1、书书书檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲殘殘殘殘燃气设备与材料卡燃气表的可靠性探讨陈国勇， 倪建华， 马 英（济宁华润燃气有限公司，山东济宁）摘 要： 探讨了卡燃气表中阀门的可靠性、脉冲计数的准确性、卡数据的完整性、电池掉电处理的可靠性。关键词： 卡燃气表； 智能燃气表； 可靠性； 脉冲计数； 掉电中图分类号： 文献标识码： 文章编号：（）， ， ： ，： ； ； ； ； 卡燃气表是在传统膜式燃气表的基础上，增加了电子控制器、阀门及脉冲计数采样装置这部分，具有预付费功能的燃气计量装置。随着金卡工程的全面推广，全国涌现出很多卡燃气表生产厂家。经过逾年的发展，目前卡燃气表在功能和可靠性上
2、都有了很大提高，主要在关阀的可靠性、卡数据的完整性以及脉冲计数的准确性等方面采用了新的技术和方法。笔者多年从事卡燃气表的研发和生产工作，本文针对卡燃气表的这些技术细节进行探讨。 阀门的可靠性 阀门安装方式的可靠性卡燃气表中的阀门按安装方式分，有外置阀和内置阀两种。外置阀没有安装空间的限制，因而阀的设计可以只考虑其电器性能最佳。其缺点是表面有一条不好隐蔽的引线，这个引线常常成为恶意攻击的目标。内置阀比较隐蔽，基本不存在引线被故意剪断的可能性。但安装内置阀需要在基表上钻孔以便安装电动机引线过渡接头，存在破坏表的密封性的隐患。无论外置阀还是内置阀都必须保证电线、电动机或阀线圈不与人工煤气接触，否则两
3、年之内，煤气中的硫化物等腐蚀性气体就会把它们腐蚀得完全不能工作。这一点对阀的长期可靠性至关重要。 阀门电器性能的可靠性按电器特性区分，阀门又可分为双稳态电磁阀和电机阀两种。这两种阀的特性有很大不同，双稳态电磁阀的开启状态和关闭状态都不需要供电，只在从一种状态到另一种状态转换时需短时间供电。电机阀是靠电动机的正反转来开启或关闭的阀门。对于普通号碱性电池供电的卡燃气表，阀门的可靠性关键是要保证电子控制器检测到电池电压低于欠压保护值时，阀门仍能可靠关闭。左右的电解电容已能让目前微功耗电路工作很长时间。电池电压低于欠压保护值时，阀门怎么关闭呢？电磁阀和电机阀略有不同。对于电机阀一般采用一个超大容量的电
4、容给关阀电路供电，阀门关闭后能可靠密封，外部气流或外机械力不能冲开阀门。电磁阀开关所需能量少，电池取下后，电解电容里的储能即可关阀。但电磁阀也有弊端，第卷 第期年月煤气与热力阀门在关闭状态下，反向气流能把阀门吹回到开启状态。使用锂电池可以解决电磁阀受攻击的难题，只要电路上做好阀门实际状态检查和反复再次关阀功能，保证阀门多次受攻击后，可以可靠地多次再关阀，电磁阀的可靠性就能得到一定保证。锂电池必须加铅封，用户不能随意取下。让阀门隔一段时间就开启、关闭，活动一下，是阀门长期可靠工作的另一个重要保证。若长时间在一个位置，丝毫不活动，阀门可能会被燃气中的杂质牢牢粘住而无法开关。毕竟是由电池供电，驱动阀
5、门的力量有限。 脉冲计数的准确性目前我国的卡燃气表均采用脉冲计数方式，即在原基表机械计数器上加装脉冲传感装置如干簧管、霍尔元件等，产生脉冲输出，电子控制器对采集到的脉冲进行累计和换算，获得数据。目前广泛使用干簧管计数，脉冲计数原理见图。由 燃 气 表 驱 动 的 转 轮干 簧 管断 开 区干 簧 管断 开 区闭 合 区闭 合 区磁 钢干 簧 管图 脉冲计数原理这种方式无论成本还是功耗都很低。但干簧管的机械触点存在抖动现象，影响了计数的准确性，特别是当转轮上的磁钢刚好停在干簧管的临界点时，干簧管会不定时地传一个信号出去，延时检测法无法完全消除这种不可靠信号。采用双干簧管可以很好地消除这种不准确性
6、。在转轮的周围，一般是在一条直径的对应位置，装两个干簧管，转轮转一圈，两个干簧管各吸合一次。只一个干簧管多次给出信号，可认为是干簧管的机械抖动。两个干簧管交替吸合，转轮才是真正的转了一圈，以此状态的信号作为计数信号，计量就是完全准确的。这种计数方式在软件上还可以增加更多功能，如两个干簧管同时吸合，可认为是外磁干扰。若只有一个干簧管长时间等间隔地给出信号，可认为是另一个干簧管损坏了。这是因为抖动信号是随机的，不可能等时间间隔给出信号。 卡数据的完整性目前卡燃气表中使用的卡有逻辑加密卡、智能卡（卡）等，但用得最多的依然是逻辑加密卡，如西门子的卡、爱特梅尔的卡与卡等。无论使用什么卡都必须考虑到，用户
7、插拔卡是随意的，有可能在数据还没有读完、或回写数据还没有写完时，卡就已被拔出，可能根本没有校验卡数据的时间，因此卡数据的完整性必须要精心考虑。卡燃气表中的电子控制器读卡中的工作参数时，不必回写，对于这种只读不改写的数据可在数据链的最后加上校验。需要更改工作参数时，如果电子控制器对读出的卡中数据校验不正确，就不会更改卡表的工作参数，卡表依然按原参数工作，下次插卡重读新数据就可以了。这种方法可以推广到卡中的其他数据操作。卡燃气表中的电子控制器读卡中的资金余额或气量余额时，常常要改写卡中的余额数据。对于卡数据没写完而卡就被拔出的情况，一个有效的措施是，把阀门关闭，提醒用户再次插卡，以完成剩余数据的读
8、写。更好的方法是，精心规划系统数据，尽量少往卡中回写数据，或不回写数据。我们采用的方法是燃气公司写到卡中的购气额是每次售气都累加的总购气额，电子控制器对这个数据只读不改写，用总购气额减去表内总的已用气量，就得到了用户的购气余额。电子控制器往卡中写总用气量或表工作状态等反馈数据时，数据最后是带校验码的，这样防止了反馈数据的不完整。其他数据的完整性也采用类似只读不写的方法。 掉电处理的可靠性电子控制器掉电是指控制器中的电源检测芯片检测到电池电压低于其正常工作电压值。掉电处理是卡燃气表最易出问题的地方。控制软件设计者必须清楚两件事：意外掉电（比如在插卡的瞬间，由于外界震动导致电池松动）后，电子控制器
9、保证正确保存工作数据所需的最长工作时间。这个时间决定了要多大的电容才是可靠的。哪些数据是共享数据资源，决不能让共享数据在处理意外事陈国勇，等：卡燃气表的可靠性探讨 第卷 第期件时发生冲突。意外掉电后的最长工作时间很难测出来，这需要软件工作者按程序的流程来计算。例如在阀门开启过程中插了卡，往卡中写了一半数据时又来了一个计数脉冲，计量数据正等待重新计算，这时又掉电了。电子控制器掉电后要立即关闭所有可能耗电较多的单片机外设或没必要工作的外设，以节约电能，然后再把用气信息等紧急数据保存到非易失内存中。同时要在处理紧急数据时关掉单片机中断，否则就可能把中间计算结果给保存了。关中断又增加了掉电后的工作时间
10、。很多卡表就是因为不能完全正确地处理意外掉电过程，所以才会偶尔出现掉电后再恢复供电时数据错乱的现象。处理好掉电流程，是目前大多数卡燃气表提高其可靠性的最关键的环节。 结语卡燃气表是一个机械和电子紧密结合、协调工作的设备，除以上提到的可靠性问题外，还应考虑到燃气表的外部工作环境，要注意电路部分的防潮、防腐蚀处理。卡燃气表可以让燃气公司实现预收费，并且由用户自己交费，减少了专门收费人员，因此卡燃气表很受燃气公司的欢迎。阀门的可靠性、计量的准确性、卡数据的完整性以及掉电处理的可靠性是实现这些功能的重要保证。在保证基本功能可靠工作的基础上，再增加方便燃气统计管理的功能，才是燃气公司最希望的卡燃气表。参
11、考文献： 张秀英，张传民，钟长秀家用燃气表性能的改进煤气与热力，（）： 王伟，冯良低功耗卡燃气表的研究与开发煤气与热力，（）： 杨铮卡燃气表的现状和发展趋势煤气与热力，（）： 王幸之，王雷，翟成，等单片机应用系统抗干扰技术北京：北京航空航天大学出版社，作者简介：陈国勇（ ），男，山东济宁人，工程师，学士，长期从事燃气输配运营的专业管理及卡燃气表的应用研究工作。电话：（）：收稿日期：； 修回日期：櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵信息大连液化天然气工程号储罐开始安装年月日，大连液化天然气（）工程号罐外罐底板开始敷设焊接，标志着大连液化天然
12、气工程号储罐开始安装。大连工程是国家十一五工程发展规划的重点工程，也是中国石油第一批引进海外资源的大型工程。工程位于辽宁省大连市保税区大孤山半岛鲇鱼湾，包括码头、接收站和输气管道个部分，单台低温储罐设计容量为。大连工程号储罐气撑工作结束后，进行内罐边缘板敷设焊接工作。号储罐内罐壁板安装焊接已经进行到第层，预计月完工。号储罐抗压环预制、外罐衬板预埋件下料工作已全面完成，于月中旬开展拱顶吊装工作。（本刊通讯员 供稿）第卷 第期 煤气与热力IC卡燃气表的可靠性探讨作者： 陈国勇， 倪建华， 马英， CHEN Guo-yong， NI Jian-hua， MA Ying作者单位： 济宁华润燃气有限公司
13、,山东济宁,272000刊名： 煤气与热力英文刊名： GAS 张传民;钟长秀 家用燃气表性能的改进期刊论文-煤气与热力 2007(11)2.王伟;冯良 低功耗IC卡燃气表的研究与开发期刊论文-煤气与热力 2006(04)3.杨铮 IC卡燃气表的现状和发展趋势期刊论文-煤气与热力 2007(01)4.王幸之;王雷;翟成 单片机应用系统抗干扰技术 1999本文读者也读过(10条)1. 唐素珊.江明明.林玲.TANG Su-shan.JIANG Ming-ming.LIN Ling 智能燃气表的应用分析期刊论文-煤气与热力2010,30(5)2. 张秀英.张传民.钟长秀.ZHANG Xiu-ying
14、.ZHANG Chuan-min.ZHONG Chang-xiu 家用燃气表性能的改进期刊论文-煤气与热力2007,27(11)3. 杨铮.YANG Zheng IC卡燃气表的现状和发展趋势期刊论文-煤气与热力2007,27(1)4. 郭晋秦.韩焱.董瑞玲.GUO Jin-qin.HAN Yan.DONG Rui-ling 遥控式数码燃气表计量收费系统的研究与设计期刊论文-制造业自动化2010,32(1)5. 王洪庆.WANG Hong-qing 低功耗预付费智能燃气表的研制期刊论文-制造业自动化2009,31(12)6. 中燃金创燃气设备(北京)有限公司简介期刊论文-城市燃气2006(9)7
15、. 郭刚.沈文新.梁伟健 膜式燃气表国际比对及型式评价会议论文-20058. 岑康.王海军.袁孝梅.李薇.CEN Kang.WANG Hai-jun.YUAN Xiao-mei.LI Wei 在用膜式燃气表计量示值误差检验与分析期刊论文-煤气与热力2009,29(11)9. 段慧明.史振东 话说家用燃气表期刊论文-中国计量2006(11)10. 智能卡燃气表的现状和发展趋势期刊论文-中国防伪报道2009(1)引证文献(3条)1.李建霞.倪建华.胡莹昭 直读式远传燃气表集中抄表系统的研究期刊论文-煤气与热力 2011(10)2.胡莹昭.李建霞.王玉强 IC卡加泄漏报警燃气表技术分析期刊论文-煤气与热力 2012(5)3.陈国勇.李建霞.马英 气体流量计控制器的技术研究期刊论文-煤气与热力 2012(5)本文链接：http:/
