聊聊身边的嵌入式,你家燃气表是智能的吗?

简介: 聊聊身边的嵌入式,你家燃气表是智能的吗?

小区去年统一更换了燃气表,换成了如下图所示的智能燃气表

相比之前的传统老式燃气表,对用户来说主要是缴费方式的改变,之前缴费一般是工作人员定期联系我,我把当前的燃气表读数发过去,之后工作人员发缴费单给我,最后我用微信或支付宝缴费,这种是先用气,后付费的方式。

新的燃气表缴费直接在手机上充值,采用的是预付费方式,当欠费一定数额后,燃气表就自动关阀,没法使用了。在微信小程序里可以方便的看到账户余额、气价、用气量等信息。

为了支持上述功能,这就需要燃气表具有电子计数和联网的功能。

电子计数通常采用干簧管、霍尔传感器、超声波、光电直读等方式,将用气量转换为电子读数。联网方式目前主要是通过NB-IOT。

这次没法拆解,我们从外部再来仔细看下这个燃气表:

1)此燃气表叫膜式燃气表,它采用柔性膜片计量室方式来测量气体体积流量。在压力差的作用下,燃气经分配阀交替进入计量室,充满后排向出气口,同时推动计量室内的柔性膜片作往复式运动,通过转换机构将这一充气、排气的循环过程转换成相应的气体体积流量,再通过传动机构传递到字轮上,完成燃气累计计量功能。

上图的8位字轮,前面5位黑色字轮代表整数,后面3位红色字轮代表小数。上图黑色数字式00231,红色字轮是081,那么这个表的读数是231.081方。这个数字减去上个月显示的数字就是该月所使用燃气的方量。

2)燃气表上有一个显示屏,它是一块段码屏,平时屏幕是关闭的,可以通过红色按键点亮屏幕,屏幕上会显示多种信息,下面显示的是累计用气量信息,可以看到屏幕上显示的数值和上面字轮显示的机械数值是一样的,看来电子计量挺准确的。

燃气表侧面标签上有文字说明:电子计数与基表字轮数不一致时,以基表字轮数为准。我不太明白,扣费使用的是电子计数来,如果不一致的话,怎么以基表读数为准呢?

LCD还会依次显示阀门状态、价格、时间等信息。




在无按键操作1分多钟后,屏幕会自动熄灭,这样可以节约电量。

3)此燃气表还支持红外通信功能,红外是本地近距离通信,它要能支持数据采集、参数设置和阀门控制的功能,它是和手持机进行通信的。

4)燃气表上提示:充值后,如需在表端及时看到充值金额,请按键3S以上。这是因为正常情况下燃气表每天只主动和后台通讯一次,燃气表先向后台上报用气量等信息,后台再下发充值金额等信息。所以如果想及时看到充值金额,就得让燃气表手动及时上报数据。

可能有人会问为什么后台不主动和燃气表通信,这是因为燃气表本身没有固定公网IP地址,所以后台无法主动向燃气表发起通信。

此外如何保障无线通信的安全性呢?这就需要对通信过程进行加密,会用到非对称和对称加密算法,一般是通过外接安全芯片来实现。

5)供电采用4节干电池组供电,没电的时候需要用户自己去更换电池。这个表电池盒和翻盖采用的是磁铁磁吸的方式,相比螺丝方式更加方便。在燃气表的内部还有一个小锂电池,是为了保障在换电池时,RTC可以正常计数。

6)再来看看表上提到的几个公司,分别是北京燃气,北京优耐仪表燃气有限公司,杭州先锋电子技术有限公司。北京燃气是燃气公司,国有企业,国内比较大的燃气公司。国内燃气公司众多,第一梯度的头部企业是号称燃气五虎的华润燃气、港华燃气、中国燃气、新奥燃气和昆仑燃气。

北京优耐仪表燃气有限公司,前身是北京市煤气公司煤气表厂,建厂于1974年,1995年转制为中外合资公司,是生产燃气表的专业厂家。

杭州先锋电子技术有限公司,成立于1991年,专注于提供自主研发的城市燃气设备及智慧燃气解决方案,是中国燃气计量行业的先锋企业,上市公司。

可以这么理解,这个燃气表的机械部分(叫基表)是北京优耐提供的,后加装的智能控制电子模块是杭州先锋提供的。

国内做智能燃气表的除了先锋,还有金卡、威星、真兰等上市公司。毕竟每年的用量很大,有几千万个。

燃气表对MCU的核心需求是低功耗+LCD+RTC+大pin脚,主流厂家为瑞萨、ST等外资品牌,近年来国产复旦微、华大等也有应用。燃气表较为特殊,有防爆的需求,同时还需要长时间高可靠工作,所以对MCU的稳定性、可靠性都有很高的要求,燃气表厂商也会进行很长时间的测试才会投入使用。

最后,放一张燃气表内部系统框图:


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