專利名稱：智能水表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是液體流量的計量裝置，更詳細(xì)地講是用于自來水等液體利用微處理器進(jìn)行流量計量、用量限制和提示、故障報警以及綠色節(jié)能的智能水表。
通常人們所知道的管道自來水、油料等液體計量多數(shù)是人工抄表滯后繳費，已有的自動計費技術(shù)是氣體計費計量，目前還沒有自來水的自動計量計費技術(shù)。傳統(tǒng)的自來水計費是人工抄記水表，計量后逐戶收費，對用戶來講是先用水后交費，但滯后的收費給水廠增加生產(chǎn)成本，同時還需配備大量工作人員抄表收費等，勞動強(qiáng)度很大，用戶分散難以管理和準(zhǔn)確計量，跑冒滴漏難以控制，給水廠及用戶帶來了不便。滿足不了人們對自來水等液體計量的需求。
本實用新型的目的在于提供一種能克服已有技術(shù)的不足，具有設(shè)計合理、性能可靠、辨?zhèn)畏栏`、預(yù)購水量、休眠節(jié)能、電壓監(jiān)視、掉電保護(hù)、自動監(jiān)控等特點的智能水表。它采用了雙穩(wěn)態(tài)控制閥、休眠節(jié)能電路、偽竊鎖定等技術(shù)，可選用IC卡或IB卡或點陣組合光卡及數(shù)據(jù)編碼技術(shù)等，實現(xiàn)了使用成本低、保密性強(qiáng)、竊漏斷水、用量跟蹤、故障報警、綠色節(jié)能，便于產(chǎn)水單位對用戶所用水量的統(tǒng)計分析等功能。
本實用新型的智能水表是有液體計量表、讀卡器、智能卡、控制電路、傳感器件、執(zhí)行或控制器件等構(gòu)成，它是在液體管道上接有計量表，在計量表的進(jìn)端裝有控制件或稱控制閥，在殼體內(nèi)裝有讀卡器、控制電路等，讀卡器及控制電路與計量表和控制件電連接，該殼體上可留有讀卡器插口和信號顯示器，智能卡插入讀卡器中把智能卡上的信息經(jīng)讀卡器讀出、編碼后寫入控制電路，并驅(qū)動執(zhí)行控制件工作。它是將智能卡上存儲的信息由讀卡器讀出再編碼后輸入控制電路，去控制水表的計量、竊水、煤氣泄漏、用量的監(jiān)控及警示；當(dāng)輸入的智能卡上的購水量用到一定限量時，則警示用戶進(jìn)行購水預(yù)備，當(dāng)輸入的購水量用到超過最低極限時，則控制電路切斷水路停止供水。通常計量表指液體計量表如水表、油表等等，所述的控制電路是有集成元件、分離元件、線路板等所構(gòu)成的微處理電路、節(jié)能休眠電路、驅(qū)動電路、報警電路、漏氣檢測電路、掉電保護(hù)電路、電壓監(jiān)視電路，由讀卡器讀出的智能卡上的信息編碼后寫入微處理電路，以微處理電路作為中央處理器，分別與休眠節(jié)能電路、驅(qū)動電路、報警電路、漏氣檢測電路、掉電保護(hù)電路、電壓監(jiān)視電路控制電連接，電源電路為其提供工作電源，它是將智能卡存儲的信息由讀卡器讀出、編碼后輸入微處理電路，經(jīng)微處理后驅(qū)動驅(qū)動電路工作達(dá)到控制液體管道的通或斷，同時還可驅(qū)動報警電路工作，發(fā)出漏氣、竊水、預(yù)購水量提示的報警，當(dāng)電路斷電時，掉電保護(hù)電路會對微處理電路和讀卡電路中存貯的信息進(jìn)行閉鎖，防止數(shù)據(jù)丟失，便于再次啟動時繼續(xù)計量，電壓監(jiān)視電路可實現(xiàn)定量間隔監(jiān)視電源電壓工作情況，該控制電路常態(tài)時只有10％的電路在工作，90％以上的電路處于“休眠”狀態(tài)，亦就是該電路的滿負(fù)荷狀態(tài)工作時間短，因此，實現(xiàn)了綠色節(jié)能，提高了電池使用壽命。所述的驅(qū)動電路是有微處理電路的輸出端依次與斯密特觸發(fā)器、電阻、MOS管，電磁開關(guān)串接在工作電源上，二極管、電容分別并聯(lián)在電磁開關(guān)、MOS管兩端，電磁閥最好選用雙穩(wěn)態(tài)電磁閥，其兩端用雙向電磁閥通、斷電與控制件電連接。這是通過電路的通或斷電來帶動電磁閥中的磁鐵做上或下移動，使控制件打開或關(guān)閉，用來控制液體管道的接通與關(guān)閉，MOS管最好選用VMOS管，該驅(qū)動電路是將來自微處理電路的信號(如漏氣、竊水、連續(xù)插錯卡、插入卡等信號)驅(qū)動雙穩(wěn)態(tài)電磁閥正向、反向通電使閥門打開或關(guān)閉，控制雙穩(wěn)態(tài)電磁閥工作，實現(xiàn)水量的監(jiān)控，常態(tài)時該電磁閥不需要電流來維持閥門的常態(tài)向非常態(tài)的轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換狀態(tài)的瞬間用電流來完成后不再靠電流來維持。當(dāng)出現(xiàn)竊水或更換電源時，控制電路驅(qū)動電磁閥關(guān)閉，此時電路處于滿負(fù)荷狀態(tài)工作。當(dāng)恢復(fù)正常狀態(tài)時，控制電路驅(qū)動電磁閥打開，此時90％以上電路處休眠狀態(tài)工作。所述的漏氣檢測電路在該裝置中可以設(shè)也可不設(shè)這一部分，通常該電路是有氣敏傳感器、電阻、電容、斯密特觸發(fā)器、或非門，或者接節(jié)能集成電路與微處理電路輸出端與微處理電路的輸入端電連接，其輸入端是有漏氣、竊水、電源更換及休眠節(jié)能等信號經(jīng)邏輯控制接至微處理電路的輸入端，其中節(jié)能集成電路最好選用低功耗CMOS集成電路。當(dāng)空氣中有煤氣、毒氣等泄漏時，氣敏傳感器動作，則漏氣檢測電路處在滿負(fù)荷狀態(tài)下使其休眠電路啟動，經(jīng)微處理電路，啟動報警電路發(fā)出報警提示。這樣用水點發(fā)生煤氣等有害氣體泄露時可以進(jìn)行監(jiān)控報警，保護(hù)人生安全。當(dāng)讀卡器讀出錯卡或偽卡時，同樣由微處理電路一方面驅(qū)動電磁閥關(guān)閉液體通道，另一方面驅(qū)動報警電路進(jìn)行警示，從而達(dá)到了漏氣、竊水時，立即斷水、警示。所述的掉電保護(hù)電路是由電可擦可編程存貯器構(gòu)成，其引腳分別與微處理電路輸入、輸出、電源正極和地連接。所述的電壓監(jiān)視電路是有比較器、MOS管、電阻、電容構(gòu)成，MOS管柵極串接至微處理電路，源極與地之間串接與比較器并聯(lián)的偏置電阻，漏極與電源連接，比較器分別串電容或直接接地。
所述的休眠節(jié)能電路是有節(jié)能集成電路、電阻、電容、斯密特觸發(fā)器、二極管、比較放大器、MOS管、穩(wěn)壓二極管、工作電源電連接構(gòu)成液體計量、漏氣檢測、電源更換的休眠節(jié)能單元。正常情況下，休眠節(jié)能電路不工作，整個控制電路僅有10％的電路進(jìn)行工作，而90％以上的電路處于休眠狀態(tài)。只有當(dāng)在出現(xiàn)漏氣、竊水、電源更換等信號時，整個電路才瞬間進(jìn)入全負(fù)荷狀態(tài)運行，處理完后電路立即又恢復(fù)休眠狀態(tài)，從根本上實現(xiàn)了綠色節(jié)能。所述的報警電路是有反向器、電阻、VMOS管、聲光報警器依次串接而成，其輸入端連接微處理電路的輸出端，其輸出端接至聲光報警器。它是將來自微處理電路的漏氣、竊水、偽卡、購卡提示等信號經(jīng)反向器驅(qū)動聲光報警器工作，實現(xiàn)了購卡提示、水量用完以及漏氣、竊水等安全警示，同時還可驅(qū)動電磁閥切斷水路。所述的MOS管最好選用VMOS管。
所述的智能卡可選IC卡或IB卡或光卡或磁卡，最好選用IC卡或IB卡。所述的讀卡器是有插卡口、讀卡電路、編碼電路、存貯電路所構(gòu)成，其輸入端將智能卡插入插卡口經(jīng)讀卡電路、編碼電路、存貯電路輸出后接至控制電路，其中所述的智能卡作為購水卡，可選用IC卡或光卡等，其中光卡是利用點陣組合數(shù)據(jù)編碼技術(shù)存貯信息，用孔洞代表購水量，用計算機(jī)制售卡系統(tǒng)隨機(jī)函數(shù)來確定制成，從而大大降低了制卡成本、提高了保密性。上述的讀卡電路、編碼電路、存貯電路，根據(jù)使用的購水卡是IC卡或IB卡，還是光卡來確定具體電路，通常選用光卡時，讀卡電路選用發(fā)光二極管和光敏二極管構(gòu)成的。當(dāng)智能光卡插入讀卡器時電源開關(guān)接通，讀卡電路開始工作，讀卡同步信號能使讀卡精確、數(shù)據(jù)安全地進(jìn)入微處理電路進(jìn)行處理，當(dāng)選用光卡時，用戶在用水前到水站購買一定水量，計算機(jī)銷售管理系統(tǒng)以隨機(jī)密碼形式存貯信息制成光卡，用戶將該卡插入智能水表的讀卡器上進(jìn)行識別處理，同時解除用水閥門的鎖定開始供水，當(dāng)預(yù)購水量用完時，聲光提示用戶及時購水或自動關(guān)閉閥門停止供水，當(dāng)插入偽卡或錯卡時，立即自動鎖定水路并聲光報警，由管理人員解除鎖定方可重新使用，智能卡還存貯用戶姓名、住址等資料，自動對用戶的用水量進(jìn)行統(tǒng)計分析。
所述的工作電源可選用直流電源或電池或交流變壓穩(wěn)壓器或交直兩用自動切換電源為整個電路提供工作電源。
所述的微處理電路是有中央處理器、存貯器、驅(qū)動器、地址鎖存器等構(gòu)成，它是將輸入的信息進(jìn)行微處理后輸出控制驅(qū)動電路及報警電路工作。


圖1智能水表結(jié)構(gòu)框圖 圖2控制電路框圖圖3智能水表工作電路圖 圖4執(zhí)行控制件工作原理圖R-電阻Z-二極管 S-MOS管或三極管 C-電容A、B、D-水流向U1-斯密特觸發(fā)器U2-節(jié)能集成電路U3-比較器U4-反向器
U5-或非門U-微處理電路 B-報警器RL-雙穩(wěn)態(tài)電磁閥結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，是在液體計量表進(jìn)端裝有控制件，在殼體內(nèi)裝有讀卡器、計數(shù)傳感器、執(zhí)行部件、控制電路、報警器、氣敏傳感器、電壓監(jiān)視器、掉電保護(hù)器、工作電源等。當(dāng)計數(shù)傳感器或氣敏傳感器或讀卡器輸入信息時，微處理電路驅(qū)動執(zhí)行部件接通或斷開水路，水表用水計量開始或停止，當(dāng)出現(xiàn)漏氣故障時，氣敏傳感器將信息經(jīng)漏氣檢測電路輸入微處理電路處理后，驅(qū)動報警電路和驅(qū)動電路工作。如圖3所示虛框部分是休眠節(jié)能電路、其中休眠節(jié)能電路有用量計量、電源更換、漏氣檢測及休眠節(jié)能等單元。I是驅(qū)動電路，II是報警電路，III是漏氣檢測電路，IV是電壓監(jiān)視電路，V是掉電保護(hù)電路。
如圖4所示當(dāng)電磁閥通電時，控制件打開，水流向由進(jìn)口到B、D即閥門打開；當(dāng)電磁閥斷電時，控制件關(guān)閉，水流向由時口到A即閥門自鎖關(guān)閉，實現(xiàn)了管道中液體通或斷的控制。
本實用新型的智能水表解決了長期以來自來水等液體難以自動計費，使用成本高、電路滿負(fù)荷工作狀態(tài)時間長、液體泄漏不可控、無防偽竊水報警等問題，它既可選用IC卡或IB卡，又可選用光卡、磁卡等，作為購水卡，尤其所選用的光卡是利用點陣組合數(shù)據(jù)編碼技術(shù)存儲信息，該點陣組合是利用計算機(jī)制售卡系統(tǒng)隨機(jī)函數(shù)來確定的，因此其保密性強(qiáng)，大大降低了制卡成本。該裝置的工作電路崐選用休眠節(jié)能電路，實現(xiàn)了瞬間滿負(fù)荷工作而耗電，常態(tài)工作時90％以上電路“休眠”不耗電的綠色節(jié)能的功能；選用雙穩(wěn)態(tài)閥門作控制水路閥門，利用微處理電路，實現(xiàn)了自動開啟、自動監(jiān)控、自動計量、故障鎖定、用水跟蹤、用水量統(tǒng)計分析、購卡提示、安全報警等功能、是集靈活、實用、節(jié)能、價低為一體的理想液體計量配套裝置。
權(quán)利要求1.一種智能水表，其特征在于在計量表的進(jìn)端裝有控制件、在殼體內(nèi)裝有讀卡器、控制電路，讀卡器及控制電路與計量表和控制件電連接，該殼體上留有讀卡器插口，智能卡插入讀卡器中，讀卡器輸出端接入控制電路，控制電路驅(qū)動連接控制件，把智能卡上的信息經(jīng)讀卡器讀出、編碼后寫入控制電路驅(qū)動控制件工作。
2.如權(quán)利要求1所述的智能水表，其特征在于控制電路是有集成元件、分離元件、線路板所構(gòu)成的微處理電路、休眠節(jié)能電路、驅(qū)動電路、報警電路、漏氣檢測電路、電源電路及其掉電保護(hù)電路、電壓監(jiān)視電路，它是將智能卡插入讀卡器，讀卡器輸出連接微處理電路，微處理電路分別與休眠節(jié)能電路、驅(qū)動電路、報警電路、漏氣檢測電路控制電連接，掉電保護(hù)電路、電壓監(jiān)視電路分別連接微處理電路，電源電路為其提供工作電源。
3.如權(quán)利要求2所述的智能水表，其特征在于所述的驅(qū)動電路是有微處理電路的輸出端依次與斯密特觸發(fā)器、電阻、MOS管、電磁開關(guān)串接在工作電源上，二極管、電容分別并在電磁開關(guān)、MOS管兩端。
4.如權(quán)利要求3所述的智能水表，其特征在于所述的電磁開關(guān)是雙穩(wěn)態(tài)電磁閥，其兩端用電磁閥通、斷電與控制件電連接。
5.如權(quán)利要求2所述的智能水表，其特征在于所述的掉電保護(hù)電路是由電可擦可編程存貯器構(gòu)成，其引腳分別與微處理電路、電源正極和地連接。
6.如權(quán)利要求2所述的智能水表，其特征在于所述的電壓監(jiān)視電路是由比較器、MOS管、電阻、電容構(gòu)成，MOS管柵極串電阻接至微處理電路，源極與地之間串接與比較器并聯(lián)的偏置電阻，比較器分別串電容或直接接地，漏極與電源連接。
7.如權(quán)利要求1所述的智能水表，其特征在于所述的智能卡是IC卡或IB卡或光卡。
8.如權(quán)利要求2所述的智能水表，其特征在于所述的休眠節(jié)能電路是由電阻、電容、二極管、斯密特觸發(fā)器、穩(wěn)壓二極管、MOS管、比較器、節(jié)能集成電路、工作電源電連接構(gòu)成的液體計量、漏氣檢測、電源更換的休眠節(jié)能單元。
9.如權(quán)利要求2所述的智能水表，其特征在于所述的報警電路是反向器、電阻、MOS管、聲光報警器依次串接而成，其輸入端連接微處理電路的輸出端，其輸出端接至聲光報警器。
10.如權(quán)利要求2所述的智能水表，其特征在于所述的讀卡器是有插卡口、讀卡電路、編碼電路、存貯電路所構(gòu)成，其輸入端將智能卡插入插卡口，經(jīng)讀卡電路、編碼電路、存貯電路輸出后接至控制電路。
專利摘要智能水表是接在液體管道的計量表上裝有讀卡器、控制電路,讀卡器及控制電路與控制件電連接,智能卡插入讀卡器中將存貯的信息由讀卡器讀出、編碼后寫入控制電路,有節(jié)能降耗、保密性強(qiáng)、預(yù)購水量、自動監(jiān)控等特點,采用點陣組合儲存信息及雙穩(wěn)態(tài)控制閥、休眠電路等技術(shù),解決制卡成本高、滿負(fù)荷時間長、無泄漏控制等,實現(xiàn)自動計量、綠色節(jié)能、用水跟蹤、故障報警等,集靈活、適用、節(jié)能、低價為一體的液體計量配套裝置。
文檔編號G01F15/06GK2369220SQ9922007
公開日2000年3月15日 申請日期1999年1月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月1日
發(fā)明者王雙保, 肖建平, 欒興曙, 石紹球, 王培和, 程方 申請人:王雙保