專利名稱：機(jī)械智能cpu卡一體化氣體渦輪流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體渦輪流量計(jì)。
背景技術(shù)：
氣體渦輪流量計(jì)的原理是依據(jù)渦輪的轉(zhuǎn)速與通過流量計(jì)的流量成正比，將渦輪的 轉(zhuǎn)動(dòng)，減速后，經(jīng)過一對(duì)不接觸的永磁鐵實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的傳遞，再通過各類傳感器轉(zhuǎn)化為脈沖信 號(hào)，從而求得通過流量計(jì)的流量。 現(xiàn)有氣體渦輪流量計(jì)分為機(jī)械式和智能式兩大類。其中，機(jī)械式的結(jié)構(gòu)為通過齒 輪減速和磁耦合傳遞，將氣動(dòng)渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成機(jī)械字輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，僅有機(jī)械字輪顯示工況 下的體積流量，無(wú)法進(jìn)行溫度、壓力和壓縮因子修正，即無(wú)法修正為標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積 流量；智能式的結(jié)構(gòu)為通過齒輪減速和傳感器轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，傳遞到智能積算儀，并與溫 度、壓力傳感器采集上的信號(hào)進(jìn)行積算，換算出標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的流量，僅有數(shù)字顯示，當(dāng) 智能部分出現(xiàn)故障時(shí)，所顯示的流量信息可能不可靠。 目前，氣體渦輪流量計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能所采用的分體式結(jié)構(gòu)型式智能氣體渦輪 流量計(jì)與具有ESAM模塊的切斷閥連接，隨著前者向后者發(fā)送脈沖，后者的剩余氣量隨之減 少，當(dāng)后者的剩余氣量降低至報(bào)警限額時(shí)報(bào)警，剩余氣量降為零時(shí)切斷閥關(guān)閉。這種ESAM 模塊與氣體渦輪流量計(jì)分體的結(jié)構(gòu)型式有很大弊端氣體渦輪流量計(jì)發(fā)送脈沖的電路與 切斷閥接收脈沖的電路如果匹配不當(dāng)或者遇到強(qiáng)的電磁干擾時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)漏記或多記的現(xiàn) 象，氣體渦輪流量計(jì)是作為商業(yè)或工業(yè)等大的用戶貿(mào)易計(jì)量，一旦出現(xiàn)氣體渦輪流量計(jì)和 IC卡切斷閥不一致，勢(shì)必會(huì)造成大的經(jīng)濟(jì)糾紛。實(shí)際的使用中這種不一致的發(fā)生較為常見。 邏輯加密卡有又叫加密存儲(chǔ)卡，卡內(nèi)的集成電路具有加密邏輯和EEPROM(電可 擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)；CPU卡又叫智能卡，卡內(nèi)的集成電路包括中央處理器(CPU)、 EEPR0M、隨機(jī)存儲(chǔ)器(ROM)、以及固化在只讀存儲(chǔ)器(ROM)中的片內(nèi)操作系統(tǒng)(COS)，卡內(nèi)芯 片還集成了加密運(yùn)算協(xié)處理器以提高安全性和工作速度，使其技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于邏輯加密 卡。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種智能氣體渦輪流量計(jì)，為解決上述氣體渦輪流量計(jì)不準(zhǔn) 確、有可能出現(xiàn)漏記或多記、當(dāng)智能部分出現(xiàn)故障時(shí)，所顯示的流量信息可能不可靠的技術(shù) 問題。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 這種機(jī)械智能CPU卡一體化氣體渦輪流量計(jì)，包括帶有渦輪、齒輪減速及磁耦合 傳遞機(jī)構(gòu)、機(jī)械字輪的氣體渦輪流量計(jì)基表、具備CPU卡預(yù)付費(fèi)功能的智能積算儀、以及執(zhí) 行開關(guān)操作的切斷閥，所述智能積算儀的核心是單片機(jī)，單片機(jī)與電源模塊、顯示單元、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、4-20mA輸出模塊、閥門控制接口 、 JTAG接口和ESAM模塊連接，ESAM 模塊(即Embedded Secure Access Module嵌入式安全模塊的簡(jiǎn)稱)與CPU卡接口連接，智能積算儀外面有顯示屏、按鍵和插卡座，渦輪經(jīng)過齒輪減速及磁耦合傳遞機(jī)構(gòu)與機(jī)械字輪連接，機(jī)械字輪上的計(jì)數(shù)傳感器、機(jī)械字輪兩側(cè)伸入表體內(nèi)監(jiān)測(cè)氣體的壓力傳感器和溫度傳感器經(jīng)信號(hào)線分別連入單片機(jī)的信號(hào)輸入端子，單片機(jī)包括將電子脈沖信號(hào)與溫度、壓力傳感器采集信號(hào)進(jìn)行積算、計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)參比條件下氣體流量的增加值和剩余氣量的減少值的計(jì)算器、通過閥門控制接口控制切斷閥開關(guān)的控制器以及存儲(chǔ)剩余氣量值和氣體流量值的寄存器。 所述壓力傳感器和溫度傳感器可以經(jīng)放大電路與單片機(jī)的信號(hào)輸入端連接。[0010] 所述單片機(jī)可以具有用于與其它智能設(shè)備連接的通訊模塊和通訊接口。[0011] 所述機(jī)械字輪上的計(jì)數(shù)傳感器可以使用干簧管或光電傳感器。[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和有益效果 本實(shí)用新型有機(jī)械和電子雙計(jì)數(shù)能力，以機(jī)械計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)管路的溫度和壓力轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的流量進(jìn)行電子顯示。當(dāng)電子部分損壞時(shí)，可以根據(jù)機(jī)械讀數(shù)和溫度壓力的歷史記錄進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算得到流量值。既保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，又保證了實(shí)際數(shù)據(jù)的可靠顯示?？梢詫?shí)現(xiàn)機(jī)械字輪顯示、電子顯示、智能修正以及CPU卡預(yù)付費(fèi)多種功能的智能氣體渦輪流量計(jì)。 本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)氣體渦輪流量計(jì)工作模式單一并且不夠可靠的缺點(diǎn)，解決了采集、修正、存儲(chǔ)、顯示和預(yù)付費(fèi)一體化的技術(shù)問題。 由于采用了機(jī)械流量計(jì)基表和智能積算儀兩部分計(jì)數(shù)，本實(shí)用新型在抵抗外界因素干擾方面有很大的進(jìn)步。 該智能氣體渦輪流量計(jì)包括具備機(jī)械字輪的氣體渦輪流量計(jì)基表、智能積算儀和切斷閥三部分，其智能積算儀具備數(shù)據(jù)處理單元、電子顯示屏、CPU卡接口、插卡座，能完成采集、修正、存儲(chǔ)、顯示和預(yù)付費(fèi)等功能的?？梢詫?shí)現(xiàn)機(jī)械字輪顯示、電子顯示、智能修正以及CPU卡預(yù)付費(fèi)多種功能的智能氣體渦輪流量計(jì)。機(jī)械智能CPU卡氣體渦輪流量計(jì)安全可靠，功能更多。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于各燃?xì)夤?yīng)部門。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。[0018]

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0019] 圖2是本實(shí)用新型的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。[0020] 圖3是本實(shí)用新型的智能部分框圖。 附圖標(biāo)記1-氣體渦輪流量計(jì)基表、2_壓力傳感器、3_機(jī)械字輪、4-CPU卡卡座、5-顯示屏、6_按鍵、7_智能積算儀、8_溫度傳感器、9_渦輪、10_齒輪減速和磁耦合傳遞機(jī)構(gòu)、ll-切斷閥。
具體實(shí)施方式實(shí)施例參見圖1 、圖2所示，這種機(jī)械智能CPU卡一體化氣體渦輪流量計(jì)，包括帶有渦輪9、齒輪減速及磁耦合傳遞機(jī)構(gòu)10、機(jī)械字輪3的氣體渦輪流量計(jì)基表1、具備CPU卡預(yù)付費(fèi)功能的智能積算儀7、以及執(zhí)行開關(guān)操作的切斷閥11，所述智能積算儀7的核心是單片機(jī)，單片機(jī)與電源模塊、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、4-20mA輸出模塊、閥門控制接口 、 JTAG接口和ESAM模塊連接，ESAM模塊與CPU卡接口連接，智能積算儀7外面有顯示屏 5、按鍵6和插卡座4，渦輪9經(jīng)過齒輪減速及磁耦合傳遞機(jī)構(gòu)10與機(jī)械字輪3連接，機(jī)械 字輪上的計(jì)數(shù)傳感器、機(jī)械字輪3兩側(cè)伸入表體內(nèi)監(jiān)測(cè)氣體的壓力傳感器2和溫度傳感器 8經(jīng)信號(hào)線分別連入單片機(jī)的信號(hào)輸入端子，單片機(jī)包括將電子脈沖信號(hào)與溫度、壓力傳感 器采集信號(hào)進(jìn)行積算、計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)參比條件下氣體流量的增加值和剩余氣量的減少值的計(jì) 算器、通過閥門控制接口控制切斷閥11開關(guān)的控制器以及存儲(chǔ)剩余氣量值和氣體流量值 的寄存器。 所述壓力傳感器和溫度傳感器可經(jīng)放大電路與單片機(jī)的信號(hào)輸入端連接。 所述單片機(jī)具有用于與其它智能設(shè)備連接的通訊模塊和通訊接口。單片機(jī)的功能
包括將電子脈沖信號(hào)與溫度、壓力傳感器采集信號(hào)進(jìn)行積算、計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)參比條件下氣體
流量的增加值和剩余氣量的減少值、通過閥門控制接口控制切斷閥的開關(guān)以及存儲(chǔ)剩余氣
量值和氣體流量值。 所述機(jī)械字輪上的計(jì)數(shù)傳感器可以使用干簧管或光電傳感器。 CPU卡及其接口 CPU卡是用戶和流量計(jì)進(jìn)行雙向信息交流的中介，它的尺寸和接 口設(shè)計(jì)完全符合IS0-7816的標(biāo)準(zhǔn)?？▋?nèi)采用COS操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)符合《中國(guó)金融集成IC 卡規(guī)范》，其數(shù)據(jù)文件支持種類多，且支持DES、3DES等加密算法；支持線路加密，具備線路 保密功能；防止通信數(shù)據(jù)被非法竊取或篡改。 ESAM模塊也稱ESAM模塊是一種智能的CPU卡，是把智能卡芯片封裝成標(biāo)準(zhǔn)DIP8 普通集成電路模塊的形狀。該模塊固定安裝在流量計(jì)內(nèi)部，存儲(chǔ)流量計(jì)運(yùn)行過程中的所有 重要參數(shù)，并密藏發(fā)卡時(shí)生成的用戶卡權(quán)限認(rèn)證工作密碼，流量計(jì)和用戶卡進(jìn)行相互認(rèn)證 和信息交換實(shí)際上是流量計(jì)內(nèi)ESAM模塊和用戶卡進(jìn)行相互認(rèn)證及信息交換。 當(dāng)用戶將含有一定購(gòu)氣量的CPU卡插入流量計(jì)的卡座內(nèi)時(shí)，流量計(jì)內(nèi)ESAM模塊和 CPU卡進(jìn)行相互認(rèn)證及信息交換，所購(gòu)氣量傳輸至ESAM模塊，用戶的用氣量等信息傳輸至 CPU卡。ESAM模塊再將購(gòu)氣量等通過數(shù)據(jù)總線傳送到單片機(jī)，單片機(jī)控制閥門打開。單片 機(jī)將流量基表上傳的流量信號(hào)與溫度壓力傳感器采集到的溫度壓力信號(hào)進(jìn)行積算得到標(biāo) 準(zhǔn)參比條件下的體積流量值，進(jìn)一步算出剩余氣量值，并存儲(chǔ)于寄存器內(nèi)，再通過數(shù)據(jù)總線 傳送至ESAM模塊，即標(biāo)準(zhǔn)參比條件下體積流量增加值等于剩余氣量的減少值，當(dāng)剩余氣量 減少至報(bào)警氣量時(shí)LCD顯示報(bào)警，提示用戶購(gòu)氣，當(dāng)剩余氣量為零時(shí)，閥門控制接口輸出關(guān) 閥信號(hào)，閥門關(guān)閉。 本實(shí)用新型的工作過程機(jī)械智能一體結(jié)構(gòu)為通過齒輪減速和磁耦合傳遞將氣動(dòng)
渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成機(jī)械字輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械字輪顯示工況下的流量。在機(jī)械字輪上安裝傳感
器，將字輪的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，再輸入至智能積算單元，并與溫度、壓力傳感器采
集上的信號(hào)進(jìn)行積算，換算出標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的流量，進(jìn)一步算出剩余氣量值，并在數(shù)字顯
示屏上實(shí)現(xiàn)顯示。這樣一旦智能積算單元出現(xiàn)嚴(yán)重故障，丟失記錄的數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)基表的字
輪顯示，再根據(jù)溫度壓力的歷史記錄就可以換算出標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的累積流量；機(jī)械字輪
不僅是在上述突發(fā)故障時(shí)發(fā)揮作用，日常的貿(mào)易計(jì)量也可以起到監(jiān)督核查作用。 機(jī)械智能CPU卡一體結(jié)構(gòu)為CPU卡的插卡座安裝在機(jī)械智能氣體渦輪流量計(jì)基
表上，形成一體式結(jié)構(gòu)，與切斷閥之間連接的僅是閥門的控制開關(guān)線。CPU卡接口與流量計(jì)
智能積算儀之間無(wú)需再進(jìn)行脈沖傳遞，只要通過內(nèi)部程序控制，通過數(shù)據(jù)總線就可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞。這樣流量計(jì)智能積算儀上剩余氣量的減少值與累積氣量的增加值就可以對(duì)應(yīng)上，避免了二者不一致造成的貿(mào)易糾紛。 IC卡按照核心IC功能及工作原理劃分可分成以下兩種，CPU卡式燃?xì)饬髁坑?jì)(具備密鑰管理)和邏輯加密卡式燃?xì)饬髁坑?jì)。與邏輯加密卡相比，CPU卡由于具有兩層密鑰系統(tǒng)，不僅是更安全可靠，而且可將流量計(jì)中存儲(chǔ)的各類數(shù)據(jù)通過ESAM模塊采集到售氣控制系統(tǒng)，為科學(xué)管理提供依據(jù)。不僅具備準(zhǔn)確可靠的計(jì)量功能，而且可以實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)售氣功能。 機(jī)械智能CPU卡氣體渦輪流量計(jì)運(yùn)行一段時(shí)間后的流量計(jì)積算儀上顯示的剩余氣量減少值與累積氣量的增加值一致。
權(quán)利要求一種機(jī)械智能CPU卡一體化氣體渦輪流量計(jì)，包括帶有渦輪(9)、齒輪減速及磁耦合傳遞機(jī)構(gòu)(10)、機(jī)械字輪(3)的氣體渦輪流量計(jì)基表(1)、具備CPU卡預(yù)付費(fèi)功能的智能積算儀(7)、以及執(zhí)行開關(guān)操作的切斷閥(11)，其特征在于所述智能積算儀(7)的核心是單片機(jī)，單片機(jī)與電源模塊、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、4-20mA 輸出模塊、閥門控制接口、JTAG接口和ESAM模塊連接，ESAM模塊與CPU卡接口連接，智能積算儀(7)外面有顯示屏(5)、按鍵(6)和插卡座(4)，渦輪(9)經(jīng)過齒輪減速及磁耦合傳遞機(jī)構(gòu)(10)與機(jī)械字輪(3)連接，機(jī)械字輪上的計(jì)數(shù)傳感器、機(jī)械字輪(3)兩側(cè)伸入表體內(nèi)監(jiān)測(cè)氣體的壓力傳感器(2)和溫度傳感器(8)經(jīng)信號(hào)線分別連入單片機(jī)的信號(hào)輸入端子，單片機(jī)包括將電子脈沖信號(hào)與溫度、壓力傳感器采集信號(hào)進(jìn)行積算、計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)參比條件下氣體流量的增加值和剩余氣量的減少值的計(jì)算器、通過閥門控制接口控制切斷閥開關(guān)的控制器以及存儲(chǔ)剩余氣量值和氣體流量值的寄存器。
2. 據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械智能CPU卡一體化氣體渦輪流量計(jì)，其特征在于所述壓力傳感器和溫度傳感器經(jīng)放大電路與單片機(jī)的信號(hào)輸入端連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械智能CPU卡一體化氣體渦輪流量計(jì)，其特征在于所述單片機(jī)具有用于與智能設(shè)備連接的通訊模塊和通訊接口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械智能CPU卡一體化氣體渦輪流量計(jì)，其特征在于所述機(jī)械字輪上的計(jì)數(shù)傳感器是干簧管或光電傳感器。
專利摘要一種機(jī)械智能CPU卡一體化氣體渦輪流量計(jì)，由機(jī)械流量計(jì)基表和智能積算儀兩部分計(jì)數(shù)，智能積算儀的核心部件單片機(jī)與顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、4-20mA輸出模塊、電源模塊、閥門控制接口、JTAG接口和ESAM模塊連接，ESAM模塊與CPU卡接口連接，機(jī)械字輪上的計(jì)數(shù)傳感器、表體內(nèi)的壓力傳感器和溫度傳感器經(jīng)信號(hào)線分別連入單片機(jī)的信號(hào)輸入端子，單片機(jī)將電子脈沖信號(hào)與溫度、壓力傳感器采集信號(hào)進(jìn)行積算、計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)參比條件下氣體流量的增加值和剩余氣量的減少值，控制切斷閥開關(guān)，存儲(chǔ)剩余氣量值和氣體流量值。解決了采集、修正、存儲(chǔ)、顯示和預(yù)付費(fèi)一體化的問題。
文檔編號(hào)G01F1/32GK201535682SQ20092031504
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者劉凱, 張濤, 李學(xué)仁, 柴家鳳, 海明璋, 王凡, 王小璐, 解乃剛, 趙琪鋒, 馬楠, 高健中, 魏巍 申請(qǐng)人:北京市燕山工業(yè)燃?xì)庠O(shè)備有限公司;北京市公用事業(yè)科學(xué)研究所