智能燃气表刷卡计费系统设计开题报告(共4页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上蚌埠学院本科毕业设计（论文）开题报告机械与电子工程系2010届电子信息工程（2）班学生姓名学号课题名称智能燃气表刷卡计费系统设计一、 本课题的作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题 作用：燃气表是用于计量管道中的气体流量的计量仪器，同时也是燃气企业向用户收取和结算燃气费用的依据，它关系到燃气企业的经济利益和用户的利益。长时间以来，燃气费用的收取一直由抄表人员亲自上门抄去数据，然后进行计算和收费，此方法不但需要大量的抄表人员，而且费时费力，大大的影响了燃气企业的工作效率，而且还经常发生抄表难，收费难的问题。 随着“西气东输”工程的逐步完成，天然气作为燃

2、气能源已进入许许多多的家庭，因此对于燃气的收费问题也提出了很高的要求。本课题的作用正是通过智能化的收费方式来解决此问题。 同时随着信息化和智能化的推进 ，RC522无线射频技术得到长足发展，使其产生了极大地社会效益，这同时又推动了智能化和信息化的发展。本课题以STC89C52单片机为核心，采用非接触式无线射频卡来实现用户的刷卡充值和刷卡用气，具有数码管显示和蜂鸣器报警功能。 意义：本课题研究的是燃气表刷卡计费系统，本系统的使用可以解决生活中的很多问题。当前，天然气和煤气是主要的能源已走进千家万户，传统的人工抄表方式不但工作效率低下而且经常发生用户因为燃气收费问题对燃气企业产生不满。通过使用燃气

3、表刷卡计费系统，不但可以有效解决上述问题，而且对于燃气企业和用户双方都是利大于弊。 对企业来说，燃气表刷卡计费系统的使用可以减少或避免抄表，大大减少了工作人员的工作量，也解决了收费难的问题，从而大大提高了燃气企业的工作效率。对用户来说，一是消除了抄表人员的打扰和时间预约问题；二是用气自由；三是增加了报警提示功能8。本系统不但提高了燃气企业的工作效率也大大提高了人们的生活质量极大地方便了群众的生活，燃气表刷卡计费系统将成为以后发展的主要方向。国内外的研究现状和发展趋势：近年来，人们围绕改善收费管理和提高抄表技术的自动化和智能化提出了许多方案，主要有：电力载波、无线信道、专线和有线电视宽带网这四种

4、方式。这些方式的主要区别在于采用什么方式来实现数据采集层到数据管理层的信息传送。通过远程抄表系统就能直接了解用户的用量和状态信息。但由于远程抄表系统需要进行布线，一般只在新建的住宅中使用，在施工的时候需要与其他的系统一起施工布线。而用户在入住新的住宅时，一般会对房屋进行装修，这样很可能会将布置在墙内的线路损坏，同时，远程抄表系统在工作的时候需要电源，一旦发生突发断电很有可能造成数据的丢失。 国外的研究现状和发展趋势：近年来，围绕着改善收费管理和提高抄表技术的自动化和智能化水平，人们提出了许多方案，主要有：专线、电力载波、无线信道和有线电视宽带网这四种方式1。这些方式的主要区别在于采用什么方式来

5、实现数据采集层到数据管理层的信息传送。通过智能远程抄表系统，供水、供电、供气等部门在营业室内就能直接了解用户的用量、表状态等信息1。因为远程抄表系统需要进行布线，而旧的房屋很难进行布线，所以正常情况只在新建的房子中使用，同时施工的时候还需要与其他的系统一起布线。而用户在入住新的住宅时，一般会对房屋进行装修，这样很可能会将布置在墙内的线路损坏，同时，远程抄表系统在工作的时候需要电源，一旦发生突发断电很有可能造成数据的丢失。国外的研究现状和发展趋势：国外对于电力载波通讯技术研究的比较多。首先，发达国家的电网运行状况的完善程度非常的高，同时发达国家的电网管理水平也是非常的高，而且它们的载波传输速率也

6、比较高，所以国外电网信号的干扰很小。因此，国外把电力载波技术充分的应用到了远程抄表中。其次，总线制智能抄表方式在国外也比较流行，几家大公司如英国的ABB公司、德国的MEILEK公司及以色列的ARAD公司在此方面都具有一定优势，并且订做了一体化芯片（将采集、存储传输电路集成于一体、掩模为一块专用芯片）、制作固件并装配到表体上1。国内的研究现状和发展趋势：目前国内的燃气表主要分为普通膜式表和智能燃气表两类，而随着人们生活水平和生活质量的提高，现代化家庭所需要的智能化产品需求，将促使智能燃气表朝着安全性、可靠性、智能方便性方向发展。l 未来的发展方向：随着网络安全的完善和红外数传燃气表的推广应用，将

7、统一智能燃气表的标准，运用网络平台自助缴费。尚待研究的问题：在使用的初期，由于存在一系列问题，如控制器计数乱码、电机阀失控、无法输气、传感器存在较大误差、电池失效、元器件故障率高等问题，以及在管理上存在的一些漏洞，使得燃气表刷卡计费系统技术应用的并不顺利，为公司工程安装和燃气销售带来一定的工作负荷和难度。但是，随着时间的推移，技术的不断不改进，产品质量的不断提高以及售后服务的完善，许多问题都已得到解决。根据研究及多年的实践经验发现，以下问题是当前燃气表刷卡计费系统中尚待解决和研究的问题。（1） 抗干扰问题：智能燃气表刷卡计费系统的抗干扰能力较弱，特别是在环境比较恶劣的地方，比如商业用户的饮食业

8、，高温、高湿、油烟、蒸汽等对其腐蚀性大，往往造成卡插入表后，表不读卡的现象。 （2）蓄电池问题：由于燃气表安装位置不合理，一般处于高温、潮湿的地方，电池漏电比较严重，因为电池电解液泄露而腐蚀电路板和电子原件的事情常有发生，从而影响了气表的正常工作，给用户带来诸多不便。另外，智能燃气表大多使用碱性电池，这种设计使使用产生很多的不稳定性，电池一旦供电不稳，就会发生无故关阀，使用户不能正常用气。（3）阀门问题：阀门是控制燃气表的关键所在，然而，阀门的内漏、损耗大、易失灵，这样容易造成仪表故障，从而使仪表无法正常工作，阀门问题是燃气表刷卡计费系统的一个薄弱环节。（4）读卡卡座问题：卡座是燃气表的输入部

9、件，卡座负责把卡内的数据传输给燃气表，因为一些质量问题，有的卡座时间一久就会造成卡座与卡接触不良，导致信息传递发生失败，给燃气企业和用户带来诸多的麻烦。另外，燃气表刷卡计费系统的卡座是完全开放的，有的用户会对卡座进行攻击，使控制系统发生失灵，却难以取证认证，经常发生用户与燃气企业的纠纷。（5）燃气表刷卡计费系统的安全性问题：燃气表除了易受用户物理性攻击外，还易受到其他危害系统安全性的攻击，比如伪造智能卡的出现：随着技术的发展和人们知识的提高，一些用户会伪造智能卡，使输入设备无法正确判断智能卡的真伪性。（6）“一卡通”问题：生活中智能卡的使用越来越普遍，许多城市或地方都在打造“一卡通”、“金卡工

10、程”等，目的是一张卡就能办完以前所有卡能办的事，因此，不仅要做到不同的智能卡之间的通用，而且要做到水、电、气、暖、公交、电信等的互相通用，真正实现“一卡通”（隋东立）。二、 完成任务的研究思路和方案 将燃气表刷卡计费系统分为硬件和软件两个部分，所有设计的实现过程以准确性和可靠性为最终目标。 方案：硬件部分：本系统由充值模块和用户模块两大部分组成。充值模块结构示意图如图1，用户模块结构示意图如图2，充值模块和用户模块原理图详见附录A与附录B；比较两个模块可知，两个模块的结构中都有主控系统、RC522无线射频模块、S50卡、驱动模块和电源模块，驱动模块包括提示模块、继电器模块和电磁阀模块；而提示模

11、块又包括数码管显示模块和蜂鸣器模块；只是充值模块的驱动模块中只有提示模块，而用户模块的驱动模块中不但有提示模块还有继电器模块和电磁阀模块，因为用户模块实现的是用户刷卡用气，在用户用气时主控系统使驱动模块驱动继电器打开电磁阀，用户才可用气，而用户模块只是实现的是用户充值缴费。图1 充值模块结构示意图 图2 用户模块结构示意图 软件部分：本设计的软件设计采用模块化设计，对各部分的软件设计都是独立运行，通过调用各个模块的程序使主程序运行。使用的编程语言为C语言软，通过keil软件写，生成HEX文件完成后，最后通过STC-ISP软件串口下载到单片机中。软件设计中包括多个子程序，分别为主程序、RC522

12、、蜂鸣器提示子程序、数码管显示子程序和继电器驱动电磁阀打开和关闭子程序等。三、指导教师评语 指导教师签名： 年 月 日 参考文献：1 孔建华.智能远程抄表系统的设计与开发D.南京理工大学,2005.2 郑芬.基于智能卡的预付费智能水表的研究与设计D.中南大学,2007.3 王志超.IC卡燃气表设计D.苏州大学,2006.4 任彩峰.IC卡在燃气计量系统的应用J.科技资讯,2008：23-31.5 李锴.IC卡燃气表预付费系统的研究J.山西电子技术,2010（03）：86-88.6 于秀丽.智能IC卡燃气表控制装置的研究D东北农业大学,2003.7 杨张利.IC卡燃气表智能控制及检测系统研究D.重庆大学,2007.8 杨铮.IC卡燃气表的现状和发展趋势J.煤气与热力,2007(01):34-36.9 耿平,雷岩.IC卡燃气表应用探讨J.城市燃气,2009(04):29-31.10 唐素珊,江明明,林玲.智能燃气表的应用分析J.煤气与热力,2010(05):17-21.11 郭北涛,柳洪义,曹阳,罗忠,王菲.基于虚拟仪器技术的电磁阀综合特性测控系统J.仪器仪表学报,2010（02）:293-298.专心-专注-专业