聊聊身邊的嵌入式，你家燃氣表是智能的嗎？

小區(qū)去年統(tǒng)一更換了燃氣表，換成了智能燃氣表

相比之前的傳統(tǒng)老式燃氣表，對用戶來說主要是繳費方式的改變，之前繳費一般是工作人員定期聯(lián)系我，我把當前的燃氣表讀數(shù)發(fā)過去，之后工作人員發(fā)繳費單給我，最后我用微信或支付寶繳費，這種是先用氣，后付費的方式。

新的燃氣表繳費直接在手機上充值，采用的是預(yù)付費方式，當欠費一定數(shù)額后，燃氣表就自動關(guān)閥，沒法使用了。在微信小程序里可以方便的看到賬戶余額、氣價、用氣量等信息。

為了支持上述功能，這就需要燃氣表具有電子計數(shù)和聯(lián)網(wǎng)的功能。

電子計數(shù)通常采用干簧管、霍爾傳感器、超聲波、光電直讀等方式，將用氣量轉(zhuǎn)換為電子讀數(shù)。聯(lián)網(wǎng)方式目前主要是通過NB-IOT。

這次沒法拆解，我們從外部再來仔細看下這個燃氣表：

1）此燃氣表叫膜式燃氣表，它采用柔性膜片計量室方式來測量氣體體積流量。在壓力差的作用下，燃氣經(jīng)分配閥交替進入計量室，充滿后排向出氣口，同時推動計量室內(nèi)的柔性膜片作往復(fù)式運動，通過轉(zhuǎn)換機構(gòu)將這一充氣、排氣的循環(huán)過程轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣體體積流量，再通過傳動機構(gòu)傳遞到字輪上，完成燃氣累計計量功能。

上圖的8位字輪，前面5位黑色字輪代表整數(shù)，后面3位紅色字輪代表小數(shù)。上圖黑色數(shù)字式00231，紅色字輪是081，那么這個表的讀數(shù)是231.081方。這個數(shù)字減去上個月顯示的數(shù)字就是該月所使用燃氣的方量。

2）燃氣表上有一個顯示屏，它是一塊段碼屏，平時屏幕是關(guān)閉的，可以通過紅色按鍵點亮屏幕，屏幕上會顯示多種信息，下面顯示的是累計用氣量信息，可以看到屏幕上顯示的數(shù)值和上面字輪顯示的機械數(shù)值是一樣的，看來電子計量挺準確的。

燃氣表側(cè)面標簽上有文字說明：電子計數(shù)與基表字輪數(shù)不一致時，以基表字輪數(shù)為準。我不太明白，扣費使用的是電子計數(shù)來，如果不一致的話，怎么以基表讀數(shù)為準呢？

LCD還會依次顯示閥門狀態(tài)、價格、時間等信息。

在無按鍵操作1分多鐘后，屏幕會自動熄滅，這樣可以節(jié)約電量。

3）此燃氣表還支持紅外通信功能，紅外是本地近距離通信，它要能支持數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)置和閥門控制的功能，它是和手持機進行通信的。

4）燃氣表上提示：充值后，如需在表端及時看到充值金額，請按鍵3S以上。這是因為正常情況下燃氣表每天只主動和后臺通訊一次，燃氣表先向后臺上報用氣量等信息，后臺再下發(fā)充值金額等信息。所以如果想及時看到充值金額，就得讓燃氣表手動及時上報數(shù)據(jù)。

可能有人會問為什么后臺不主動和燃氣表通信，這是因為燃氣表本身沒有固定公網(wǎng)IP地址，所以后臺無法主動向燃氣表發(fā)起通信。

此外如何保障無線通信的安全性呢？這就需要對通信過程進行加密，會用到非對稱和對稱加密算法，一般是通過外接安全芯片來實現(xiàn)。

5）供電采用4節(jié)干電池組供電，沒電的時候需要用戶自己去更換電池。這個表電池盒和翻蓋采用的是磁鐵磁吸的方式，相比螺絲方式更加方便。在燃氣表的內(nèi)部還有一個小鋰電池，是為了保障在換電池時，RTC可以正常計數(shù)。

6）再來看看表上提到的幾個公司，分別是北京燃氣，北京優(yōu)耐儀表燃氣有限公司，杭州先鋒電子技術(shù)有限公司。北京燃氣是燃氣公司，國有企業(yè)，國內(nèi)比較大的燃氣公司。國內(nèi)燃氣公司眾多，第一梯度的頭部企業(yè)是號稱燃氣五虎的華潤燃氣、港華燃氣、中國燃氣、新奧燃氣和昆侖燃氣。

北京優(yōu)耐儀表燃氣有限公司，前身是北京市煤氣公司煤氣表廠，建廠于1974年，1995年轉(zhuǎn)制為中外合資公司，是生產(chǎn)燃氣表的專業(yè)廠家。

杭州先鋒電子技術(shù)有限公司，成立于1991年，專注于提供自主研發(fā)的城市燃氣設(shè)備及智慧燃氣解決方案,是中國燃氣計量行業(yè)的先鋒企業(yè)，上市公司。

可以這么理解，這個燃氣表的機械部分（叫基表）是北京優(yōu)耐提供的，后加裝的智能控制電子模塊是杭州先鋒提供的。

國內(nèi)做智能燃氣表的除了先鋒，還有金卡、威星、真蘭等上市公司。畢竟每年的用量很大，有幾千萬個。

燃氣表對MCU的核心需求是低功耗+LCD+RTC+大pin腳，主流廠家為瑞薩、ST等外資品牌，近年來國產(chǎn)復(fù)旦微、華大等也有應(yīng)用。燃氣表較為特殊，有防爆的需求，同時還需要長時間高可靠工作，所以對MCU的穩(wěn)定性、可靠性都有很高的要求，燃氣表廠商也會進行很長時間的測試才會投入使用。

最后，放一張燃氣表內(nèi)部系統(tǒng)框圖：

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