专利名称：机械智能cpu卡一体化气体涡轮流量计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体涡轮流量计。
背景技术：
气体涡轮流量计的原理是依据涡轮的转速与通过流量计的流量成正比，将涡轮的 转动，减速后，经过一对不接触的永磁铁实现转动的传递，再通过各类传感器转化为脉冲信 号，从而求得通过流量计的流量。 现有气体涡轮流量计分为机械式和智能式两大类。其中，机械式的结构为通过齿 轮减速和磁耦合传递，将气动涡轮的转动转化成机械字轮的转动，仅有机械字轮显示工况 下的体积流量，无法进行温度、压力和压縮因子修正，即无法修正为标准参比条件下的体积 流量；智能式的结构为通过齿轮减速和传感器转化为脉冲信号，传递到智能积算仪，并与温 度、压力传感器采集上的信号进行积算，换算出标准参比条件下的流量，仅有数字显示，当 智能部分出现故障时，所显示的流量信息可能不可靠。 目前，气体涡轮流量计实现预付费功能所采用的分体式结构型式智能气体涡轮 流量计与具有ESAM�？榈那卸戏Я樱孀徘罢呦蚝笳叻⑺吐龀澹笳叩氖Ｓ嗥克嬷� 少，当后者的剩余气量降低至报警限额时报警，剩余气量降为零时切断阀关闭。这种ESAM 模块与气体涡轮流量计分体的结构型式有很大弊端气体涡轮流量计发送脉冲的电路与 切断阀接收脉冲的电路如果匹配不当或者遇到强的电磁干扰时，则会出现漏记或多记的现 象，气体涡轮流量计是作为商业或工业等大的用户贸易计量，一旦出现气体涡轮流量计和 IC卡切断阀不一致，势必会造成大的经济纠纷。实际的使用中这种不一致的发生较为常见。 逻辑加密卡有又叫加密存储卡，卡内的集成电路具有加密逻辑和EEPROM(电可 擦除可编程只读存储器)；CPU卡又叫智能卡，卡内的集成电路包括中央处理器(CPU)、 EEPR0M、随机存储器(ROM)、以及固化在只读存储器(ROM)中的片内操作系统(COS)，卡内芯 片还集成了加密运算协处理器以提高安全性和工作速度，使其技术指标远远高于逻辑加密 卡。
实用新型内容本实用新型提供了一种智能气体涡轮流量计，为解决上述气体涡轮流量计不准 确、有可能出现漏记或多记、当智能部分出现故障时，所显示的流量信息可能不可靠的技术 问题。 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案 这种机械智能CPU卡一体化气体涡轮流量计，包括带有涡轮、齿轮减速及磁耦合 传递机构、机械字轮的气体涡轮流量计基表、具备CPU卡预付费功能的智能积算仪、以及执 行开关操作的切断阀，所述智能积算仪的核心是单片机，单片机与电源�？�、显示单元、数 据存储模块、时钟�？�、4-20mA输出模块、阀门控制接口 、 JTAG接口和ESAM�？榱樱珽SAM �？�(即Embedded Secure Access Module嵌入式安全�？榈募虺�)与CPU卡接口连接，智能积算仪外面有显示屏、按键和插卡座，涡轮经过齿轮减速及磁耦合传递机构与机械字轮连接，机械字轮上的计数传感器、机械字轮两侧伸入表体内监测气体的压力传感器和温度传感器经信号线分别连入单片机的信号输入端子，单片机包括将电子脉冲信号与温度、压力传感器采集信号进行积算、计算出标准参比条件下气体流量的增加值和剩余气量的减少值的计算器、通过阀门控制接口控制切断阀开关的控制器以及存储剩余气量值和气体流量值的寄存器。 所述压力传感器和温度传感器可以经放大电路与单片机的信号输入端连接。[0010] 所述单片机可以具有用于与其它智能设备连接的通讯�？楹屯ㄑ督涌�。[0011] 所述机械字轮上的计数传感器可以使用干簧管或光电传感器。[0012] 与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果 本实用新型有机械和电子双计数能力，以机械计数为基�。莨苈返奈露群脱沽ψ晃曜疾伪忍跫碌牧髁拷械缱酉允�。当电子部分损坏时，可以根据机械读数和温度压力的历史记录进行简单计算得到流量值。既保证了数据的准确性，又保证了实际数据的可靠显示。可以实现机械字轮显示、电子显示、智能修正以及CPU卡预付费多种功能的智能气体涡轮流量计。 本实用新型克服了传统气体涡轮流量计工作模式单一并且不够可靠的缺点，解决了采集、修正、存储、显示和预付费一体化的技术问题。 由于采用了机械流量计基表和智能积算仪两部分计数，本实用新型在抵抗外界因素干扰方面有很大的进步。 该智能气体涡轮流量计包括具备机械字轮的气体涡轮流量计基表、智能积算仪和切断阀三部分，其智能积算仪具备数据处理单元、电子显示屏、CPU卡接口、插卡座，能完成采集、修正、存储、显示和预付费等功能的。可以实现机械字轮显示、电子显示、智能修正以及CPU卡预付费多种功能的智能气体涡轮流量计。机械智能CPU卡气体涡轮流量计安全可靠，功能更多。本实用新型可广泛应用于各燃气供应部门。
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。[0018]
图1是本实用新型的结构示意图。[0019] 图2是本实用新型的侧面结构示意图。[0020] 图3是本实用新型的智能部分框图。 附图标记1-气体涡轮流量计基表、2_压力传感器、3_机械字轮、4-CPU卡卡座、5-显示屏、6_按键、7_智能积算仪、8_温度传感器、9_涡轮、10_齿轮减速和磁耦合传递机构、ll-切断阀。
具体实施方式实施例参见图1 、图2所示，这种机械智能CPU卡一体化气体涡轮流量计，包括带有涡轮9、齿轮减速及磁耦合传递机构10、机械字轮3的气体涡轮流量计基表1、具备CPU卡预付费功能的智能积算仪7、以及执行开关操作的切断阀11，所述智能积算仪7的核心是单片机，单片机与电源�？�、显示单元、数据存储�？�、时钟�？椤�4-20mA输出�？�、阀门控制接口 、 JTAG接口和ESAM�？榱樱珽SAM�？橛隒PU卡接口连接，智能积算仪7外面有显示屏 5、按键6和插卡座4，涡轮9经过齿轮减速及磁耦合传递机构10与机械字轮3连接，机械 字轮上的计数传感器、机械字轮3两侧伸入表体内监测气体的压力传感器2和温度传感器 8经信号线分别连入单片机的信号输入端子，单片机包括将电子脉冲信号与温度、压力传感 器采集信号进行积算、计算出标准参比条件下气体流量的增加值和剩余气量的减少值的计 算器、通过阀门控制接口控制切断阀11开关的控制器以及存储剩余气量值和气体流量值 的寄存器。 所述压力传感器和温度传感器可经放大电路与单片机的信号输入端连接。 所述单片机具有用于与其它智能设备连接的通讯�？楹屯ㄑ督涌�。单片机的功能
包括将电子脉冲信号与温度、压力传感器采集信号进行积算、计算出标准参比条件下气体
流量的增加值和剩余气量的减少值、通过阀门控制接口控制切断阀的开关以及存储剩余气
量值和气体流量值。 所述机械字轮上的计数传感器可以使用干簧管或光电传感器。 CPU卡及其接口 CPU卡是用户和流量计进行双向信息交流的中介，它的尺寸和接 口设计完全符合IS0-7816的标准。卡内采用COS操作系统，该系统符合《中国金融集成IC 卡规范》，其数据文件支持种类多，且支持DES、3DES等加密算法；支持线路加密，具备线路 保密功能；防止通信数据被非法窃取或篡改。 ESAM模块也称ESAM�？槭且恢种悄艿腃PU卡，是把智能卡芯片封装成标准DIP8 普通集成电路模块的形状。该�？楣潭ò沧霸诹髁考颇诓浚娲⒘髁考圃诵泄讨械乃� 重要参数，并密藏发卡时生成的用户卡权限认证工作密码，流量计和用户卡进行相互认证 和信息交换实际上是流量计内ESAM�？楹陀没Эń邢嗷ト现ぜ靶畔⒔换�。 当用户将含有一定购气量的CPU卡插入流量计的卡座内时，流量计内ESAM�？楹� CPU卡进行相互认证及信息交换，所购气量传输至ESAM模块，用户的用气量等信息传输至 CPU卡。ESAM�？樵俳浩康韧ü葑芟叽偷降テテ刂品糯蚩�。单片 机将流量基表上传的流量信号与温度压力传感器采集到的温度压力信号进行积算得到标 准参比条件下的体积流量值，进一步算出剩余气量值，并存储于寄存器内，再通过数据总线 传送至ESAM模块，即标准参比条件下体积流量增加值等于剩余气量的减少值，当剩余气量 减少至报警气量时LCD显示报警，提示用户购气，当剩余气量为零时，阀门控制接口输出关 阀信号，阀门关闭。 本实用新型的工作过程机械智能一体结构为通过齿轮减速和磁耦合传递将气动
涡轮的转动转化成机械字轮的转动，机械字轮显示工况下的流量。在机械字轮上安装传感
器，将字轮的机械转动转化为电子信号，再输入至智能积算单元，并与温度、压力传感器采
集上的信号进行积算，换算出标准参比条件下的流量，进一步算出剩余气量值，并在数字显
示屏上实现显示。这样一旦智能积算单元出现严重故障，丢失记录的数据时，根据基表的字
轮显示，再根据温度压力的历史记录就可以换算出标准参比条件下的累积流量；机械字轮
不仅是在上述突发故障时发挥作用，日常的贸易计量也可以起到监督核查作用。 机械智能CPU卡一体结构为CPU卡的插卡座安装在机械智能气体涡轮流量计基
表上，形成一体式结构，与切断阀之间连接的仅是阀门的控制开关线。CPU卡接口与流量计
智能积算仪之间无需再进行脉冲传递，只要通过内部程序控制，通过数据总线就可实现内部数据传递。这样流量计智能积算仪上剩余气量的减少值与累积气量的增加值就可以对应上，避免了二者不一致造成的贸易纠纷。 IC卡按照核心IC功能及工作原理划分可分成以下两种，CPU卡式燃气流量计(具备密钥管理)和逻辑加密卡式燃气流量计。与逻辑加密卡相比，CPU卡由于具有两层密钥系统，不仅是更安全可靠，而且可将流量计中存储的各类数据通过ESAM�？椴杉绞燮刂葡低常蒲Ч芾硖峁┮谰�。不仅具备准确可靠的计量功能，而且可以实现预付费售气功能。 机械智能CPU卡气体涡轮流量计运行一段时间后的流量计积算仪上显示的剩余气量减少值与累积气量的增加值一致。
权利要求一种机械智能CPU卡一体化气体涡轮流量计，包括带有涡轮(9)、齿轮减速及磁耦合传递机构(10)、机械字轮(3)的气体涡轮流量计基表(1)、具备CPU卡预付费功能的智能积算仪(7)、以及执行开关操作的切断阀(11)，其特征在于所述智能积算仪(7)的核心是单片机，单片机与电源�？�、显示单元、数据存储模块、时钟模块、4-20mA 输出�？�、阀门控制接口、JTAG接口和ESAM�？榱樱珽SAM�？橛隒PU卡接口连接，智能积算仪(7)外面有显示屏(5)、按键(6)和插卡座(4)，涡轮(9)经过齿轮减速及磁耦合传递机构(10)与机械字轮(3)连接，机械字轮上的计数传感器、机械字轮(3)两侧伸入表体内监测气体的压力传感器(2)和温度传感器(8)经信号线分别连入单片机的信号输入端子，单片机包括将电子脉冲信号与温度、压力传感器采集信号进行积算、计算出标准参比条件下气体流量的增加值和剩余气量的减少值的计算器、通过阀门控制接口控制切断阀开关的控制器以及存储剩余气量值和气体流量值的寄存器。
2. 据权利要求1所述的机械智能CPU卡一体化气体涡轮流量计，其特征在于所述压力传感器和温度传感器经放大电路与单片机的信号输入端连接。
3. 根据权利要求1所述的机械智能CPU卡一体化气体涡轮流量计，其特征在于所述单片机具有用于与智能设备连接的通讯�？楹屯ㄑ督涌�。
4. 根据权利要求1所述的机械智能CPU卡一体化气体涡轮流量计，其特征在于所述机械字轮上的计数传感器是干簧管或光电传感器。
专利摘要一种机械智能CPU卡一体化气体涡轮流量计，由机械流量计基表和智能积算仪两部分计数，智能积算仪的核心部件单片机与显示单元、数据存储�？�、时钟�？�、4-20mA输出�？�、电源�？�、阀门控制接口、JTAG接口和ESAM模块连接，ESAM�？橛隒PU卡接口连接，机械字轮上的计数传感器、表体内的压力传感器和温度传感器经信号线分别连入单片机的信号输入端子，单片机将电子脉冲信号与温度、压力传感器采集信号进行积算、计算出标准参比条件下气体流量的增加值和剩余气量的减少值，控制切断阀开关，存储剩余气量值和气体流量值。解决了采集、修正、存储、显示和预付费一体化的问题。
文档编号G01F1/32GK201535682SQ20092031504
公开日2010年7月28日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者刘凯, 张涛, 李学仁, 柴家凤, 海明璋, 王凡, 王小璐, 解乃刚, 赵琪锋, 马楠, 高健中, 魏巍 申请人:北京市燕山工业燃气设备有限公司;北京市公用事业科学研究所
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