阅读说明：本技术 一种天然气远程计费装置及其使用方法 (A kind of long-range message accounting of natural gas and its application method ) 是由 赵静 张健 覃翠 余辉龙 魏峘 何睿清 于 2019-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种天然气远程计费装置及其使用方法,它包括用于发射白光光源的光发射装置,用于接收白光光源并反射出光信号的转盘组合,与转盘组合同轴心转动的用于显示燃气表的读数变化的读数转盘,用于将光信号准直入传输光纤的光纤准直器,用于将接收到的光信号传输给光电信号转换装置的传输光纤,用于将光信号转换为电信号的光电信号转换装置。本发明的有益效果为：它既能省时省力,又能定时地监控天然气的使用量。(The invention discloses a kind of long-range message accounting of natural gas and its application methods, it includes the light emitting devices for emitting white light source, for receiving the disk combination of white light source and reflecting light signal, with the reading turntable of the reading variation for showing gas meter, flow meter of the concentric rotation of disk combination, for optical signal to be collimated to the optical fiber collimator into transmission fiber, for the transmission fiber by the optical signal transmission received to photoelectric signal conversion device, for converting optical signals to the photoelectric signal conversion device of electric signal.The invention has the benefit that it can usage amount that is time saving and energy saving and periodically monitoring natural gas.)

一种天然气远程计费装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种天然气远程计费装置及其使用方法的技术领域。

背景技术

天然气管道是指将天然气从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称输气管道。利用天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的方式。在世界管道总长中，天然气管道约占一半。

由于在天然气管道周围引入电线很危险，所以目前天然气计费无法像电费和水费那样实现远程计费，仍然需要人工上门采集天然气表上的数据计费的方法。这样的方法费时费力，不能定时地监控燃气的使用量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种既能省时省力，又能定时地监控燃气的使用量的天然气远程计费装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种天然气远程计费装置，包括用于发射白光光源的光发射装置,用于接收白光光源并反射出光信号的转盘组合，与转盘组合同轴心转动的用于显示燃气表的读数变化的读数转盘,用于将光信号准直入传输光纤的光纤准直器，用于将接收到的光信号传输给光电信号转换装置的传输光纤，用于将光信号转换为电信号的光电信号转换装置。

进一步地,本发明的转盘组合包括第一转盘和第二转盘,第二转盘安装于第一转盘内部，第一转盘安装于读数转盘的内部，且第一转盘和第二转盘均与读数转盘同轴转动。

进一步地,本发明的第二转盘划分为若干个第一面，每个第一面中心都有一个第一圆孔。

进一步地,本发明的第一转盘划分为若干个第二面，且第二面与第二转盘的第一面一一对应，每个第二面上有两个中心对称的第二圆孔。

进一步地,本发明的光纤准直器包括光纤头、外套管、金属管和接收转盘组合反射的光信号的准直透镜，金属管安装于外套管内部，金属管内部一端安装准直透镜，另一端与光纤头一端连接，光纤头另一端与传输光纤连接。

进一步地,本发明的光电信号转换装置包括分光器、光纤光栅、光电探测器、单片机和信号转变设备，分光器一端与传输光纤连接，另一端与若干条光纤光栅连接，每条光纤光栅远离分光器的一端都通过一个光电探测器与单片机一端连接，单片机另一端与信号转变设备连接。

一种天然气远程计费装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：燃气表的读数框中的读数变化显示在读数转盘中；

步骤二：将白光光源安放在远处，光发射装置将白光光源照射在第二转盘的若干个第一面上；

步骤三：步骤二中照射在第一面上的白光光源经过第一面上的第一圆孔照射在与其对应的第二面上；

步骤四：步骤三中照射在第二面上的白光光源经过第二面上的两个中心对称的第二圆孔并反射出光信号；

步骤五：光纤准直器将步骤四中反射出的光信号准直进传输光纤(F) 中；

步骤六：传输光纤将得到的光信号传送到分光器中；

步骤七：分光器将光信号均匀分到若干路光纤光栅中；

步骤八：光信号从与其相匹配的一路光纤光栅中反射出来；

步骤九：与步骤八中的那路光纤光栅相连接的光电探测器将探测到的光信号转换成电信号；

步骤十：单片机对步骤九中的电信号进行处理编码，转变成相应的燃气表的读数框中的数字信息输出；

步骤十一：信号转变设备将步骤十输出的数字信息转变为无线信号；

步骤十二:将步骤十一中转变为的无线信号传输到远程控制设备。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)光发射装置将远处白光光源的入射光线定时地射到与读数转盘同轴转动的转盘组合上，可以定时地监控燃气的使用量；

(2)单片机对光电探测器转换的电信号进行处理编码，转变成相应的燃气表的读数框中的数字信息输出，信号转变设备将输出的数字信息转变为无线信号，实现天然气远程计费，省时省力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是天然气远程计费的装置的结构示意图；

图2是图1的使用方法的示意图；

图3是本发明的转盘组合的原理示意图；

图4是本发明的光纤光栅的原理示意图；

图5是本发明的单片机的原理示意图；

图6是本发明的光纤准直器的结构示意图。

附图标记说明：A-读数转盘、B-第一转盘、C-第二转盘、D-光发射装置、E-光纤准直器、F-传输光纤、G-分光器、H-光纤光栅、I-光电探测器、J-单片机、K-信号转变设备、1-光纤头、2-外套管、3-金属管、 4-准直透镜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1、图2所示，一种天然气远程计费装置，包括用于发射白光光源的光发射装置D,用于接收白光光源并反射出光信号的转盘组合，与转盘组合同轴心转动的用于显示燃气表的读数变化的读数转盘A,用于将光信号准直入传输光纤F的光纤准直器E，用于将接收到的光信号传输给光电信号转换装置的传输光纤F，用于将光信号转换为电信号的光电信号转换装置。

如图3所示，转盘组合包括第一转盘B和第二转盘C,第二转盘C安装于第一转盘B内部，第一转盘B安装于读数转盘A的内部，且第一转盘B和第二转盘C均与读数转盘A同轴转动。

如图3所示，第二转盘C划分为十个第一面，每个第一面中心都有一个第一圆孔。

如图3所示，第一转盘B划分为十个第二面，且第二面与第二转盘 C的第一面一一对应，每个第二面上有两个中心对称的第二圆孔。

如图6所示，光纤准直器E包括光纤头1、外套管2、金属管3和接收转盘组合反射的光信号的准直透镜4，金属管3安装于外套管2内部，金属管3内部一端安装准直透镜4，另一端与光纤头1一端连接，光纤头1另一端与传输光纤F连接。

如图1所示，光电信号转换装置包括分光器G、光纤光栅H、光电探测器I、单片机J和信号转变设备K，分光器G一端与传输光纤F连接，另一端与十条光纤光栅H连接，每条光纤光栅H远离分光器G的一端都通过一个光电探测器I与单片机J一端连接，单片机J另一端与信号转变设备K连接。

一种天然气远程计费装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：燃气表的读数框中的读数变化显示在读数转盘A中；

步骤二：将白光光源安放在远处，光发射装置D将白光光源照射在第二转盘C的若干个第一面上；

步骤三：步骤二中照射在第一面上的白光光源经过第一面上的第一圆孔照射在与其对应的第二面上；

步骤四：步骤三中照射在第二面上的白光光源经过第二面上的两个中心对称的第二圆孔并反射出光信号；

步骤五：光纤准直器E将步骤四中反射出的光信号准直进传输光纤 (F)中；

步骤六：传输光纤F将得到的光信号传送到分光器G中；

步骤七：分光器G将光信号均匀分到若干路光纤光栅H中；

步骤八：光信号从与其相匹配的一路光纤光栅H中反射出来；

步骤九：与步骤八中的那路光纤光栅H相连接的光电探测器I将探测到的光信号转换成电信号；

步骤十：单片机J对步骤九中的电信号进行处理编码，转变成相应的燃气表的读数框中的数字信息输出；

步骤十一：信号转变设备K将步骤十输出的数字信息转变为无线信号；

步骤十二:将步骤十一中转变为的无线信号传输到远程控制设备。

如图3、图4所示，假设接收装置安放在P点处，由于S1、S2对称设置，且大小相等，可以认为由S1、S2发出的两光波在P点的光强度相等，即光强为I₀，那么P点的干涉条纹强度可表示为：式中，x是P点在接收面的坐标，d为孔S1，S2间的距离，D为屏B到接收面的距离，λ为波长，由公式(1)可知当时，接收点P处的光强最大，当接收点的位置和双孔屏B的位置固定，即x 与D的值一定，获得最大的光强值时，不同的双孔间距对应不同的波长，即可以设计十个不同间距的干涉屏分别对应十个数字，在P点接收到的最大光强所对应的波长不一样，接收时只需将最大光强的波长探测到即可知道对应的数字。

如图5所示，单片机J的工作原理:单片机J有P1.0-P1.7和P2.0、 P2.2共计10个端口,测量时，由于光纤光栅H的滤波作用，单片机J只有一个端口上会有信号,出现信号的端口转变的数字信息如下表所示:

端口	P1.0	P1.1	P1.2	P1.3	P1.4	P1.5	P1.6	P1.7	P2.0	P2.1
											数值	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：

(1)光发射装置将远处白光光源的入射光线定时地射到与读数转盘同轴转动的转盘组合上，可以定时地监控燃气的使用量；

(2)单片机对光电探测器转换的电信号进行处理编码，转变成相应的燃气表的读数框中的数字信息输出，信号转变设备将输出的数字信息转变为无线信号，实现天然气远程计费，省时省力。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。