嵌入式智能燃气表的内部原理是什么

小区去年统一更换了燃气表，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。

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：

编辑：黄飞