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Ic卡燃氣表的可靠性探討

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Ic卡燃氣表的可靠性探討

發布日期:2017-09-04 作者:包頭燃氣設備 點擊:

  Ic卡燃氣表是在傳統膜式燃氣表的基礎上,增加了電子控制器、閥門及脈沖計數采樣裝置這3部分,具有預付費功能的燃氣計量裝置。隨著金卡工程的全面推廣,全國涌現出很多IC卡燃氣表生產廠家。經過逾10年的發展,目前Ic卡燃氣表在功能和可靠性上都有了很大提高,主要在關閥的可靠性、卡數據的完整性以及脈沖計數的準確性等方面采用了新的技術和方法。筆者多年從事Ic卡燃氣表的研發和生產工作,本文針對IC卡燃氣表的這些技術細節進行探討。


  1  閥門的可靠性


  ①閥門安裝方式的可靠性


  IC卡燃氣表中的閥門按安裝方式分,有外置閥和內置閥兩種。外置閥沒有安裝空間的限制,因而閥的設計可以只考慮其電器性能最佳。其缺點是表面有一條不好隱蔽的引線,這個引線常常成為惡意攻擊的目標。內置閥比較隱蔽,基本不存在引線被故意剪斷的可能性。但安裝內置閥需要在基表上鉆孔以便安裝電動機引線過渡接頭,存在破壞表的密封性的隱患。無論外置閥還是內置閥都必須保證電線、電動機或閥線圈不與人工煤氣接觸,否則兩年之內,煤氣中的硫化物等腐蝕性氣體就會把它們腐蝕得完全不能工作。這一點對閥的長期可靠性至關重要。


  ②閥門電器性能的可靠性


  按電器特性區分,閥門又可分為雙穩態電磁閥和電機閥兩種。這兩種閥的特性有很大不同,雙穩態電磁閥的開啟狀態和關閉狀態都不需要供電,只在從一種狀態到另一種狀態轉換時需短時間供電。電機閥是靠電動機的正反轉來開啟或關閉的閥門。


  對于普通5號堿性電池供電的Ic卡燃氣表,閥門的可靠性關鍵是要保證電子控制器檢測到電池電壓低于欠壓保護值時,閥門仍能可靠關閉。l 000心左右的電解電容已能讓目前微功耗電路工作很長時間。電池電壓低于欠壓保護值時,閥門怎么關閉呢?電磁閥和電機閥略有不同。對于電機閥一般采用一個超大容量的電容給關閥電路供電,閥門關閉后能可靠密封,外部氣流或外機械力不能沖開閥門。電磁閥開關所需能量少,電池取下后,3 000心電解電容里的儲能即可關閥。但電磁閥也有弊端,閥門在關閉狀態下,反向氣流能把閥門吹回到開啟狀態。


  使用鋰電池可以解決電磁閥受攻擊的難題,只要電路上做好閥門實際狀態檢查和反復再次關閥功能,保證閥門多次受攻擊后,可以可靠地多次再關閥,電磁閥的可靠性就能得到一定保證。鋰電池必須加鉛封,用戶不能隨意取下。


  讓閥門隔一段時間就開啟、關閉,活動一下,是閥門長期可靠工作的另一個重要保證。若長時間在一個位置,絲毫不活動,閥門可能會被燃氣中的雜質牢牢粘住而無法開關。畢竟是由電池供電,驅動閥門的力量有限。


  2脈沖計數的準確性


  目前我國的Ic卡燃氣表均采用脈沖計數方式,即在原基表機械計數器上加裝脈沖傳感裝置如干簧管、霍爾元件等,產生脈沖輸出,電子控制器對采集到的脈沖進行累計和換算,獲得數據。目前廣泛使用干簧管計數,脈沖計數原理見圖1。


  由燃氣表驅動的轉輪


  這種方式無論成本還是功耗都很低。但干簧管的機械觸點存在抖動現象,影響了計數的準確性,特別是當轉輪上的磁鋼剛好停在干簧管的臨界點時,干簧管會不定時地傳一個信號出去,延時檢測法無法完全消除這種不可靠信號。采用雙干簧管可以很好地消除這種不準確性。


  在轉輪的周圍,一般是在一條直徑的對應位置,裝兩個干簧管,轉輪轉一圈,兩個干簧管各吸合一次。只一個干簧管多次給出信號,可認為是干簧管的機械抖動。兩個干簧管交替吸合,轉輪才是真正的轉了一圈,以此狀態的信號作為計數信號,計量就是完全準確的。


  這種計數方式在軟件上還可以增加更多功能,如兩個干簧管同時吸合,可認為是外磁干擾。若只有一個干簧管長時間等間隔地給出信號,可認為是另一個干簧管損壞了。這是因為抖動信號是隨機的,不可能等時間間隔給出信號。


  3卡數據的完整性


  目前Ic卡燃氣表中使用的卡有邏輯加密卡、智能卡(CPU卡)等,但用得最多的依然是邏輯加密卡,如西門子的SLE4442卡、愛特梅爾的AT88SCl02卡與AT88SCl604卡等。無論使用什么卡都必須考慮到,用戶插拔卡是隨意的,有可能在數據還沒有讀完、或回寫數據還沒有寫完時,卡就已被拔出,可能根本沒有校驗卡數據的時間,因此卡數據的完整性必須要精心考慮。


  Ic卡燃氣表中的電子控制器讀Ic卡中的工參數時,不必回寫,對于這種只讀不改寫的數據可在數據鏈的最后加上CRC校驗。需要更改工作參數時,如果電子控制器對讀出的Ic卡中數據校驗不正確,就不會更改IC卡表的工作參數,Ic卡表依然按原參數工作,下次插卡重讀新數據就可以了。這種方法可以推廣到Ic卡中的其他數據操作。


  Ic卡燃氣表中的電子控制器讀Ic卡中的資金余額或氣量余額時,常常要改寫卡中的余額數據。對于卡數據沒寫完而卡就被拔出的情況,一個有效的措施是,把閥門關閉,提醒用戶再次插卡,以完成剩余數據的讀寫。更好的方法是,精心規劃系統數據,盡量少往卡中回寫數據,或不回寫數據。我們采用的方法是燃氣公司寫到卡中的購氣額是每次售氣都累加的總購氣額,電子控制器對這個數據只讀不改寫,用總購氣額減去表內總的已用氣量,就得到了


  用戶的購氣余額。


  電子控制器往卡中寫總用氣量或表工作狀態等反饋數據時,數據最后是帶CRC校驗碼的,這樣防止了反饋數據的不完整。其他數據的完整性也采用類似只讀不寫的方法。


  4掉電處理的可靠性


  電子控制器掉電是指控制器中的電源檢測芯片檢測到電池電壓低于其正常工作電壓值。掉電處理是Ic卡燃氣表最易出問題的地方。控制軟件設計者必須清楚兩件事:①意外掉電(比如在插Ic卡的瞬間,由于外界震動導致電池松動)后,電子控制器保證正確保存工作數據所需的最長工作時間。這個時間決定了要多大的電容才是可靠的。②哪些數據是共享數據資源,決不能讓共享數據在處理意外事件時發生沖突。意外掉電后的最長工作時間很難測出來,這需要軟件工作者按程序的流程來計算。例如在閥門開啟過程中插了卡,往卡中寫了一半數據


  時又來了一個計數脈沖,計量數據正等待重新計算,這時又掉電了。


  電子控制器掉電后要立即關閉所有可能耗電較多的單片機外設或沒必要工作的外設,以節約電能然后再把用氣信息等緊急數據保存到非易失內存中。同時要在處理緊急數據時關掉單片機中斷,否則就可能把中間計算結果給保存了。關中斷又增加了掉電后的工作時間。很多Ic卡表就是因為不能完全正確地處理意外掉電過程,所以才會偶爾出現掉電后再恢復供電時數據錯亂的現象。處理好掉電流程,是目前大多數Ic卡燃氣表提高其可靠性的最關鍵的環節。    


  5   結語

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  Ic卡燃氣表是一個機械和電子緊密結合、協調工作的設備,除以上提到的可靠性問題外,還應考慮到燃氣表的外部工作環境,要注意電路部分的防潮、防腐蝕處理。


  Ic卡燃氣表可以讓燃氣公司實現預收費,并且由用戶自己交費,減少了專門收費人員,因此Ic卡燃氣表很受燃氣公司的歡迎。閥門的可靠性、計量的準確性、卡數據的完整性以及掉電處理的可靠性是實現這些功能的重要保證。在保證基本功能可靠工作的基礎上,再增加方便燃氣統計管理的功能,才是燃氣公司最希望的Ic卡燃氣表。


  包頭市中意安全自控設備有限公司成立于2010年,主要從事包頭燃氣設備。產品廣泛應用于燃氣、自來水、供熱、石油、化工、消防、冶金、電力、半導體等存在易燃易爆和毒性氣體的危險場所。公司總經理董泗杰攜全體員工,以優秀的人品、優質的產品,優先的服務,真誠報答客戶對我們的厚愛。公司生產:包頭燃氣設備


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