燃气智能监控系统

2024-11-06|版权声明|我要投稿

燃气智能监控系统(共12篇)

燃气智能监控系统 篇1

美国、日本等发达国家对安全使用燃气制定了一系列规章、制度,特别制定了燃气泄漏报警器的使用规定,使燃气事故率维持在较低的水平[1]。日本早在1980 年1 月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规,1986 年5 月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有6 个州立法,规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。因此研制高智能化,可及时监控、报警、排除险情的燃气报警系统十分必要。中国国家技术监督局早在1998 年就在实施的国标GB 16914-1997 中明确规定: 燃具安装处所应设置燃气泄漏报警切断装置。我国每年因燃气泄漏造成的中毒事故、燃气爆炸事故,在全国各地屡见不鲜[2]。为了减少因燃气泄漏、火灾引起的燃烧、爆炸等事故,在家庭安装居家安防系统十分有必要。目前市场上常见的安防报警系统有固定电话拨号、以太网及集群系统等[2],但这些方式均存在缺陷: 固定电话拨号通信方式局限于有线,线路容易老化或遭腐蚀、鼠咬、磨损,故障发生率较高,误报警率高,在关键时候失灵; 以太网同样面临线路产生问题的隐患,并且不易普及; 集群系统功耗很大,网络架设和维护费用很高,而且需要购买固定的频点[6]; 不能实现小区化监控管理报警和向户主个人手机发送短信报警的双保险机制。

针对目前居家安防系统存在的问题,笔者提出一种基于无线通信和GSM移动通信的家用燃气泄漏智能报警系统[3 ~ 5],对家用燃气浓度、烟雾浓度及室内温度等进行实时监测和双重报警,及早发现事故隐患,采取有效措施,避免事故发生,减少因燃气泄漏而造成的严重损失,具有重要意义。

1 智能燃气报警系统总体方案*

针对目前市面上燃气报警器在通信方式、安全系数等方面的不足,采用无线通信和GSM移动通信相结合的家用燃气泄漏智能报警系统,总体方案如图1 所示。系统包括图2 所示的本地实时监测模块( 发送方) 、远程集中监控模块( 接收方) ,并通过无线通信自组网和GSM移动通信网络构建燃气泄漏智能监控系统。系统采用无线通信传输数据方式,代替了繁琐的布线工序,减少因有线通信线缆故障而造成数据传输中断和出错。若存在燃气泄漏,该系统能第一时间通过GSM移动通信网络短信通知户主,并自动采取声光报警、自动开窗、智能通风及自动灭火等应急处理措施。同时通过无线通信送到小区燃气监控中心实现小区集中实时监控,采取相应的有效措施,并将检测数据存入小区燃气集中监控系统数据库中,便于风险分析与评估。通过GSM移动通信网络和无线通信,实现了双重报警,提高了系统的可靠性,能确保燃气泄漏在最短时间内被发现并被处理,从而做到减少能源浪费,保护生命财产安全,做到防患于未然。

2 系统硬件

2. 1 主控模块

主控芯片采用STC12C5A60S2 单片机,STC12C系列单片机是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051 单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度提高8 ~ 12 倍。内部集成MAX810专用复位电路,两位PWM,8 路高速十位A/D转换( 250K/s,即25 万次/s) ,它有高速、高可靠、低功耗、超低价、强抗静电和强抗干扰的优点。

发送站点主模块与接收站点主模块的电路设计分别如图3、4 所示,发送站点主模块中主要与无线模块( P1. 1 ~ P1. 6) 、ADC( P1. 0、P1. 7) 、串口( P3. 0 ~ P3. 1) 、声光报警( P3. 3、P3. 4) 、矩阵键盘( P2. 0 ~ P2. 7) 、液晶显示( P0. 0 ~ P0. 5) 、继电器( P3. 6、P3. 7) 相连接,接收站点主模块主要与无线模块( P1. 1 ~ P1. 6) 、声光报警( P3. 3、P3. 4) 、串口( P3. 0 ~ P3. 1) 相连接。

2. 2 无线通信模块

无线通信模块采用CC1101 无线收发模块,支持数据包处理、数据缓冲和突发数据传输,广泛应用于低功率遥感勘测、住宅和建筑自动控制、无线警报和安全系统、工业监测和控制及无线传感器网络等领域。在发送站点和接收站点都采用了CC 1101 无线收发模块,硬件设计如图5 所示,数据输入SI、输出SO引脚分别与P1. 6、P1. 7 相连,时钟输出引脚SCLK与P1. 5 相连,接口配置、芯片选择引脚CSN与P1. 2 相连,工作状态引脚GDO0、GDO2 分别与P1. 3、P1. 1 相连,实现无线通信模块与主控芯片的数据通信。

2. 3 串口通信模块

采用PL2303 USB转RS232 控制器,实现USB和标准RS-232 串行端口之间的转换,支持USB电源管理和远程唤醒协议,硬件设计如图6所示。数据接收引脚RXD与P3. 0 引脚相接,接收单片机发送过来的数据,数据发送引脚TXD与P3. 1 引脚相接,将数据发送到单片机。

2. 4 数据采集电路

MQ-5 是半导体气敏器件,它将可燃气体转换成控制信号输出。在其6 个引脚中,H-H是加热电极,通电后使气敏传感器内部保持一定的温度。当有可燃气体与它接触时,其A-B两端导电率就会改变,如果负载等相关条件确定时,随着可燃气体的成分和浓度的不同,则负载两端的变化亦是不同的。当可燃气体浓度越大时,负载两端电压的变化亦越大,而且不同种类的燃气电压变化大小也不同。RP是传感器灵敏度调节电位器,最好选用多圈电位器,可以比较精确地调整灵敏度,其电路连接如图7 所示,其输出接单片机内部AD转换的正负输入端,分别为单片机的P1. 0、P1. 7口。MQ-2 工作原理与之类似。

2. 5 液晶显示电路

该设计采用12864 液晶作为显示器件,具有低功耗、接口方式简单、取指令方便及人机交互图形界面友好等特点。单片机通过串行通信方式控制液晶显示器内各种数据信息,具体电路如图8 所示,片选CS、指令返回RET、指令选择RS分别接单片机的P0. 0、P0. 1、P0. 2 口,数字线SDA、时钟线SCL分别接单片机P0. 3、P0. 4口。

2. 6 GSM短信收发电路

该设计采用西门子的TC35 模块来实现短信发送功能。TC35 是一款双频900 /1 800MHz高度集成的GSM模块,它易于集成,可以在较短的时间内花费较少的成本开发出新颖的产品。该设计通过单片机串口发送AT指令来控制短信收发,具体电路如图9 所示。模块启动脚IGT接单片机P0. 7,串口接收RXD、串口发送TXD分别接单片机P3. 0、P3. 1 口。

3 系统软件

在keil C51 编程环境下,先初始化I/O口。对发送站点的软件设计,设置计数器1 和定时器2,单片机采集电压信号进行A / D转换成数字信号,A/D为STC12C5A60S2 内部模数转换器,判断转换成功之后的数字信号经过CC1101无线模块发送,采集到的脉冲信号通过计数器进行计数,然后通过CC1101发射模块发送,从而实现数据的采集和无线发送,多点数据采集与处理模块程序流程如图10所示。对接收站点进行软件设计时,先对液晶、无线模块进行初始化,再对页面进行控制,无线模块进行数据的接收,将得到的数据进行处理,再由液晶显示,并通过串口通信发送到上位机进行相应的处理与分析,判断燃气是否泄漏,若泄漏则启动报警系统,否则进入循环,其程序流程如图11所示。

4 结束语

家用燃气泄漏报警系统可实现燃气浓度的检测,当燃气浓度超过设定的标准值,燃气报警器自动声光报警,并采取诸如隔断气源及关电源等措施。该系统还可以通过GSM短信实现远程报警功能,同时将所在房间号传送至监控室的PC机同步显示与声光报警,实现双重报警功能,确保因燃气泄漏而造成的事故及时被发现。PC端软件进行数据库分析,形成风险评估系统。该报警系统成本低,使用方便,可以广泛地应用于家庭、住宅小区、或者燃气管道漏气检测。

燃气智能监控系统 篇2

沈阳金通汽车公司要求“金通燃气管线”的压力始终保持在80-90kpa之间,沈阳城市燃气管网一般都在50kpa左右,显然不能满足金通公司的用气要求。2000年6月到11月沈阳市煤气总公司和上海市公用事业研究所在现有工况的基础上,因地制宜开发了“燃气管线压力自动监控系统”经半年多的实际运行满足了金通用气要求,达到了预期的效果。

一、燃气管线压力自动监控系统简介

1、燃气管线压力自动监控系统工艺设计

(1)实际工况:沈阳市煤气总公司储配站有一座15万立方米干式气罐;四台压送机,其中二台12000米3/时,二台7200米3/时; 2200公里城市管网;管网压力在用气低峰时处在50kpa以下,用气高峰时保持在50kpa以上。“金通燃气管线”0.8公里,口径DN300与压送机出口连接,并与城市管网相通;

(2)工艺设计方案:由于“金通燃气管线”口径小,管线短,用气量少,但需要压力高;而城市管网口径大,管线长,用气量大,可以在“金通燃气管线”与城市管网之间加装一个阀门,平时开一台压送机,很容易提升“金通燃气管线”的压力,多余压力通过阀门泄放到城市管网中去;

(3)设计方案优点:

第一、投资少,只要增加一台能根据压力而自动调节开启度的电动阀门,如采用变频电机等调压方法其投资都比这种方案大得多;

第二、城市管网的可容性很大,通过城市管网卸压不会造成城市管网压力的急剧变化;

第三、平时只开一台压送机足以保证“金通燃气管线”的压力,多余压力通过阀门泄放到城市管网中去可以少量提高城市管网压力,减少用气高峰时开动压送机的台数;

2、系统组成和各部分功能

根据工艺方案形成的燃气管线压力自动监控系由压送机、电动阀门、管线压力变送器、压力自动监控仪和辅助电器组成:

(1)压送机是金通管线的升压设备,将储气罐的燃气压送进金通管线,提高管线压力;

(2)电动阀门是调节管线压力的执行机构,金通管线压力高时,电动阀门受控开启,将压力卸放到城市管网,金通管线压力低时,电动阀门受控关闭,提高金通管线压力,通过阀门开启度的变化来调节金通管线的压力;

(3)管线压力变送器是系统监控管线压力的一次仪表,一方面检测和显示管线压力情况,另一方面为压力自动监控仪提供管线压力监控依据;

(4)压力自动监控仪是管线压力自动监控系统的心脏,它接受压力变送器的信号,根据使用者预先设定的工况参数进行运行,控制电动阀门的开启度从而调节管线压力稳定在需要的范围内。压力自动监控仪设定参数在压力变送器量程范围内(0~160kpa)可设定上上限、上限、下限、下下限四点五段,线区》lkpa,响应速度1秒钟;

3、系统自控运行基本原理

在压送机开机情况下,压力自动监控仪检测到金通管线压力低于下下限时,指令电阀关闭,电阀缓慢关闭过程中金通管线压力随之上升,到达下限时指令电阀停止,由于压送机仍在加压金通管线压力继续上升,金通管线压力到达上上限时压力自动监控仪指令电阀开启,电阀缓慢开启过程中压送机管线压力随之下降,到达上限时指令电阀停止。压送机每小时的压送量基本稳定,如果金通用气量也基本稳定,那么经过几次调整,阀门开启度就会稳定在某个数值,金通管线压力也会稳定在原设置的数值内;如果金通用气量产生波动,自控系统重新调整达到新的平衡;

二、燃气管线压力自动监控系统技术

1、压力变送器:采用中日合资横河仪表公司生产的EJA压力变送器,其主要特点是精度高(±0.075%)、稳定性好、对环境要求低且免维护,有LED四位数显,符合长期连续使用的要求;

2、电动阀门:双闸板燃气专用阀门,配用隔爆型电动装置,具有限位控制、过转矩控制、运行指示和开启度信号输出等功能;

3、压力监控柜:集检测和控制于一体的立柜,主要功能有

A、采集金通管线压力变送器信号;

B、采集阀门全开、全关、过转矩和开启度信号;

C、根据设置要求自动控制电阀开、停、关;

D、输出电阀开、关动力源;

E、RS232接口与上位计算机连机;

F、LED四位数显金通管线压力、电动阀门开启度,灯光显示电阀开、停、动、关和压力越上上限、上限、下限、下下限,压力越上上限、下下限时拌有声响报警信号;

4、系统技术要点:

A、系统采用单片微机技术,软件采用汇编语言和MBASIC混编方法,适用于功能比较专一的设计要求,即经济又实惠;编制的基本程序固定在EpROM内,增加运行的稳定性和可靠性,根据工况设置参数采用功能键,其内部采用可擦写的E2pROM芯片,具有灵活性,适应各种需要;

B、压力自动监控仪采集信号、设置、运算等都是弱电,而拖动电动阀门却是强电,以弱控强在理论上是可行的,但在实践中往往会碰到一些问题,主要是干扰问题。在解决干扰问题中采取多种措施并用的办法,主要是继电器隔离、对干扰源增加吸收电路、电抗性元件远离弱电部分、提高仪器抗干扰能力、软件部分利用其智能性滤除干扰等;

C、系统在整体设计中考虑工况实际需要采用一用一备、人工、自动切换、灯光显示和声音报警等多种功能;

三、编后语

1、本系统经过半年多的运行,达到了设计要求,说明原设计思路是正确的、可行的,现在进行总结以完善和提高系统水平;

2、本系统技术可以推广应用到远距离稳定或调整管网压力、监控压送机开停等智能化以弱控强的领域;

海尔发布首款智能防干烧燃气灶 篇3

5月28日,海尔厨房电器召开粉丝见面会,会上海尔发布了最安全的防干烧燃气灶,该产品的智能防干烧、无锅自动关火、宽频大火力等七大安全创新功能让粉丝们惊喜体验了海尔为用户打造的“安全+”保护。智能防干烧燃气灶的发布具有行业风向标的意义,粉丝见面会上,中国标准化协会现场颁布了由海尔厨房电器参与修订的防干烧燃气灶标准。

根据媒体报道,我国每年因燃气灶干烧引发的大小型事故不在少数,这些事故常常会引起巨大的财产损失,甚至危及生命安全,是用户最大的痛点所在。海尔厨房电器在7个社交媒体平台与120万用户交互,围绕忘关火、支锅架难清洗、玻璃台面炸裂等用户痛点,展开燃气灶的创新研发。

基于用户痛点,海尔厨房电器通过整合全球五大研发中心和联合研发平台的资源,历经3年的研发、数千次的调试以及3个多月的耐久性验证,最终推出的智能防干烧安全燃气灶以七大安全功能共同构筑一道安全“屏障”,为用户打造厨房“安全+”体验。

智能防干烧系统由防干烧探头、智能控制模块和燃气控制阀等部分组成。在锅具干烧时,感温探头会智能感应锅的温度变化,一旦达到危险程度,燃气灶的智能控制模块就会发出关闭燃气控制阀的指令,从而有效杜绝了危险情况的发生。而在这其中发挥重要作用的感温探头经过了五重隔热防护,可以充分保证探头能够准确测得锅底温度变化而不受炉头火焰影响,使干烧保护更加灵敏。同时,为了满足当前用户对高品质的追求,防干烧安全燃气灶还具备大火力、人性化和智能化等功能点,满足了用户的多样化需求。以大火力为例,其实现了0秒瞬燃、高效燃烧系统和宽频火力等功能特点。经权威机构认证,该产品热流量高达4.5kW,燃烧热效率61%以上,满足了用户对大火力的需求。

日本立山传感器事业部总经理中切秀则在发言中介绍了防干烧灶具在日本的情况。日本从2005年开始出台相关政策,2008年起要求灶具必须安装防干烧传感器,相关调查数据显示,因为防干烧传感器的普及使用,因灶具干烧导致的火灾下降了70%多。韩国在2011年强制要求灶具具备防干烧功能,预计中国很快会有强制性标准出台。

中国标准化协会秘书长高建忠和中国五金制品协会理事长石僧兰出席活动,并颁布了重新修订的防干烧燃气灶标准。高建忠在致辞中表示,防干烧燃气灶标准的重新修订是企业技术创新推进行业标准升级的又一次成功实践,这将进一步加速中国厨电行业的技术升级,优化产业格局。

中国五金制品协会理事长石僧兰发言中指出,数千年丰富的饮食文化塑造了中国人丰富的味觉,0.3kW-4.5kW宽频火力设计充分满足了中国人丰富的味觉要求,海尔燃气灶的创新很好地证明了基于消费者需求的创新是无止境的。

基于对产品的自信,海尔防干烧安全燃气灶为用户提供整机终身免费包修的福利,这一服务创新在整个厨电行业尚属首次。互联网时代,创新已经不单纯聚焦于产品概念,而是要贯穿于产品的整个产业链。海尔防干烧安全燃气灶的创新,实现了从基于用户需求的产品创新到行业标准,再到服务层面的全流程创新,堪称创新实践的典范。

(本刊记者)

燃气智能监控系统 篇4

随着经济的快速发展, 城市建设步伐的不断加快, 近年来我国的燃气需求量快速上升。同时, 燃气中毒、爆炸事件频繁发生, 国家为此损失了不少财产和保贵的生命。据国内燃气事故简报统计, 2012年7月共发生事故113起, 2012年8月共发生事故113起, 2012年9月共发生事故107起, 2012年11月共发生事故67起, 90%以上是出于燃气泄漏原因所造成。

目前一般的燃气报警器功能单一, 仅能在自己家中报警, 当老人、儿童在家中独处时极为危险;或是手动复位阀门系统, 性能稳定性低;而大型的监控系统又价格不菲, 需专门的技术人员来管理, 不适用于家庭。

根据以上原因, 利用先进的物联网技术开发设计网络化、智能化、高可靠性的燃气智能监控系统对煤气使用进行24小时监测和控制, 可以减少甚至杜绝煤气事故的发生。

2 国内外研究现状

一些发达国家的城市大力推广甚至强制安装燃气报警器, 如日本东京、大阪、韩国首尔、德国汉堡等城市, 目前有80%以上的居民家庭安装各类燃气报警器。随着日本燃气应用的普及, 家用燃气报警器的研制、开发、销售发展迅速, 现在已有99.1%的燃气用户装上家用燃气报警器。家用燃气报警器在日本发展30余年来, 日本政府和生产企业大力推广家用燃气报警器的使用, 是燃气泄漏和爆炸等事故的事故率远远低于欧美国家的重要原因之一, 家用燃气报警器已成为家庭生活的必需品。

在我国大部分地区, 如北京、成都、哈尔滨、青岛、大连、石家庄、济南、武汉等城市, 针对燃气中毒事故也采取了相关措施, 部分地区甚至将安装燃气泄漏报警器以地方法规的形式予以规定, 近3年的结果显示, 这些地区的燃气事故正在逐年减少。燃气供应是一个特殊的行业, 国家相关规范标准和各地法规都对使用燃气的公共场所及密集场所做出了具体的规定并强制执行。在家用燃气方面, 国内部分省市明确规定新建住宅必须安装燃气泄漏安全保护装置。

3 系统设计与实现

利用先进的物联网技术打造智慧城市的社区建设, 可以解决政府最重视的社会管理问题, 促进经济社会可持续发展;解决群众最关注的民生问题, 提高百姓生活幸福感;提高社会服务供给和管理水平;促进社会管理服务模式创新;提高智慧城市社区管理水平的重要手段, 是加快城市信息化的内在需求, 是推动我国和谐社会建设的重要举措, 是惠及全民的工程, 满足社区居民的信息服务需求。

基于Zig Bee+GPRS通信方式设计的家用燃气智能监控系统, 是将燃气报警、物联网技术、远程监控紧密结合在一起的符合现代生活理念的安全、智能化的产品, 研究过程中在保证系统实用性的前提下, 实现智能化与安全的建设目标, 与“智慧城市”、“智慧社区”和“智能家居”接轨。

3.1 系统模型

基于Zig Bee+GPRS通信方式设计的家用燃气智能监控系统应结合无线传感器通信、GPRS通信、电子电路应用开发、单片机编程、数据库的应用、网络设备配置、上体控制软件开发、服务器管理、网页开发等方面的内容, 对Zig Bee+GPRS通信方式的家用燃气智能监控系统的需求进行调研分析与研究, 确定家用燃气智能监控系统的总体设计方案, 依据设计方案进行系统的开发与测试, 不断完善系统的设计与实现。

为了达到预期目标, 将燃气智能监控系统分为3部分。

3.1.1 家庭智能感知与应急控制

为保证家用燃气使用安全, 并且价格便宜, 安装一个以单片机为控制中心的控制系统, 主要包括燃气浓度检测传感器、报警信息装置、燃气电磁阀、Zig Bee无线传输结点等设备。燃气传感器24小时检测燃气浓度, 通过Zig Bee结点将数据送到社区控制中心, 如果燃气浓度大于安全值, 单片机控制中心将驱动报警信息装置, 关闭燃气电磁阀等安全措施进行及时响应处理。

3.1.2 社区自组无线网络控制

由于社区中居民相对集中, 但结构复杂, 布线困难且成本高, 在本设计中采用无线Zig Bee技术自组蜂窝网, 将每户人家的燃气传感器中的数据汇聚传输到社区的控制中心, 控制中心按照每个Zig Bee结点的ID号归类到用户数据库中, 以便社区值班人员及时查询和监控, 当燃气浓度超过安全值时发出不同级别的报警信息, 同时将数据上传到燃气控制中心。

3.1.3 互联网络控制

社区控制中心借助互联网, 将社区用户的数据库上传到燃气控制中心, 当燃气浓度超过安全值时发出不同级别的报警信息, 同时通过运营商的无线通信网络GPRS将相关信息发送到用户和燃气维修人员手机, 严重时发送到119 (消防中心) , 同时将该社区的主干燃气切断, 以便及时控制事故的发生。

控制模型具体如图1所示。

3.2 系统数据库

根据系统要求与功能的实现, 在本系统中设计3个数据表kzzd (传感器控制终端数据) 、sqkz (社区用户控制终端数据) 、rqzz (总体控制中心数据) , 数据表内部字段名称及数据表之间的关系如图2所示。

4 结语

基于Zig Bee+GPRS通信方式设计的家用燃气智能监控系统, 提供家居生活自动化、网络化与智能化, 适用于大部分的居住楼房, 该设计与物联网知识紧密结合, 本着为人们的生命财产提供保障的理念, 成本低、无污染, 设计的燃气智能监控系统在市场上具有很大的前景及使用意义, 为人们的生命财产提供了保障, 实现智能化与安全的建设目标, 与“智慧城市”、“智慧社区”和“智能家居”接轨。

参考文献

[1]姚晓通, 杨栋.基于ZigBee无线传感器网络在单片机教学中的应用研究[J].自动化与仪器仪表, 2011, 1.

[2]杨晓辉, 谷学汇, 于大海, 欧国庆.基于GPRS的燃气信息采集控系统的设计[J].科技资讯, 2010, 36.

[3]何明星.基于ZigBee与GPRS技术的无线传感器网络网关的设计[J].工矿自动化, 2009, (08) .

[4]苗连强.基于GPRS煤矿安全远程监控系统设计[J].煤矿安全, 2010, (06) .

[5]谭章禄, 史后波, 方毅芳.物联网技术在煤矿可视化管理的应用研究[J].煤矿机械, 2012, (08) .

[6]ZigBee技术借物联网异军突起.物联中国.

[7]ZigBee技术在智能公交系统中的应用.中国安防行业网.

[8]物联网感知层的IPv6协议标准化动态.物联网开发论坛.

[9]ZigBee技术详细解析.物联网.

燃气输配管网系统优化设计论文 篇5

燃气输配管网系统优化设计论文

1 燃气输配管网的现状概述

目前,随着城市化步伐的加快,天然气作为保障居民生活水平最为基础的能源物资,越来越受到广泛的关注。燃气管网建设是一项前期投资数额大,投资回报周期长的建设项目,为此,国家也在大力推进燃气输配管网的优化设计,以实现利用最少的投入,实现最大的经济效益。因为燃气管网系统具有很大的可塑性,所以通过燃气输配管网的优化设计,对储配站、调压站的数量和分布进行合理的调配,在满足各节点压力要求,保证燃气流量的基础上,通过软件进行燃气输配管网管道的直径尺寸、管网金属消耗量和投资进行估算,以实现减少不必要的重复建设,减少投资额度,实现最大经济效益。随着计算机技术的不断发展,利用计算机软件对燃气输配管网进行优化,可以解决以往人工很多无法求解的大型复杂计算问题,从而提高了燃气输配管网的设计质量和输配效率。

输配管网和调压结构是构成燃气输配管网的.两大主要组成部分,输配管网又分为高中压管网和低压管网[1]。在燃气管网铺设方案确定后,燃气管网始末端的压力和燃气流量是决定高中压管网直径尺寸的关键因素。而低压管网的直径尺寸主要是取决于燃气流量、燃气器具的额定工作压力和调压站的布置状况。燃气输配管网设计优化的关键在于保证居民燃气流量和压力正常的前提下,根据已知管网的网络结构、燃气系统的流量分布和压力要求,分析确认管网的直径尺寸、管网的分布以及调压站的位置和数量。利用最少的投资,实现最大的经济收益和社会效益。

2 燃气输配管网的系统优化

目前,在城市燃气输配系统,主要由燃气输配管网、燃气储配站、调压计量站、运行管理操作和控制设施等部分组成,由此可见,燃气输配系统是一项极为复杂的综合设施,要实现对燃气输配管网的优化设计,则必须对构成管网系统的输配管网和调压站进行系统的分析研究,利用软件的强大功能进行优化设计,实现优化改善方案。

2.1 建立燃气输配管网系统优化设计的数学模型

随着城市建设速度的加快,城市涵盖范围不断加大,因此要求燃气输配系统呈现多级燃气管网的状态。为了尽量节省投资成本,对燃气输配管网系统进行整体优化势在必行。燃气输配管网系统的优化设计主要体现在调压站的数量和布局优化上。

2.2 调压站数量的优化确认

在对燃气输配管网进行系统优化过程中,调压站的数量和分布比较难以确定,所以,在利用软件进行模拟优化时,只能采用近似值的方案,来计算中、低压管网的费用计算,确定管网的直径尺寸和流向。利用GCAD软件,可以将相关的数据资料进行输入,对于不能确定的数据利用近似值代替,就可以计算出燃气输配管网系统需要的调压站的最佳数量[2]。

2.3 调压站的优化布置

根据计算机软件GCAD计算出调压站的数量和分布位置,对于整个燃气输配管网进行整体优化设计仍是一下十分庞大的工程。燃气输配管网的主要作用和目的是为居民提高质量可靠的燃气服务,将燃气输送到千家万户。因此,对于低压管网而言,调压站优化的目的在于满足居民的用气需求。要对燃气输配管网进行系统优化设计,则需尽可能的缩短调压站到用户的管道铺设距离,这不仅可以节省管网费用,还可以最大可能的为用户提供稳定的燃气输送。所以,以一个调压站为例,利用软件求得所有用户中位点的位置,即设置调压站的位置,然后利用此原理,求出燃气输配管网中多个调压站的具体位置。由于燃气输配管网系统是一个庞大的系统工程,在燃气管网系统中存在无数个调压站,要将每个调压站都利用计算机软件分析计算出来,显然是不可能完成的任务,并且在调压站定位时,还需考虑为调压站设置一个节点集,因工作量过大一般计算机很难完成。因此,在开发GCAD软件时,采用启发式数字计数法分析得出效果最优化的解,以完成输配管网的优化设计。

2.4 燃气管网的优化设计方案

对燃气输配管网进行优化,既是对目前已知的管网网络结构、网管中用到的管道直径尺寸进行优化,以实现在可以满足用户所需燃气流量和压力的前提下,利用最少的投资数额,铺设最优化的管道网络,实现低成本运行[3]。利用计算机软件GCAD中的梯度法、最短路径法、拉格朗日乘数法和网管平差等规划燃气输配方案,以求得最佳的管网铺设方案,从而可以解决目前燃气输配管网配置过程中存在的问题。

3 开发更优软件

燃气输配系统作为一个庞大的系统工程,仅靠以前的人工计算方式已经不能满足行业的发展需求,开发更加智能化,可以实现燃气输配优化的新型软件已是迫在眉睫。在设计开发软件过程中,除了可以实现对燃气输配管网系统进行优化之外,还要能够及时生成图档,便于列印,提供给相关的行业专家和学者进行探讨。

4 结束语

城市燃气系统抗震防灾对策研究 篇6

【摘 要】近年来,由于世界各地地震灾害事件频繁发生,且地震后所牵连的各项人类生产生活范围不断增加,让人类饱受地震灾害所带来的巨大损失和痛苦。其中近年来备受关注的要属燃气系统在地震灾害发生时所带来的一系列的反应及后果。本文主要介绍的是城市燃气系统在地震灾害发生时抗震防灾的对策研究,主要是从两方面进行研究:硬对策、软对策。其中硬对策包括在技术方面研究新的且实用、适用的燃气报警系统,软对策包括为在相应的法律法规建设方面提供真实有效的依据。

【关键词】燃气系统;抗震防灾;硬对策;软对策

前言

近期,我国各地政府对于各地区连续爆炸事件相继出台了新的法律法规。可见,燃气管道的防爆系统得到了新的重视高度。我所研究的城市燃气系统抗震防灾对策研究是以整个城市的燃气管道分布、抗震防灾要求进行的综合性对策研究,不断深入研究管道抗震机理, 研究范围不断扩大,从单一管道到城市管网,从单一性质管网到区域复杂管网,从单一管道抗震到系统功能可靠性。对单一地下管道抗震的研究主要是地震反应分析和稳定性, 对城市管网抗震的研究主要是地震整体反应连接和相互影响。

其次通过分析地震对城市燃气系统的破坏作用及其引发的次生灾害, 给出了燃气系统的震害特征和主要影响因素, 从震害特征和主要影响因素出发建立强而有效的应对措施,包括建立报警系统、自动切断管道,自动闭合措施、改变管道材质等,有针对性地提出了相应的抗震减灾对策。

一、城市燃气系统的震害分析及减灾对策研究

(一)国内燃气系统的震害分析研究概况

我国是地震灾害多发国家之一, 22个省会城市和百万以上人口城市中的2/3均位于地震高危险区[1],遭受地震灾害的威胁。城市燃气系统是现代城市生命线工程的重要组成部分。近年来, 随着我国城市建设规模不管增大和人口数量不断增多, 燃气输配管网的布置日趋密集、复杂, 所以一旦遭遇破坏性地震, 管道破损导致的燃气泄露可能引发火灾、爆炸、中毒等次生灾害, 将对人们的生命和财产造成严重威胁, 而国内对燃气管网的震害影响因素、风险评价和震后应急处置措施方面的研究相对不足。2008年汶川“ 512” 地震发生后,当人们看到城市燃气管网在地震中带来的巨大灾害, 震害对燃气系统安全的影响问题得到了行业内专家和学者的一致重视。加强对震害规律的研究, 有针对性地采取一定的抗震减灾措施, 对于保障城市安全具有重要意义。

(二)燃气系统的震害特征及影响因素

地震对燃气管道破坏因素是多样的。其中主要有:构造性地运动引发的永久性地面变形, 如地面上升与下陷、断层错动等;地震动引起的砂土流失、管道坍塌;地震引起的地面断裂等。大量调查表明,对埋地管线破坏最严重的是断层引起的地表断裂,其次是砂土液化和不均匀沉降,强地面运动对管道的破坏则最为见。震后燃气管网的破坏形式主要包括接口破坏、管体破坏、管道附件以及管道与其它地下结构连接处破坏。

二、城市燃气系统抗震防灾研究对策

(一)城市燃气系统抗震防灾研究对策——硬对策

由于世界各国饱受地震灾害影响,所以各国各地的专家学者均在硬对策方面有所建树。Walter W C 、Dharma H 、郭恩栋、金康锡等人分别对燃气管道的震害特点, 以及震害率与管材、管径、地震动强度、场地条件等因素的关系进行了研究[2]。刘爱文对世界各国市政管道的抗震设计规范进行了综述, 提出了管道应变设计和性能设计的抗震设计理念[3]。姚保华等人研究了地震情况下城市生命线系统相互作用的机理, 并提出了基于Web GIS 的多生命线系统震后恢复辅助决策方法[4]。Na ka ne H 等人则对城市燃气管网的震害风险评价方法进行了研究, 并对抗震措施实施的优先顺序给出了建议[5]。

根据以上专家学者的研究我提出了相对的研究对策,及建立及时可靠的报警系统和自我临时关闭、修复系统。即在灾难来临时,当城市燃气管道遭受破壞时其自身首先会发出报警信号,传达出危险信息,并在同一时间自动切断与其它管道联系,自动闭合其受损管道。给专业的管道工人修复既预留了时间,又避免了灾害的发生。

(二)城市燃气系统抗震防灾研究对策——软对策

近期,我国各地政府对于各地区连续爆炸事件相继出台了新的法律法规。可见,燃气管道的防爆系统得到了新的重视高度。通过对燃气管道的研究提出合理的研究对策及应对方案,为我国建立健全城市燃气系统在抗震防灾方面的法律法规提供真实有效的依据。并提出合理的、适当的保险方案,为城市的安全提供最可靠的保障。

三、结束语

通过对城市燃气系统抗震防灾的对策研究反映城市燃气系统在地震灾害发生时所面临的巨大损失和最合理的应对方案及措施。其主要目的是在保障震后城市燃气管道系统基本安全的基础上, 使国家及人民生命和财产安全达到最大化。保证在有限的资源下,将主要资金和精力投入到最薄弱环节, 防止短板效应的出现。研究表明预防性措施不如制定合理的震后应急反应预案的效果更好。国家或地方政府可根据实际情况进行决策,既要保证系统的安全性,也要避免过量的投资浪费,争取在提高人们的安全的水平上实现利益最大化。

参考文献:

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[3].刘爱文.管道抗震设计规范有关地震作用的综述[ J] .国际地震动态, 2007 , 37(9):29-35.

[4].姚保华, 谢礼立, 火恩杰.研究地震情况下生命线系统相互作用的综合方法[ J] .地震学报, 2004 , 26(2):193-201 .

燃气智能监控系统 篇7

关键词:污染率,燃气脉冲吹灰装置,PLC

0 引言

电站锅炉对流受热面积灰、结渣带来的热交换效率低、管壁超温、腐蚀等问题,造成了大量的能源浪费,影响到锅炉的经济效益与安全运行。高效吹灰装置的设计以及配套的锅炉吹灰优化系统的研发是解决积灰(渣)问题的有效途径。但现役的吹灰设备存在着吹灰高能耗、存在死区、设备可靠性差、维修费用高、对受热面有损害、管排式受热面背部积灰清除效果差等缺陷,以至于吹灰器的投运率较低。因为吹灰动作的不合理或采用定期的吹灰方式,使积灰速度与预测存在一定差距,造成吹灰不足或过于频繁,锅炉出现严重的积灰和结渣,影响了锅炉的安全经济运行。

采用热平衡法对锅炉对流受热面进行分析计算,建立基于污染率的智能吹灰模型,研发智能吹灰系统,以避免受热面严重的积灰结渣,保持高传热效率,提高锅炉的经济效益。

1 燃气脉冲吹灰

燃气脉冲吹灰器是将可燃气体和空气按一定的比例在引发柜的混合室中充分掺混后,沿管路进入点火罐,随后由点火器点火,火焰锋面在混合气管路不断加速并引燃发生器内的可燃气,形成爆燃并迅速膨胀成高温高压气体。发生器中混合气产生的ZND(Zeldovich–Von Neumann–Doring)爆燃波模型如图1所示。

ZND模型把爆轰波阵面看成是有前沿冲击波和紧跟其后的化学反应区构成,它们以同一速度沿爆炸物传播。燃气脉冲吹灰器中的冲击波以超音速进入发生器中,在发生器中被压缩成一个高密度、亚音速的冲击波,最终由发射器喷出作用于受热面积灰。

燃气脉冲吹灰是干吹灰,对结垢性和高粉尘、高粘性的积灰清除效果好,具有运行费用低、设备投资回报期短、设备操作维护简便、控制调试灵活、吹灰时间短等优点。燃气脉冲吹灰对清除管壁背面及两侧的积灰效果明显,在清除以管排式受热面为主的受热面积灰时效果显著,可有效解决受热面背侧积灰的问题。

2 污染率计算模型

污染率模型是基于热平衡法建立的。依据受热面进、出口工质温度、出口烟气温度以及汽包压力等参数,计算实际传热系数与理想传热系数之比,即污染率。污染率可以有效的表征受热面积灰状态,其定义为:

FF为污染率,其值越大表示受热面污染越严重。Klx为理想传热系数,由锅炉运行在几个不同工况下,吹灰完毕时的传热系数与负荷关系拟合而成。Ksj为实际传热系数。污染率的计算过程如图2所示。

其中Ksj与受热面的表面积A、计算燃煤消耗量Bj、受热面中烟气的放热量Qsi、传热温压t有关,具体计算如下。

2.1 对流传热面积A

现在大型电站锅炉的对流受热面管壁厚,管子内、外表面积的比值不一样,热力计算中合理的规定受热面的传热面积对准确计算传热量有很大影响。本模型定位于燃煤电站锅炉对流受热面的灰污监测。依据锅炉的凝渣管束、锅炉管束、省煤器、过热器和再热器等受热面,都以管子外侧(烟气侧)的全部表面积作为计算传热面积,模型把复杂的对流受热面积计算过程归到锅炉的结构参数,使运算更加简单。

2.2 计算燃煤消耗量Bj

Bj与实际燃料消耗量B以及机械不完全燃烧损失的热量占输入热量的百分数q4有关。主要计算公式:

其中为锅炉效率,Aar为收到基灰分,fh飞灰份额,lz炉渣份额,B为锅炉燃料的消耗量,Q1为单位时间内锅炉总有效利用热量,Qr为一千克燃料的锅炉输出热量,clz、cfh为飞灰和炉渣中可燃物含量的百分数。

考虑到煤粉燃烧产出的烟气中H2、CH4等可燃气体含量极微,故认为烟气中的可燃气体只含CO,公式:

在电站燃煤锅炉计算中简化为:

其中RO2、CO分别表示干烟气中三原子气体、一氧化碳的容积百分容量,Car、Sar分别为收到基的碳分跟硫分。公式简化后,避免了稀少气体检测困难的问题,而产生的计算误差可以忽略,更不需要安装额外检测设备。

2.3 受热面中烟气的放热量Qsj

根据某一受热面烟气的放热量Qsj等于此受热面中给水的吸热量Qc,则:

式中D为锅炉负荷,h''为某一受热面出口水焓,h'为某一受热面入口水焓,hjw为减温水的焓。

2.4传热温压 t

其中tnl为逆流平均温压,为温压转换系数。

利用电厂DCS系统中的实时参数,以及组态模型固定参数界面中输入的锅炉结构参数,煤质等固定参数,由式(1)~式(6)及对应的热力公式,计算出污染率值,对受热面的积灰程度进行量化处理,以指导燃气吹灰器进行合理吹灰动作。

3 基于污染率模型的控制系统设计

在污染率计算模型的基础上,进行了燃气脉冲吹灰器控制系统设计。依据在线污染率计算结果,判断积灰超限受热面,在锅炉运行状态允许前提下,由PLC控制燃气脉冲吹灰器,实现对积灰超限受热面灰渣的清除。控制系统运行流程如图3所示。

系统启动以后,计算平台首先实时计算受热面污染率FFss,给出当前积灰(渣)状况,再由锅炉负荷以及锅炉负荷变化情况判断是否符合吹灰条件。满足吹灰条件后,进行实时污染率FFss与对应受热面的临界污染率FFlj的比较,选择污染率超限受热面进行吹灰操作。

吹灰系统中装设有逆止阀、阻火器、温度测点和检漏仪,能有效防止回火和内燃超温等安全事故。在确定吹灰受热面后,启动PLC控制程序,PLC读取吹灰系统各部位检测信号并判断吹灰系统是否发生故障。出现故障时会对故障部位及时报警并关闭相应阀门,及时检修,保证系统安全运行。若无吹灰故障,则打开空气路以及燃气路主阀门,并启动需吹灰受热面对应的吹灰器控制回路。启动吹灰控制回路后,吹灰器首先进入清扫工作状态,通过开启吹灰回路的分配阀,引入压缩空气吹扫管路,压缩空气会将上次爆燃未完全燃烧气体清扫干净。清扫状态完成后,开启燃气路脉冲阀,系统进入充气工作状态,将可燃气体引入混合室中与空气路引入的空气在混合室中混合。充气完毕后,关闭脉冲阀与分配阀停止气体供应,使气体在混合室内充分混合,由PLC控制点火器对点火罐内的气体进行点火,系统进入爆燃工作状态,点燃混合气体,形成爆燃气,作用于积灰(渣)超限的受热面,使积灰脱落。爆燃状态结束后,再次开启分配阀,将高压空气引入各管室进行残留混合气体的清除并吹灭残留火花,完成一次吹灰操作,进入下一个计算周期。

在现场和集控室分别安装有控制柜,现场控制柜安装在靠近流量混合分配单元的位置,布置在运行平台上,以易于操作。远方控制柜设在集控室内的电子设备间,并设有由组态软件开发的人机界面,可实现远方程控吹灰。

4 组态软件开发

系统工控组态软件开发包括:脉冲吹灰运行状态、污染率变化趋势及关键参数显示、脉冲调试、脉冲设置、报警记录、模型固定参数输入等界面的设计,以及将孤立的计算模块、控制模块组合成一个完整的系统,使各组成模块相互协作,实现污染监测和优化吹灰过程,确保工作流程的顺利进行。正常吹灰时可通过人机界面完成吹灰系统的调试、启动、复位、停止运行等工作。

其中图4为吹灰运行状态界面。

吹灰运行状态界面用于对稳流柜、分配柜、脉冲引发柜的运行状态的实时监控,并设有运行状况报警提示灯,对运行路中事故做出及时的报警,便于操作员了解运行状态。

5 结束语

燃气智能监控系统 篇8

随着科技的进步,能源消耗结构趋向多样化,其中油、气燃料作为优质、高效、环保型清洁能源,有着广阔的应用前景。在一些发达国家,石油和天然气在能源消耗中约占60%,成为第一能源。其中,燃油燃气锅炉已经占有相当大的份额。燃油、燃气锅炉的燃烧效率高、体积小、无尘和噪声低,并且适合于自动控制,性能调节灵活,运输方便。我国有十分丰富的天然气资源,预计储量占全球天然气预计储量的10%左右。因此推广燃气锅炉在我国具有广阔的发展前景。但是,目前在运行中还存在很多问题,如燃烧效率低、自动化程度低、热效率低、价格高等,使燃气锅炉的推广应用受到很大限制。设计高效、安全的锅炉,提高锅炉的自动化水平是燃气锅炉的关键问题。

1 锅炉系统结构

燃气热水锅炉组成及流量控制如图1所示。

燃气热水锅炉主要包括六部分:锅炉本体(热交换部分)、燃气供应系统、液位控制系统、点火系统、安全系统和燃烧控制系统,其中最主要的是燃气供应系统和燃烧控制系统。本文重点介绍燃烧控制系统的设计方法。

2 控制方案的确定

燃气锅炉是一个多输入、多输出、多回路和非线性的相互关联的对象,调节参数与被调节参数之间存在着许多交叉影响。如,当锅炉负荷变化时,所有的被调量都会发生变化。而且改变任一个调节量时,也会影响到其他几个被调量。因此,理想的锅炉自动调节系统应该是多回路的调节系统。但这种调节系统十分复杂,其数学模型仍是半经验性的,是经过许多假定与简化推导得出的,无法应用到实际的控制系统中。目前实际解决锅炉自动调节的方法是:将锅炉当作几个相对独立的调节对象所组成,相应地设置几个相对独立的调节系统,即锅炉给水自动控制系统、燃气锅炉安全连锁保护系统、锅炉燃烧自动控制系统等。

本设计将燃气热水锅炉燃烧系统视为三输入三输出系统,输入量为给水量、燃气量和送风量;输出量为出水口压力、出口温度和炉膛压力。

根据系统结构特点和控制要求,本设计控制算法采用模糊控制算法。模糊控制系统不依赖于系统精确的数学模型,特别适宜于较复杂的系统;模糊控制系统的鲁棒性强,适应于常规控制难以解决的非线性、时变及滞后系统。模糊控制器的设计采用二维模糊控制器,即以误差、误差的变化率作为输入,其控制规则如表1所示。

表1共包括49条规则,输入量误差E和误差的变化EC的分割数都为7。表中所示的规则依次为:

R1: If E=NB and EC=NB or EC=NM or EC=NS or EC=O then U=PB

R2: If E=NM and EC=NB or EC=NM or EC=NS then U=PB

R3: If E=NS and EC=NB or EC=NM then U=PB

……

Rn: If E=PB and EC=PB or EC=PM or EC=PS or EC=O then U=NB

3 控制系统结构设计

为了对多台锅炉实施集中监控,控制系统采用上位机微机监控与下位单片机数据采集相结合的控制方案。燃气热水锅炉智能控制系统由上位计算机(IPC)通过串口与下位机进行通信,将单片机从现场采集的各项系统运行参数的信号值实时上传至IPC进行处理和运算,通过IPC软件实现监控系统实时运行、人机交互和实时控制。

控制系统整体结构如图2所示。

4 系统硬件电路设计

在该系统中,上位机由一台微型计算机组成,其实时监控软件主要是实现控制系统的参数设置、工况显示、运行控制、数据统计、历史记录查询和报表等功能,它实时接收各下位机采集的温度和其他运行数据,记录各台锅炉的运行情况,全面监控锅炉控制系统的整体运行状况。上位机与主控单片机之间通过RS-232接口进行通讯,主控单片机负责控制各个节点进行数据采集。

下位机控制系统是由主控单片机、节点单片机(#1~#8)、软件及其外围部件构成。其中,每一节点单片机组成单台锅炉控制器,它以“一机一台”的方式自动控制单台锅炉的运行。通过采集单台锅炉的炉水出口温度、液位等热工参数,根据设定的程序对燃烧器、循环泵和电磁阀等各种外围设备进行控制,保证单台锅炉稳定、安全和经济的运行,同时通过主控单片机定时向上位机发送锅炉的工况数据,接收并执行上位机发送的控制指令,实施实时监控与智能控制。下位机控制系统结构电路图如图3所示。

5 控制系统软件设计

控制系统软件设计包括上位机软件设计和下位机软件设计。上位机采用VB编程主要完成参数设置、系统测试、数据显示等功能,采用中断工作方式。

下位机采用结构化程序设计,分为主程序和多个应用子程序。主程序完成逻辑控制、故障检测和显示功能,其流程如图4所示。

子程序主要完成温度控制、故障报警、模糊运算与推理、循环泵控制、系统通信等功能。以温度控制子程序为例,其子程序流程如图5所示。

6 结语

本设计以具有发展前景的燃气锅炉作为控制对象,采用具有人工智能的模糊控制算法对控制参数进行优化设计,实现了锅炉控制的智能化,提高了锅炉控制的自动化水平,锅炉运行性能较之传统设计有很大提高。仿真结果表明,基于模糊控制的燃气锅炉控制系统,无论在系统控制精度和鲁棒性方面都优于传统锅炉控制系统。

摘要:针对锅炉燃气控制系统中存在的问题,提出了基于模糊控制的燃气锅炉控制系统设计方法,设计了燃气热水锅炉的智能控制方案,阐述了模糊控制系统的实现方法。以燃烧控制系统为例具体介绍了控制系统的设计方法,对下位机的硬件电路和软件系统进行了详细设计。仿真结果证明,该系统具有良好的动态和稳态性能。

关键词:模糊算法,燃气锅炉,智能控制

参考文献

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民用智能燃气表的应用 篇9

普通膜式燃气表是民用燃气计量的基础性表具, 采用传统的入户抄表收费方式, 此种抄表收费方式给燃气企业带来了入户抄表难、欠费用户管控力度低、人工抄表成本高等运营管理问题, 为了有效地解决以上问题, 必须增加表具的智能管理功能, 以替代传统的抄表收费方式。智能燃气表正是在普通膜式燃气表的基础上, 充分利用了电子技术、计算机技术以及网络通信技术的新型燃气计量表具, 满足了燃气行业表具智能化的需求。

1 智能燃气表

目前常用的民用智能燃气表根据工作原理不同, 可分为卡式燃气表和远传燃气表, 由膜式基表、控制阀门和智能控制模块组成, 膜式基表负责燃气用量的计量, 智能控制模块负责完成相关的充气、抄表和开关阀控制等功能。

1.1 卡式燃气表

卡式燃气表具有预收费和用气控制功能, 实行一表一卡, 燃气用户可持购气卡到燃气公司的收费充值站点缴费, 燃气公司通过相应收费管理系统向用户的购气卡内写入所缴费用对应的气量, 用户将写入气量的购气卡插入或贴入卡式燃气表的读卡区, 卡式燃气表读取购气卡内数据并将卡内气量写入表内, 表内气量余额相应增加, 从而完成缴费购气工作。随着用户不断用气, 表内气量余额自动减少, 当表内气量余额为零时, 卡式燃气表自动关阀, 停止供气, 直到用户再次缴费购气后才打开阀门供气。

根据购气卡的类型不同, 卡式燃气表可分为IC卡表、CPU卡表和射频卡表。各种卡式燃气表经过不断地实践和改进, 所具备的功能也越来越完善:密钥验证功能;“先购后用”的预付费功能;报警气量提醒功能;欠费关阀控制功能;补气验证功能;非法卡识别功能。这些功能不但使卡式燃气表实现了不用入户而用户自动缴费, 而且使表具本身具有较高的使用安全性, 同时可有效地避免用户欠费。

卡式燃气表因其固有的硬件特点和工作方式, 在应用时应注意以下问题:

(1) 在恶劣环境中, 潮湿、高温、油烟、蒸汽等对其腐蚀较大, 会使读卡区受污染造成读卡失效。

(2) 焦炉煤气气质较差, 会使阀门关闭不严或阀门关闭失效, 从而造成气量损失。

(3) 虽然收费管理系统和表具本身都具有充值限控制, 但表具上仍可能有一定的气量囤积。

(4) 卡式燃气表的运行状况燃气公司无法掌握, 存在表具管理漏洞, 燃气公司必须定期入户稽查, 发现故障表具要及时更换, 否则会造成气量损失。

1.2 远传燃气表

远传燃气表具有基表表数读取和数据远传功能, 通过数据传感采集器读取基表表数, 并将读取的表数通过有线或无线通信方式向表外发送, 发送的数据信号可经室外的中继器、集中器或无线远传POS最终送至燃气公司的相应收费管理系统, 从而完成有线自动或无线远传POS抄表, 由燃气公司的收费管理系统完成用气量计算和扣费结算。

根据通信方式不同, 远传燃气表可分为有线远传表和无线远传表。远传燃气表具有以下功能:具有数据读取和有线或无线通信功能, 可实现实时自动抄表或定期远传POS抄表;远程开关阀控制功能;可在表具欠电、断电的情况下自动关阀, 以确保表具带电运行。这些功能使远传燃气表实现了自动抄表或室外集中抄表, 使燃气企业可以随时了解表具的运行情况以及用户的用气情况, 便于合理安排表具管理和营业收费工作;在燃气公司或用户室外即可完成远程开关阀操作, 便于实现对欠费用户的管控;远传燃气表的抄表结算由燃气公司的收费管理系统进行, 这种抄收方式不会造成用户囤积气量的问题。

远传燃气表在实际应用中必须注意以下问题:

(1) 必须要保证通信线路的通畅, 否则无法进行抄表。无线远传表要求抄表线路上尽量减少穿过楼板和墙壁的数量, 以减少无线抄表信号衰减, 要选好无线抄表设备放置的位置;有线远传表要求有线通信线路尽量采用暗敷方式, 如果采用明敷, 容易造成线路损坏, 不但使表具失控而且会增加燃气公司检查、修复线路方面的工作量。

(2) 如果要使用网络通信商提供的有线或无线通信网络, 会增加有线或无线通信费用。

2 智能燃气表的收费系统整合

随着智能燃气表应用越来越广泛, 相应各种智能燃气表的收费系统存在着单机运行、各自独立的状况, 给燃气企业的经营收费工作带来了收费终端繁多、表具管理不便、统计分析困难等诸多问题, 对各类智能燃气表的收费系统进行整合, 组建统一的收费管理系统平台, 是各燃气企业面临的共同问题。

智能燃气表收费系统整合方案建议:

(1) 对现有收费系统的硬件资源、网络资源以及充值网点进行充分利用, 以减少收费系统整合费用。

(2) 整合系统网络架构要合理, 一般采用C/S模式, 因为C/S模式速度快, 处理能力强, 用户交互性好, 运行稳定, 设备控制能力强, 尤其适合需要连接POS机和读卡器等外部设备的整合收费系统。

(3) 对表具数据和抄表收费数据进行集中统一管理, 便于统计分析和经营核算。

(4) 制定各种智能燃气表与整合收费系统的接口标准, 作为后续新智能表选用的依据, 新智能表要满足相应接口标准的兼容要求, 方便纳入整合收费系统, 实现集中统一管理。

(5) 制定统一的远传通信接口及协议标准, 实现抄表数据的通传通抄。

(6) 对各厂家的PSAM卡进行整合, 一张整合PSAM卡可同时安装多个厂家的密钥文件, 使同一读卡器可对多个厂家的用户卡完成密钥验证操作。

(7) 根据现有CPU卡类型定制读卡器设备, 通过一个读卡器对多个表厂的CPU卡进行读写操作, 真正意义上实现多卡兼容。

3 智能燃气表的阶梯气价解决方案

(1) 对于已投用的卡式燃气表, 表内没有硬件时钟, 且燃气表内的存储单位为立方米, 这些卡式燃气表无法自动实现阶梯气价, 只能通过收费系统完成阶梯气价的管理。阶梯气价不是通过用户的累计用气量实现的, 而是通过收费系统中记录的用户累计购气量实现的。在每一阶梯周期内, 当用户的本期累计购气量达到相应的阶梯气量时, 启用相应的阶梯价格, 从而实现阶梯气价的计费。

(2) 对于已经投用的远传燃气表, 在收费系统中可根据抄表表数自动计算本抄表周期内的用气量, 按照抄表周期内阶梯气价分档情况, 分别计算阶梯用量和阶梯金额, 最后计算合计消费金额, 即为当期气价, 依据此价格进行扣费。

(3) 对于新安装燃气表, 可采用带有阶梯气价功能的卡式燃气表, 由表具完成阶梯气价工作。该表配有硬件时钟, 表内存储的是购气金额、分档气量和分档单价, 直接由表具根据当期用气情况完成阶梯计价结算工作。该表表内不存储购气量, 不存在用户囤积气量的问题;为了保证及时调价, 避免燃气企业由于调价不及时而造成经济损失, 该表具有无线通信功能, 可以通过无线远传POS完成实时调价, 对于无线远传POS调价失败的表具, 也可通过用户购气卡完成最终调价;通过无线远传POS或中继器、集中器, 可随时抄取表具表数, 分析表具运行情况和用户的用气情况。此表兼具卡式燃气表和远传燃气表的功能特点, 是智能燃气表不断发展进步的结果。

4 结语

智能安全节能燃气灶设计 篇10

日常生活中,家庭烹饪会发生空烧现象。根据对200户普通家庭是否关火的习惯调查发现:22%家庭出菜不关火,58%家庭出菜偶尔关火,20%家庭出菜刷锅关火[1]。同时,在进行长时间烹饪的过程中有可能发生烧干锅现象。本文针对以上情况设计了一种安全的,智能火力调节的燃气灶模块。模块以MSP430低功耗芯片作为主控,根据声波测距模块返回的位置数据控制电磁阀以及支路系统的通断[2]。并以TMS320VC55X系列的实时处理DSP进行数据处理,对红外测温系统获得的温度数据进行滤波处理,判断是否出现干烧现象。本模块也具有自动进入休眠模式功能,若用户长时间不操作则自动进入休眠,降低功耗[3]。

1.系统结构设计

本模块共由五个部分组成:由MSP430单片机组成的主控模块,由TMS320VC55X系列处理器构成的数字信号处理模块,由电磁阀以及模拟开关组成的支路控制模块,由红外测温系统及声波测距系统组成的测量模块,由蜂鸣器组成的报警模块。系统结构设计图如图1所示。

2.硬件设计

2.1支路控制模块的设计

支路控制模块主体为特殊设计的支路系统,电磁阀和模拟开关TS3A23159。其中,特殊设计的支路系统由两路气路组成。第一支路由电磁阀1控制,属于小出气量支路;第二支路由电磁阀2控制,属于大出气量支路。当声波测距系统检测到锅离开灶台时,控制双路的模拟开关打开电磁阀1,关闭电磁阀2以减小火力。反之,则增大火力。

2.2测量模块

由红外测温系统和声波测距系统组成。其中红外测温系统采用MLX90614红外测温模块。它集成了低噪声放大器、16位ADC和数字信号处理芯片MLX90614,有高精度高分辨度。测温范围为-70℃到280℃。声波测距系统采用超声波测距。超声波测距系统有15度倾角,能避免在颠锅时火焰熄灭的危险。

2.3主控及信号处理器

主控采用MSP430G2553超低功耗单片机,采用专用的燃气灶电池并配合升压电路得到3.3V稳定电压。升压电路采用TPS63001的DC-DC转换芯片,能将3V直流电压转换为3.3V直流电压,效率高达96%。数字信号处理器采用TMS320VC5509A的DSP器件,此种系列的DSP具有低功耗,运算速度快等特点。

3.数据处理

由于需要对测得的温度信号进行数据处【理,我们采用DSP器件对温度数据进行数字滤

波得到温度数据,并判断是否关闭电磁阀。测得的温度数据见图2。

实验共测得5400组数据,补零后有6000组数据,每秒钟测得十组数据。我们选用切比雪夫Ι型滤波器。Fs=10Hz,Wp=1Hz,Ws=2Hz,Ap=1d B,As=60d B;由式(1)(2)。

可确定N=7,通过查表可以确定归一化系统函数为:

将系统函数去归一化可得到并利用冲激响应不变法可以得到数字化的系统函数:

滤波后得到图2的效果。由温度测量数据可以看出实测的水烧干的时间出现在4300点左右,即在250s时水烧干。经过滤波后可见水烧干的时间在4500点左右。可见误差:

即在水烧干约20s后可以关断电磁阀。

4.结束语

本文介绍了系统结构,软硬件设计。并着重从信号处理方面分析了该模块的防干烧的安全功能。多角度考虑,尽可能提升系统安全性。作为智能燃气灶的核心,主控系统的安全性必须满足国家要求,只有配备高可靠性的设备才能使安全得到保障。

参考文献

[1]中国民营科技实业家协会,《关于我国餐饮企业能源消耗和节能工作现状的报告和建议》.公用科技,2012:3-15

[2]王志国,《家用燃气灶具结构及性能分析》.科技情报开发与经济,2010:1-11

燃气企业应用设备管理系统分析 篇11

关键词:燃气企业;管理工作;设备类型;管理系统;应用;研究

中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1009-2374(2014)23-0090-02

现代的燃气企业在良好的社会形势下逐步发展壮大,由于其经营性质的特殊性,燃气设备的科学管理对于企业生存与发展有着紧密的联系。对于各项设备的实施正确的操作、定期的保养及科学的维修,才能保障各项设备持续保持最佳的运行状态,提升企业的生产效率,减少成本,优化企业的经济效益,强化企业在现代市场竞争中的综合实力。燃气的性质区别于一般的商品,其均有一定的危险性,容易出现各项安全隐患,对其设备的管理也直接关系到供气的安全性、稳定性,其也是保障企业与人民群众生命财产安全的基础前提,因此对于燃气企业设备的管理逐步成为了企业生存与发展的基本条件之一。现在计算机科学及信息技术的进步与更新,现代设备的管理方式也有了较大变化与发展,逐步形成了专业的设备管理系统,促进了现代企业的设备管理水平,因此对其进行深入的研究是十分有必要的。

1设备管理系统的基本构成

科学技术的发展,各种集成系统的出现,不断地提升了各个企业的管理水平。设备管理系统是现代较为新型的技术,其是以计算机硬件、软件为基础,结合不同的网络通讯设备、其他办公设备等,构成的以人为主导的高科技人机系统。其功能极为丰富,包括采集各项信息,并将其进行处理、加工、保存等,各个模块之间信息的传递,及时更新信息及定期维护等,提高设备的运行效率。其也能够为高层管理人员进行决策,中层人员开展的管理工作及基层人员的运作提供全面可靠的信息支持。

2企业设备管理现状分析

现代许多企业对于设备的管理方式较为落后,一般是在购进设备后,将其基本信息数据进行建档保存,而设备在后期投产使用后,其状态、性能等均会发生较大的变化,该类信息也是设备的基本状态,但是由于缺乏有效的管理手段,忽视了档案信息的管理,没有及时更新信息,或者修改、删除设备的已经过时的信息,造成信息缺乏真实性及实时性,全面性也不佳。某些企业则是完全依靠人工管理方式,对档案信息进行维护,跟踪设备信息,管理人员的工作量极大,且由于管理环节繁杂,容易出现失误,导致设备的管理水平较低,效率不佳。燃气企业的设备数量多,种类繁杂,且性能特殊,如果管理不佳,容易出现严重的安全事故,对于管理也提出了更多更高的要求。因此需要采用现代先进的网络技术及计算机技术,科学高效地开展设备管理工作,减少管理人员的工作量,也减轻其劳动强度,提升管理效率及水平。

3设备管理系统的应用分析

由于市场经济的繁荣,设备管理系统市场上,充斥着各类产品,如国外的SAP设备管理模块、Oracle设备管理模块等,国内的产品有金蝶、用友、速达等,各个产品的性质、特点、性能及适应情况均有较大的差异,燃气企业在进行该类产品的选择时需要充分考量自身企业的实际情况,不可盲目选择高新产品,而需要选择适应自身情况且适度超前的产品,最大化地发挥出其各项功能。下文中结合用友设备管理系统实现燃气设备的高效管理,具体说明如何合理选择设备,用友设备管理系统的基本功能有以下五方面:

3.1运行管理

该系统能够更全面监控设备的运行,并能够统计设备在某一时间段内的各项运行信息,包括运行状态、技术参数、停电数量、待料情况、故障停机数量、严重程度、修理情况等,直观地了解到设备的运行情况。

3.2点检管理

系统能全面地分析设备运行的状态信息,制定设备维护的点检方案,确定点检内容,并明確点检的重点范围。如果该点检方案是周期性计划,则能够自动确定下一个点检周期的实践,在点检事项结束过后,也能够将完成状态实时地记录下来,便于后期核查点检情况及审查设备的情况。

3.3事故管理

如果设备出现故障,系统能够自动记录事故的全面内容,包括事故发生的时间、内容,并分析其出现的原因、后果,并详细记录解决措施。在设备的后期运行中,监控设备运行状态,并动态地跟踪、分析解决措施的效果。最后从整体上对事故进行深入的分析,改进管理方式,避免出现类似或者其他事故,降低事故的发

生率。

3.4保养与维修管理

设备的保养管理及维修管理是该设备管理系统的重要功能之一,具体情况如下:(1)设备保养管理首先其能够根据设备的管理情况及实际的需求,制定科学的维护设备保养方案,明确保养的内容、设备的零件的消耗等,确定周期性保养的下一次保养时间,并全面记录保养的完成情况,对保养效果进行分析,强化保养管理,从根本上排除故障隐患,保障设备持续保持在最佳状态;(2)设备维修管理该系统能够确定需要维修的设备,并制定维修方案,确定维修内容,提供维修工单,并记录好维修状态,在维修结束后进行维修状态验收,还能够根据该次维修情况及备用零件的消耗情况,制定相应的零件补充方案,最后针对周期性维修计划,自动标明下一次维修的时间,在运行中跟踪监控设备维修的效果,为后期的大修或者设备的更新提供全面可靠的信息支持。

3.5档案管理

系统的档案管理工程,能够为管理人员了解设备的情况提供系统、详细且全面的信息,其中的信息十分丰富,如设备的基础信息,包括设备的名称、型号、类型、输入功率、输出功率、性能、特点、使用环境、保养注意实现稍等;与设备相配套的附属设备;设备的数量;各项技术参数;设备的备用零件及设备的使用时间、维修情况等,并全面地记录了设备的原本的价值、折旧情况、净值、使用时间分布等,管理人员用此查询设备,可以极为方便快捷地了解到上述情况,做出正确的管理决策,或者调整管理方式等,优化管理水平及

质量。

4结语

燃气企业经营是与一般的企业有较大区别的,需要对其设备进行科学、全面的管理,实现企业的高效运转,并保障安全性,该项管理工作与燃气企业的生存与发展有着极为紧密的联系,而燃气企业的设备种类繁杂,且数量较多,各个设备的性质、功能、特点等均有较大的区别,传统的人工管理的方式效率不佳,且容易出现失误,带来较多的安全隐患。而现代的信息化、电子化的管理方式,结合现代计算机管理软件系统,对于设备实施高效的管理,能够有效地提高管理效率,优化管理质量,也符合现代企业发展的基本要求。企业的管理人员也需要结合自身的设备情况合理选择相应的管理软件,达到理想的管理效果,带来良好的经济效益及社会效益。

参考文献

[1]张蕴.浅谈企业设备管理系统的设计与开发[J].中国科教创新导刊,2013,(32).

[2]张学山.企业设备管理系统的构建[J].现代企业教育,2013,(16).

[3]吴智强.现代燃气企业信息化管理系统的建立[J].数字技术与应用,2011,(6).

[4]刘筱洲.浅谈燃气企业营业管理系统的功能设计[J].中国高新技术企业,2013,(2).

[5]刘兵,王非,杨勇,张慧,张林波.可视化设备管理系统研究与应用[J].天然气与石油,2013,(6).

低功耗预付费智能燃气表的研制 篇12

多年来,居民使用燃气的计费一直采用人工定期抄写燃气消耗数据,经计算后收取费用的方法。此方法存在着工作量大,收费时间长,收费困难,效率低等问题。而且对于恶意欠费的用户,管理部门很难采取快速有效的措施,限制其使用燃气。该表实现了先进的预付费功能,并且具备完善的防作弊措施,有效地解决了上述问题。而且采用了多种方法提高预付费智能燃气表[1,2]在实用中的可靠性,实现了燃气收费管理的电子化,信息化,网络化。

1 工作原理

预付费智能燃气表首先通过流量计中的磁敏元件干簧管,将气量转换为电脉冲信号,脉冲信号经整形、光电耦合隔离后输入到单片机进行计量。用户到燃气公司各收费管理站交费购气,回来后把存储燃气量的IC卡插入用户的智能燃气表中,单片机控制系统经密码比较有效后读取气量,开启电机阀允许用户用气,同时将IC卡清零。随着用户用气,非易失存储器中的气量减少,在气量被用完之前,系统将提示用户续卡。

2 系统功能

1)加密功能:本预付费智能燃气表使用逻辑加密IC卡,保证一表一卡,非本表IC卡和其他无效卡插入无效。

2)控制功能:依据交费和用气情况,控制气路的开闭。

3)显示/提示功能:采用液晶显示器实时显示剩余可用气量,声光报警提示电池欠压、IC卡无效等功能。

4)欠压检测与防窃气功能:当系统电源电压不足时提示用户需更换电池,当用户私开表盖时,系统将关闭电机阀,防止用户非法窃气。

2 硬件设计

预付费智能燃气表的硬件组成结构如图1所示,其中包括主控MCU芯片[3,4]、燃气采集电路、电机阀控制电路、LCD显示与声光报警电路、电源保护及欠压检测电路、E2PROM及看门狗等。

2.1 燃气流量信号的检测

为了保持原有机械式燃气表的计量精度,通常智能燃气表的流量检测是通过检测其字轮旋转的圈数来实现的,将流量变换成脉冲数,再送至单片机进行计量。本设计中选用的是基于干簧管原理的脉冲式流量计,采用日本OKI公司ORD9216干簧管的,其功耗较小,且成本很低。

干簧管[5,6]由于体积小、重量轻、耐腐蚀、耐磨损、抗干扰,寿命长、成本低等优点,可以用作位移、液位,风压、流速、转速等的测量。本课题中选择一个长方形永久磁铁作为磁场,将磁铁安装字轮上,将干簧管安装在计数器的外壳上,字轮旋转一周,干簧管吸合释放一次。记录干簧管吸合的次数,就可以进一步计算出燃气的流量。

2.2 IC卡接口电路

本系统采用的IC卡为逻辑加密卡BL7442LV,具有较高的安全性。它与IC卡的信息交换是实现燃气预收费的关键。本系统中选用廉价的插拔式卡座[7],其与单片机的接口原理如图2所示。

当IC卡插入后,卡座上的常开微动开关K3闭合,经逻辑电路处理后在单片机的脚上引起中断,中断服务程序中查询到P3.5脚为低时,则进入IC卡密码校验及读写中断服务程序。

2.3 串行E2PROM及看门狗

E2PROM主要用来存储一些系统运行参数,当用户IC卡插入卡座时,卡内密码,卡号、购买气量等信息以及燃气表进入掉电状态时的剩余气量等信息都将保存至E2PROM中。本课题中使用了Xicro公司的X25045芯片,它将微机测控系统中常用的功能:看门狗定时器、上电复位、串行E2PROM集成在一块8只引脚的集成芯片内。这种组合大大减少了对电路板空间要求,简化了硬件设计,提高了系统的可靠性,降低了成本和功耗。芯片内部的存储器采用CMOS工艺,按512×8组织,每个字节可以擦写10万次以上,内部数据可以保存100年以上。

2.4 电机阀控制电路

由于燃气表采用电池供电,整个装置必须在低功耗下运行,因此,表中的气路控制阀,无论其在开启或关闭状态下,都应当微功耗。目前国内已有的气路控制阀主要有电机阀和电磁阀两种。本课题我们选用NDJF-19内置电机阀。它的控制电路如图3所示。

NDJF-19内置电机阀[8,9]采用特殊螺杆设计,动作流畅可靠,低电流工作,功耗小。具体的指标如下:

1)行程L4.5-L5

2)工作电压4.5-6V

3)工作电流小于120m A

4)动作时间小于0.6s

5)压力损失小于150Pa

2.5 欠压检测及电源保护电路

为有效保护电源和防止用户私开表盖,本系统可对电池盒位置进行高灵敏度检测。用户私开表盖时,保护电路输出低电平,单片机检测到该电平后执行相应声光报警,同时私开表盖记录被记录到表内的X25045中,返回主程序后立即关闭阀门。此后要打开阀门用气,必须先将私开记录清除,而只有燃气公司才能清除这种不良记录,这样可有效防止窃气行为的发生。它的控制电路如图4所示。

2.6 液晶显示电路

液晶显示电路采用了商品化的预付费智能燃气表专用液晶显示模块SMS0505,它用5位数字和其它字符显示电池欠压、误操作、读卡错和购买气量四种信息及其组合,外观如图5所示。

3 软件设计

应用程序编制采用模块化的编程方法,软件由主程序、中断服务程序、子程序等组成。核心的程序模块包括I C卡的密码校验与读写、串行(E2PROM X25045)的读写、LCD显示以及燃气流量计数中断程序等。采用MCS-51汇编语言编写程序。主要程序模块介绍:

3.1 主程序

当系统上电后,主程序开始执行。它首先完成系统的初始化工作,如开中断,使外部中断均为低电平触发方式,设置T0,T1为定时器并赋予初值等;初始化后再从X25045中读入本机可用燃气数,并进行判断处理;然后开电机阀,在液晶显示器上显示剩余可用气量;最后进入空闲模式,等待计数、插卡等中断进来。如图6所示。

3.2 中断服务程序(燃气流量计数中断程序)

它的作用是对干簧管产生的脉冲进行计数:当计数脉冲达到一个当量值时,从可用燃气数中减去0.1m3,并对液晶显示器进行刷新。

3.3 中断服务程序

它的作用是对电池欠压,非法开盖,有卡插入等进行实时响应。

3.4 定时器T1中断服务程序

定时器T1中断服务程序和软件构成一个10min定时器,在燃气流量计数中断程序中,清软件的计时值,使T1的中断服务程序始终计不满10min而正常中断返回。只有当不再出现燃气流量计数中断时,T1的中断服务程序才能顺利计满10min,当检测到10min不用气时,系统进入掉电状态。

3.5 其他子程序

其他子程序包括IC卡的读写子程序,IC卡的数据加密子程序,X25045读写子程序,液晶显示子程序,报警子程序等。

4 低功耗措施

本预付费智能燃气表设计紧紧围绕低功耗原则,主要采取了以下措施:

4.1 硬件措施

4.1.1 检测元件

预付费智能燃气表中流量传感器的种类很多,可选用霍尔元件,光电元件等,但这些元件功耗消耗较大,而且成本相对较高。本系统中选用的检测元件是干簧管,其功耗极小,成本也很低。

4.1.2 选用低功耗单片机

AT89C2051单片机的工作电压可低至2.7V工作,电流约3m A左右,支持低功耗空闲和掉电运行模式。

4.1.3 选用节能型的电机阀

本课题选用低功耗NDJF-19内置电机阀。

4.1.4 选用低功耗外围器件和分时供电

少量外围器件选用的均是CMOS器件。采用了低功耗的液晶显示方式。

为进一步降低系统功耗,对IC卡座采用了分时供电的策略。在图2中,只有在单片机检测到有IC卡插入时,在中断服务程序中才将P3.0置零,三极管导通,IC卡座上电,在完成IC卡密码效验和数据读写后又将其置1。这样不仅防止了IC卡的带电插拔损坏IC卡,也降低了系统功耗[10,11]。

4.2 软件措施

1)采用定时中断代替软件延时的工作方式,减少了CPU的运行时间。

2)用静态显示方式以减少CPU的运行时间。

3)CPU进入了空闲模式时,整个系统可通过中断唤醒。本系统中IC卡的插入,电源保护及欠压检测,燃气流量检测等均接到单片机的中断入口,在中断时予以响应。

4)设计了若燃气表10min不用气,系统进入掉电状态。

通过以上措施,预付费智能燃气表系统运行时,MCU大部分时间处于空闲和掉电状态,整机电流很低,未插卡时,实测电流为50u A,插卡时为4.0m A,开关电机阀时电流为100 m A,由于插卡,开关电机阀的次数很少,时间很短,整机功率仍极小。

5 逻辑加密IC卡

为了增强应用系统的安全性能,本课题中选用的是逻辑加密卡BL7442LV。

BL7442LV[12,13]是采用CMOS E2PROM工艺的制造的IC卡用芯片(模块)。256字节,带写保护功能,具有可能编程密码(PSC),可在低电压下工作。

6 结束语

该燃气表以逻辑加密卡为数据载体,选择了集成度高、功耗小的主控MCU芯片和外围器件,并从软件方面进行了优化。较之现有的燃气表,本文所研制的低功耗预付费智能燃气表具有功耗小、成本低、控制可靠、计量精确、安装方便、操作简单、可靠性高。其中一些方法在微型智能仪表及各类IC卡收费装置的设计中具有一定的借鉴价值。因此采用单片机研制的低功耗预付费智能燃气表具有广泛的应用前景。

摘要:低功耗预付费智能燃气表是以IC卡为收费载体,以单片机为测控核心的机电一体化装置。它可以实时采集燃气流量信号,控制用户用气情况,它具备实时显示剩余气量,声光报警,提示电池欠压,IC卡无效等功能,它是实现燃气预收费管理系统的基础。本论文的创新点表现在以下几个方面:1)基于低功耗设计原则,选用了低功耗的单片机和外围器件,并从软件方面进行优化,提高了电池使用寿命,便于预付费智能燃气表的推广使用;2)使用带硬件保密性能的逻辑加密卡,提高了系统的安全性;3)采用机电一体化的设计思想,完成了低功耗预付费智能燃气表样机的研制和调试,系统的可靠性和性能指标达到了设计要求。因此采用89C2051单片机研制的低功耗预付费智能燃气表技术先进、安全可靠,具有广泛的应用前景。

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