气费功能.当燃气表设置成预付费阶梯计费模式时,可以实现阶梯气价功能.燃气表可根据用气量将气价最多分为4个档位,且可对阶梯气价、阶梯气量和结算周期参数进行设置,燃气表将根据这些设置参数进行金额实时结算,从用户的购买金额中逐步扣除[5].当用气量达到不同的阶梯气量时将按照对应的阶梯气价进行计算.当结算日期到来之后,将在新的周期内从第一阶梯重新计算.
3）显示信息.对于加装有液晶显示屏的燃气表,可在不同状态下对用户进行提示,并对检测到的燃气表故障和用户的违规操作进行防护.
4）提示功能.在阶梯计费模式下,按“查询”键可显示表中当前的阶梯、用气金额、剩余金额和总购金额.当外置电池电压不足时,显示“换电池”,并且蜂鸣器响2声报警；当剩余气量小于10元（此值可设定）后,蜂鸣2声,按“查询”时显示“请缴费”；当剩余气量为0时,关闭阀门,停止供气,按“查询”时显示“请缴费”.
5）防护功能.一是电源欠压保护：当检测到电源电压低于指定值时,燃气表会立即关闭控制阀,切断供气,停止电子计数,并记录电源欠压发生时间[6].二是气表阀门状态监测：当燃气表阀门不能正常开阀时,燃气表将报警提示,并且显示异常代码.三是外磁场攻击保护：当燃气表受到外磁场攻击而使计数功能受到影响时,燃气表会立即关闭控制阀,切断供气及停止电子计数,并记录外磁场发生时间.四是当检测到用户有违规操作或燃气表故障时,燃气表会显示“异常”.
2.3.3阀门控制模块
燃气表可在一定条件下自动对阀门进行控制,以达到控制用户用气的目的.
其中,会导致关阀的条件包括：表中剩余气量为0,剩余气量达到设定的关阀报警值,气表被强磁场干扰,检测到电路故障,电池电压低于截止电压,超过30d未用气,系统通过集中器、采集器或手持抄表器向燃气表发出关阀指令；
会导致开阀的条件包括：输入新购气量,用户按“查询”键可打开阀门继续用气,撤销强磁场,排除电路故障,更换电池,按“查询”键,系统通过集中器、采集器或手持抄表器向燃气表发出开阀指令.
2.3.4电源管理模块
燃气表采用内置锂电池加外置碱性电池的双电源供电方案,两种电源自动切换；另外,实时时钟独立使用高性能电池供电,确保实时时钟运行10a不欠压.
当外置电池被取出时,控制阀将关闭,燃气表自动转由内置锂电池供电.即使用户未装外置电池,燃气公司管理人员仍可以抄读燃气表或发出控制指令,但使用寿命约2～3a,主要用于用户开户前调试使用[7].
当外置电池安装后,内置锂电池自动切断,不再耗电.同时,控制阀将打开,恢复供气.当锂电池故障时（开路、短路、电量不足等）,电路自动隔离,不影响整表功能.
3结束语
笔者主要介绍了无线远传抄表系统的组成及特点以及预付费阶梯计费无线远传膜式燃气表的设计原理和主要功能.无线远传表的特征在于：采样模块采集基表的脉冲信号,采样模块与收发模块连接,并传输到与收发模块连接的主控制器,主控制器将收发模块传输来的脉冲信号通过显示器进行显示,并对脉冲数据存储,主控制器通过收发模块发送指令至基表,该表具有抄表不入户、基表生产、安装方便等优点,实现了时时抄表和燃气表控制,解决了长期困扰燃气公司的“入户抄表难”“气费收缴难”问题；数据库管理系统包含用户信息数据、气价组成数据、用户缴费交易数据以及燃气管理部门所需要的各种查询统计数据,燃气表具有可与数据控制中心直接进行数据交换无线远程控制的优点.
参考文献：
[1]唐素珊,江明明,林玲.智能燃气表的应用分析[J].煤气与热力,2010(5):17-20.
[2]刘威垣,李陆弘,俞智斌,等.远程抄表及燃气泄漏监控系统在住宅区的应用[J].煤气与热力,2009(9):74-76.
[3]陈伟.基于MSP430和CC1100E的无线抄表系统的研究和设计[D].成都:电子科技大学,2012.
[4]杨素萍,邵松杰.燃气表在燃气计量中的应用[A]//河南省土木建筑学会.土木建筑学术文库(第13卷)[C].上海:同济大学出版社,2010:2.
[5]杨建华,吴明星.远传抄表技术及其应用[A]//中国城市燃气协会、中国土木工程学会城市燃气分会.第二届中国城市燃气论坛——燃气青年工程师论坛资料汇编[C].天津:中国城市燃气协会、中国土木工程学会城市燃气分会,2009:9.
[6]宣芳黎.膜式燃气表的温压补偿和无线数据传输[D].杭州:中国计量学院,2013.
[7]王颖.智能燃气表的设计[D].北京:北方工业大学,2010.
（责任编辑 邸开宇）
言而总之:这篇文章为一篇关于无线方面的大学硕士和本科毕业论文以及膜式燃气表和远传和预付相关无线论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
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