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阶梯计费智能燃气表的原理及设计
今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种带电子温度补偿功能的阶梯计费智能燃气表。
该专利由上海真兰仪表科技股份有限公司申请，并于2017年2月8日获得授权公告。
内容说明
本实用新型属于燃气表技术领域，涉及电子温度补偿与预付费IC卡实行阶梯气价在智能燃气表的应用，具体的说是一种带电子温度补偿功能的阶梯计费智能燃气表。
发明背景
随着城市燃气事业的发展以及人民生活水平的提高和燃气居民用户的迅猛增长，同时，伴随着科学技术的迅猛发展以及燃气生活的多样化，在解决膜式燃气表入户抄表难、气体随温度变化时同积不同质的差别化和实现国家阶梯气价燃气管理政策的同时，普通IC卡表已不能完全满足燃气用户的需求，电子温度补偿功能的阶梯计费IC卡燃气表开启燃气生活的新步伐，使得计量标况化，准确化，计费阶段化，阶梯化。
无线遥读膜式燃气表使用说明书成都市三宇仪表科技发展有限公司二零零九年十二月一、产品简介CLG1.6/2.5/4.0 型无线遥读膜式燃气表是以膜式燃气表为计量基表，加装电子控制器（ECU）所组成的一种以短距离无线方式传输数字信号，具有计量数据遥读功能的燃气计量装置，分带控制阀和不带控制阀类。
该表除具有普通膜式燃气表的用于煤气、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、无线传输、气路通断等功能，可安装在户内而从户外遥读计量数据，遥控阀门开闭（带控制阀类）；也可组成多种形式的远传抄表系统。
CLG1.6/2.5/4.0 型无线遥读膜式燃气表的结构和工作原理：在膜式燃气表的计数器 0.001m3 字轮“0”处嵌入一颗永磁铁，两只干簧继电器呈 180o安装在字轮附近，字轮每旋转一周，产生 2 个脉冲，为一组完整的脉冲信号，代表 0.01m3 体积流量，由此实现机－电信号实时转换。
电子数据贮存在 ECU 的存储器（EEROM）中，由手持抄表器或其他数据采集装置在需要时读取。
CLG1.6/2.5/4.0 型无线遥读膜式燃气表具有以下特点：●机电一体化结构，外观简洁流畅；●高外壳防护等级，适应环境能力强；●无线电唤醒（WOR），待机功耗低；●集成电子控制器（ECU），方便现场修理；●内置锂电池供电，性能稳定可靠；●双通道脉冲采样，机电信号转换准确。
二、主要技术参数安装三、安装1.燃气表应安装在能防水、防潮、防烟雾、防腐蚀性气体浸袭，避免阳光直射，远离明火、不受振动之处；2.安装前应检查燃气管道，排除管道内的尘土、铁渣、石子、积水等杂物；3.燃气表必须直立安装，并按气流方向标记指示的方向正确连接进出气管道；4.燃气表进气端必须安装一个能关闭气路的阀门(表前阀)。
5.燃气管道与燃气表连接处不得漏气；6.安装时施加在管接头的扭力矩不得超过80 N·m；7.燃气表应采用高位安装(表底距地面不得小于1.4m)，以满足查表、检修、更换和安全使用的要求；8.燃气表与燃气灶具的水平净距不得小于300mm，表后与墙面净距不得小于10mm；9.表底距灶面、橱柜或表箱等垂直净距不得小于200mm四、使用和维护1、燃气表使用时燃气管道内气体压力不得高于最大工作压力；2、计量数据可以通过人工读取计数器显示的机械指示值，也可通过手持抄表器或其他装置读取经机电转换后的电子数据值。
基于超低功耗无线模块RFM64的无线远传水表设计方案概述随着社会和经济的进步，住宅商品化发展迅速，住宅水、电、气、热表的抄表和收费问题日益突出。
如何有效解决入户抄表收费的技术问题，提供一个合理、完整、系统的实施管理方案，需要企业、科研和公用事业管理部门共同努力。
目前，住宅水、电、气、热表远程抄表系统形式多样，但市场比较混乱，技术上尚不成熟，没有一个被市场认可的完整系统实施管理方案。
传统的有线抄表系统布线复杂、可靠性差、维护困难，难以实现管理升级，不能满足旧楼系统改造的市场要求；而新兴GPRS、短信GSM网络抄表方式使用成本昂贵，不适宜大面积推广。
RFM64是华普推出的一款超低功耗高性能的无线收发模块，最大发射功率10db以上，可工作在315/433MHz ISM的频点，故无需申请。
RFM64经过优化具有非常低的接收功耗，典型接收电流为 2.6mA, 远小于同类收发器的接收电流。
工作电压为 2.1-3.6V,最大发射功率+12.5dBm, RFM64集成度非常高，其包含了射频功能和逻辑控制功能的集成电路，内部集成压控振荡器、锁相环电路、功率放大电路、低噪声放大电路、调制解调电路、变频器、中放电路等。
此外它整合了基带调制解调器的数据传输速率高达150Kbps数据处理功能包括一个64字节的FIFO，包处理，自动CRC生成和数据白化。
它的高度集成的架构允许最少的外部元件数量，同时保持设计的灵活性。
所有主要的射频通讯参数可编程，其中多数可动态设置。
基于超低功耗无线模块RFM64的设计，其具有传输距离相对远，接收的灵敏度较高，工作功耗低等诸多优点，所以它适用于无线远传水表、无线远传电表、无线远传燃气表、无线远传热量表无线遥控系统、无线传感器网络、无线温度压力数据采集、机器人控制等需要用电池长期工作的领域。
系统电路设计系统主要由一个MCU和RFM64组成。
MCU选用了ST公司的低功耗单片机STM8L101F3, RFM64与单片机通讯采用SPI接口，与外部终端通信采用UART接口。
膜式燃气表的无线远程抄表系统设计的开题报告一、选题背景及意义传统的燃气表抄表方式采用人工读数，存在以下问题：一方面，人工抄表耗时耗力，且存在读数误差；另一方面，在网络条件不好的情况下无法及时上传数据，影响管理和用气计量。
因此，设计一种膜式燃气表的无线远程抄表系统，可以解决以上问题，提高燃气计量的精度和效率。
二、已有研究成果综述1、现有网络平台的使用：在现有的燃气表计量系统中，已经出现了网络平台的应用，但目前还存在一些问题，如：网络连接不稳定，传输速度慢，易存在数据泄露等问题。
2、RFID无线远程监控系统的使用：这种系统主要是采用无线射频识别技术，但是存在读写距离有限、仿冒攻击较容易等问题。
3、ZigBee技术的使用：ZigBee技术可用于燃气表的无线传输，但是其应用需要安装固定的网关设备，增加了建设成本。
综上所述，基于以上问题，膜式燃气表的无线远程抄表系统设计具有很大的研究价值和应用前景。
三、研究内容1、研究膜式燃气表的工作原理，制定数据读取方案。
2、设计系统主模块，能够自动读取燃气表的数据。
3、采用嵌入式系统作为平台，设计数据处理模块。
4、采用无线通信技术设计远程数据上传模块。
5、构建数据存储结构，设计数据库。
四、预期结果1、设计出一套可行性的无线远程抄表系统，可用于膜式燃气表的自动监测和管理。
2、将人工抄表转变为自动抄表，提高管理效率，减少管理成本。
3、解决现有计量系统误差和建设成本方面的问题。
五、研究方法1、文献综述法：对现有燃气表计量系统的研究和应用进行文献综述，从而确定设计的技术方案。
2、实验室实验法：对设计的模块进行组装和测试，并根据实验结果进行适当的修改。
3、软件开发法：使用相关开发工具，开发软件编写相关程序，构建系统平台，并进行集成和测试。
六、进度计划第一周：对文献进行综述，确定技术方案。
第二周：研究膜式燃气表工作原理，制定数据读取方案。
第三周：设计系统主模块，实现自动读取燃气表数据。
1前言本产品适用于城市管道燃气、天燃气和液化石油气的自动计量和收费控制。
该产品的使用提高了供气行业的现代管理水平，同时方便了用户的使用，解决了抄表难、入户难、监控难、收费难等诸多问题。
本产品执行标准GB/T6968‐2011膜式燃气表，采用公共频道的无线通信方式。
金卡高科技股份有限公司是国家级软件企业，浙江省高新技术企业，是集研发、生产、销售于一体的无线表专业厂家。
本产品符合GB3836.1－2010《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》和GB3836.4－2010《爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》标准；防爆标志为ExibIIBT3Gb。
型式批准证书编号：2014F380-33JW-G1.6、2.5、4G2014F380-33JWML1.6、2.5、4FG企业宗旨是：人才为本，科技导航质量创牌，用户满意。
金卡高科技股份有限公司真诚感谢阁下对我们的支持，为确保正确安装及使用，请详阅本说明书。
2工作原理2.1产品组成部分：JW系列无线膜式燃气表JWML系列IC卡无线膜式燃气表膜式燃气基表√√智能控制模块√√电机阀√√IC卡模块√无线收发模块√√2.2工作原理：JW系列无线膜式燃气表、JWML系列IC无线膜式燃气表有四个气室，由两个皮膜分隔而成。
燃气流经时，在四个气室内产生不同的压强，使皮膜做往复运动，经过一系列的传动机构，再经传感系统，把机械运动转化为电信号送至智能控制模块。
实现计量、查询、提示和开关阀等各种功能。
3产品尺寸4技术指标参数名称单位 1.6型 2.5型4型公称流量m3/h 1.6 2.54最大流量m3/h 2.546最小流量m3/h0.0160.0250.04最大工作压力kPa15基本误差限%q min≤q＜0.1q max时±30.1q max≤q≤q max时±1.5密封性kPa22.5kPa压力下3min内不泄漏最小读数dm30.2最大读数m399999使用温度℃‐25~55使用气体各类燃气、空气、无腐蚀性气体进出气管螺纹mm M30×2进出气管中心距mm130计量范围m30～99999.999m3计量精度级 1.5总压力损失Pa＜250工作电压V DC4.8V–6.3V（4节碱性电池）静态电流uA≤20数据保存年>105产品使用环境和安装条件5.1环境温度：‐25℃～55℃5.2环境湿度：30%～85%RH5.3最大工作压力：15kPa5.4燃气表在运输途中不得倾倒、遭受严重碰撞和振动。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920334270.4(22)申请日 2019.03.15(73)专利权人 天津市金凤来仪科技有限公司地址 300000 天津市津南区双港镇慧科路7号(天津市金凤科技发展有限公司院内B座)(72)发明人 王小京 陈文 (74)专利代理机构 天津英扬昊睿专利代理事务所(普通合伙) 12227代理人 石卓琼(51)Int.Cl.G01F 15/00(2006.01)(54)实用新型名称一种防窃无线远传膜式燃气表(57)摘要本实用新型涉及燃气计量附属装置的技术领域，特别是涉及一种防窃无线远传膜式燃气表，当其安装在室外时，减少丢失现象，不仅可以减少使用者的经济损失，液可以减少燃气泄漏造成的安全隐患的防窃无线远传膜式燃气表；包括本体、第一固定座和第二固定座；还包括安装箱、四组安装座、两组固定板、两组固定弹簧、卷轴、两组固定轴、钢丝绳、两组上连接杆、两组下连接杆、上拨片、下拨片、开关和报警器，安装箱后侧壁上设置有安装口，安装口处设置有挡盖，安装板前侧壁上设置有穿孔，钢丝绳一端设置有固定片，并且钢丝绳另一端穿过穿孔并缠绕固定至卷轴上，固定片安装在本体后侧壁上。
权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 209857981 U 2019.12.27C N 209857981U权 利 要 求 书1/1页CN 209857981 U1.一种防窃无线远传膜式燃气表，包括本体(1)、第一固定座(2)和第二固定座(3)，本体(1)顶部左半区域和右半区域分别设置有燃气进口和燃气出口，第一固定座(2)和第二固定座(3)分别固定安装在燃气进口和燃气出口处；其特征在于，还包括安装箱(4)、四组安装座(5)、两组固定板(6)、两组固定弹簧(7)、卷轴(8)、两组固定轴(9)、钢丝绳(10)、两组上连接杆(11)、两组下连接杆(12)、上拨片(13)、下拨片(14)、开关(15)和报警器(16)，所述安装箱(4)内设置有收纳腔，并在安装箱(4)后侧壁上设置有安装口，安装口与收纳腔相通，所述安装口处设置有挡盖(17)，所述两组固定板(6)分别安装在安装箱(4)内前侧壁左半区域和右半区域，并在两组固定板(6)中央区域分别设置有两组通孔，所述卷轴(8)位于两组固定板(6)之间，所述两组固定轴(9)一端分别穿过两组通孔并与卷轴(8)左右两端中央区域连接，所述安装板前侧壁上设置有穿孔，所述钢丝绳(10)一端设置有固定片(18)，并且钢丝绳(10)另一端穿过穿孔并缠绕固定至卷轴(8)上，所述固定片(18)安装在本体(1)后侧壁上，所述两组上连接杆(11)和两组下连接杆(12)一端分别安装在卷轴(8)后半区域顶端和底端，并且两组上连接杆(11)和两组下连接杆(12)另一端分别与上拨片(13)和下拨片(14)连接，所述两组固定弹簧(7)一端分别与两组固定板(6)连接，并且两组固定弹簧(7)另一端分别与卷轴(8)左右两端连接，所述四组安装座(5)一端均安装在本体(1)后侧壁上，并且四组安装座(5)另一端均与安装箱(4)前侧壁连接，所述开关(15)安装在档盖前侧壁上，并且开关(15)与报警器(16)电连接，所述报警器(16)安装在挡盖(17)前侧壁右半区域。
MTMB系列家用膜式燃气表一、概述 (50)二、产品特点 (50)三、技术参数 (51)四、外形尺寸及安装 (51)五、标准 (52)六、注意 (52)MTMB-F型 IC卡膜式燃气表一、概述 (53)二、产品特点 (53)三、技术参数 (54)四、外形尺寸及安装 (54)五、标准 (55)六、注意 (55)MTMB型物联网膜式燃气表一、概述 (56)二、产品特点 (56)三、技术参数 (57)四、外形尺寸及安装 (57)五、标准 (58)六、注意 (58)MTMB-F型 IC卡膜式燃气表一、概述MTMB-F型IC卡膜式燃气表是一种具有机械计数器和电子计数器双重同步显示计量的家用燃气表，造型美观、计量准确、读数方便，是当前最为理想的家庭使用燃气计量仪表，表壳体有铝制、铁制、钢制的选择。
可实现预付费管理，是城市燃气公司实现供气计量自动化、管理科学化的主要仪表。
二、产品特点●使用智能化计量控制装置，具有防拆、抗磁场干扰、保密性强、防低电保护、可靠性高等优点。
●依据交费和用气情况，实时扣费，自动控制气路通断。
●机械计数器和电子计数器双重显示用气量，其中液晶显示还提示报警功能，欠压提示、欠量提示、表具故障代码。
●失电数据能够保持与恢复，电压检测及一级欠电压报警，二级欠电压关阀，掉电自动关阀。
●该表实行"一表一卡"制，加密系统完善，使用户利益得到保证。
●用户卡的使用实现信息反馈，包括累计使用量、剩余、表状态等内容。
●声音报警提示功能，当欠压、欠量后，在用气时蜂鸣报警提醒用户。
●可设定透支用气，过零计量功能功能。
●卡座防金属片攻击，抗强磁干扰攻击功能。
●故障表更换数据转存功能。
●反插卡查询显示功能，查询累计量，累计充值金额，上次充值金额。
●可直接外接燃气泄漏报警器，利用内置电机阀切断功能●IC卡调价功能，显示余额，按气量单价扣费，可利用调价卡对表进行调价。
三、技术参数规格型号MTMB-F-1.6A/B/MTMB-F-2.5A/B/MTMB-F-4.0T指标项性能指标最大流量q max (m3/h) 2.5 4.0 6.0 最小流量q min (m3/h) 0.016 0.025 0.04最大允许误差qt≤q≤q max±1.5%qmin≤q＜q t±3%精度等级 1.5 最大工作压力Pmax 10kPa（50kpa带T的表）总压力损失≤250 Pa最大指示值99999.999m3计数器最小读数0.1 dm3工作温度范围－10℃～＋40℃耐久性符合GB/T6968-2011标准四、外形及安装尺寸MTMB-F型 IC卡膜式燃气尺寸图五、标准本产品质量符合GB/T6968－2011《膜式燃气表》、GB3836.1－2010《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》、GB3836.4－2010《爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”》的要求，防爆标志为：ExibⅡBT3 Gb,经国家防爆检测中心检验合格，并限得防爆合格证；它含有Ⅱ A-Ⅱ B的1区、2区，T1-T3爆炸性气体混合物场所。
模式燃气表的工作原理1.膜式燃气表的工作原理：燃气表是利用气体在表体内流动过程中的压力差作为动力，由阀座、阀盖的相对位置来控制气体流向的分配。
燃气表的膜盒由左右相同的两个气体测量室组成，每个气体测量室由一张柔软的膜片将其分为两个相同的小计量室。
当分配的气体依次进入四个小计量室，推动膜片自由的摆动，膜片组件的运动通过摇杆带动连杆机构(双曲柄摇杆机构)并使阀盖做旋转运动从而控制各计量室依次充气和排气，使燃气表连续循环运动，同时连杆机构的偏心转动齿轮通过齿轮的传动驱动机械式单向计数器计数，最终通过计数器显示燃气表的排气量。
2.预付费膜式燃气表的工作原理：燃气表采用逻辑加密卡(简称IC卡)作为信息载体，当系统在电压监测电路的监测下正常工作时，控制模块从IC卡中读入数据，并进行数据交换，将燃气表的相关气量信息和工作状态等信息写入IC 卡，并通过IC卡反馈到售气管理系统中。
当用气时，控制模块接收来自采集模块的信号，对表内的气量信息作相应的计量处理，当表内剩余气量降至0时，控制模块发出关闭阀门的指令以切断气路，阻止用气，直到用户重新向燃气表输入所购的气量时，才可恢复用气，从而实现预付费管理。
当控制模块接收到磁场干扰等信号时，则会发出关阀指令以关断气路，并将燃气表相应的状态信息送到LCD显示，当用户插入IC卡时，控制模块会将这些状态信息写入IC卡，当再次购气时，售气管理系统会读取IC卡中的这些状态信息并存蓄到数据库，实现信息的反馈。
膜式燃气表结构原理与设计制造一、前言煤气是一种可应用的气体燃料(也称为燃气)。
它可分为天然煤气和人工煤气两大类，天然煤气是指地下蕴藏的天然气、矿层气、沼气等，人工煤气主要包括焦炉煤气、发生炉煤气、水煤气、液化气、油制气以及人工合成的可燃烧的其它气体等。
现在人们主要更多使用的还是天然气、焦炉煤气和人工合成燃气。
煤气的计量是是随着煤气的应用而不断发展起来的。
二、流量计的分类流量计------所有的测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。
预付费阶梯计费无线远传膜式燃气表设计张红涛;杨晓花【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.【期刊名称】《科技创新与生产力》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】4页(P89-92)【关键词】预付费;阶梯计费;无线远传;膜式燃气表【作者】张红涛;杨晓花【作者单位】重庆前卫克罗姆表业有限责任公司,重庆 401121;重庆横河川仪有限公司,重庆 401121【正文语种】中文【中图分类】TU996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。
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5 km以上，实际测试距离在空旷环境下达到3～5 km，实际应用环境下可以达到半径1 km的抄表范围，为点对点组网提供了绝对条件[2]。
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6.0 V（4节AA型碱性电池）；休眠电流I＜50 μA。
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±3％；在0.1Qmax≤Q＜Qmax范围内，基本误差限为±1.5％。
6）流量范围：公称流量有1.6 m3/h，2.5 m3/h，4.0 m3/h三种；最大流量有2.5 m3/h，4.0 m3/h，6.0 m3/h三种；最小流量有0.016 m3/h，0.025 m3/h，0.040 m3/h三种。
7）最大工作压力为10.0 kPa。
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＜250 Pa。
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；五是阶梯价格，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价格重新计算。
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价格、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30 d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10 a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2～3 a，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。
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。
【相关文献】[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.。
