本發(fā)明涉及一種流量測量裝置；更具體地說，涉及一種智能卡進行收費管理，裝置內電路僅在每一輪供水過程中瞬時上電收費，進行即時協(xié)議加密通訊及收費管理，開啟裝置內安裝的閥門；在不滿足供水條件時不需電力能自動關斷裝置內閥門的智能卡水表。

背景技術：

目前階段公知公用的智能卡水表，雖然正在大規(guī)模推廣應用，但仍處于研究和發(fā)展試用、使用的初級階段。一是智能卡技術作為信息技術，正在突飛猛進地提高其安全性和實際應用的適用范圍；二是對于供水網(wǎng)絡這樣分散的物理終端供水點實施信息化管理，應當是智能卡技術的最佳應用范疇；三是供水網(wǎng)絡分散的物理終端供水點的管理手段的適應問題，也就是智能卡水表本身的產(chǎn)品和技術標準是否適應國家的政策、法律法規(guī)及管理要求；四是一些地方政府和供水管理部門的階梯式水價的政策要求。目前階段已有的機械水表，主要使用速度式和“容積法”等測量通過水表的水流體積，用機械數(shù)字滾輪(字輪)或齒輪頂端上的數(shù)字指示來顯示瞬時流量和累計流量讀數(shù)。機械水表計量穩(wěn)定可靠。智能卡水表，是在機械水表上疊加非電量電測器件和電路，將通過機械水表的水體流量信號經(jīng)模擬/數(shù)字轉換(A/D轉換)成電子脈沖數(shù)字信號，以此取得機械水表流量的電子讀數(shù)，并累積電子脈沖個數(shù)成為累計流量讀數(shù)，以此電子流量讀數(shù)作為收費依據(jù)進行收費管理。智能卡水表收取水費后，再將收取水費的電子數(shù)字量轉換成供水的模擬量(D/A轉換)，控制水表內閥門進行供水管水。水表電路通過信息載體的智能卡，對供水用水信息進行管理。在用戶因為充值等原因將智能卡匯集到管理計算機時，中心管理計算機通過對信息網(wǎng)絡終端的智能卡對用戶的資料等進行收集、管理。

由上述的敘述可知，1、現(xiàn)有智能卡水表具有通過水量的機械數(shù)據(jù)和電子數(shù)據(jù)，是雙重計量讀數(shù)，用雙重計量讀數(shù)實現(xiàn)電子和機械的雙重控制，又用電子顯示水量和機械顯示水量的雙重顯示進行收費扣費管理。因此存在重大結構性缺陷：同時存在機械計量和電子計量兩種計量數(shù)據(jù)，兩種計量結果！這樣的計量器具，與計量法的立法宗旨“統(tǒng)一的計量標準”相違背，是違法計量器具！就是說日常的供水、用水、繳費管理都是電子數(shù)據(jù)，計量的檢測、控制和顯示結果是機械數(shù)據(jù)，而電子數(shù)據(jù)只是機械檢測過程中的電子脈沖變造品；一個用水數(shù)據(jù)兩種顯示、可能存在兩種不同計量讀數(shù)：繳納費用依據(jù)的是機械計量讀數(shù)的電子脈沖變造品，控制供水用水也是電子脈沖變造品；而電子數(shù)據(jù)在實際管理中若出現(xiàn)與機械讀數(shù)不一致，供水管水部門則規(guī)定出現(xiàn)不統(tǒng)一時以機械顯示數(shù)據(jù)為準，電子數(shù)據(jù)僅作為參考數(shù)據(jù)！這種行業(yè)性、大規(guī)模違反國家計量法“統(tǒng)一的計量標準”這一根本的立法宗旨的現(xiàn)象不能長期、永久存在下去！2、現(xiàn)有智能卡水表必須24小時不間斷供電，即使只是電路休眠狀態(tài)下極微小的供電，但必須供電才有電子計量脈沖，若電源故障則計量、扣費、關閥也無法實現(xiàn)，智能卡水表管理工作就失靈、失效！但是，目前即使是世界上最優(yōu)質的電池在正常使用壽命期內也有一定的猝死失效率；在需要較大功率驅動電動機關閉水表內閥門時，若因各種原因已配置的電源或儲電電容器不能供給電流，則必然導致智能水表的失控！目前，在很多智能水表電路上加裝了大容量的法拉電容器，這就是事實上的雙電源，減少了失控情況的發(fā)生，但并沒有從根本上解決問題，反而又出現(xiàn)了新的供水故障現(xiàn)象，電子水表常因電源問題導致供水中斷，而更換電池、拆換水表折騰用戶耗工耗時增加管理成本，更換電池成了電子水表的一項專業(yè)性較強的日常工作，影響供水用水，增大了供水管水公司的管理成本和工作量。3、由于很多水表長期在用戶處關門工作，水表的外部信用密封極易被破壞，特別是電子類水表內有電路，水表的外部信用鉛封是個大問題，存在管理盲點。

技術實現(xiàn)要素：

因此，必須研發(fā)一種符合國家計量法要求，從機械流量的檢測計量、累積計量讀數(shù)、計量管理、收費扣費、閥門控制，都只使用一種機械計量讀數(shù)的智能卡水表；同時，必須滿足階梯水價的政策管理要求；為減少或防止電源對智能卡水表的不利影響，智能卡水表應當只是在收費扣費時，電路才瞬時上電工作，通過智能卡進行一次收費管理；畢竟，我們最終研發(fā)的是供水的“水表”，不是家居“電器”！每一只水表只有唯一的代碼；通過管理智能卡的計算機對用戶的姓名、住址、水表編號、通訊方式、人口數(shù)量、收費扣費方式等進行管理，并加入水價、時間、階梯價格諸因素綜合計算收費管理。若不符合繼續(xù)供水條件，在供完已收費水量后根據(jù)管理條件，無需電源自動關閉機械水表內閥門停止供水。水表電路不依賴工作電源可以脫電工作、僅在收費時瞬時上電工作、水表內閥門無需電源可以自動關閉。并將智能卡水表從內部加密鎖閉。實現(xiàn)計量統(tǒng)一、用水數(shù)據(jù)單一傳遞和顯示、收費供水閉環(huán)穩(wěn)定可靠、防止非法非破壞性攻擊、若無水費無電也必須能關斷表內閥門，適應現(xiàn)階段經(jīng)濟、技術發(fā)展水平的智能卡智能水表，全面實現(xiàn)供水信息化管理。

本發(fā)明要解決的技術問題在于，雙計量、雙控制、雙顯示違法計量問題；現(xiàn)有技術的智能卡水表存在的一個供水用水數(shù)據(jù)同時有機械數(shù)據(jù)和電子數(shù)據(jù)，一個供水兩種計量數(shù)據(jù)，無統(tǒng)一計量違反國家計量法的嚴重違法行為！本發(fā)明實現(xiàn)機械計量數(shù)據(jù)滿足一個收費單位，就出現(xiàn)機械開關的必應電位收費狀態(tài)，只有經(jīng)確認收到水費，才產(chǎn)生下一個供水周期；實現(xiàn)計量統(tǒng)一、用水數(shù)據(jù)單一傳遞和顯示、收費供水閉環(huán)穩(wěn)定可靠，從原理上、結構上徹底消除電子類水表全行業(yè)性、大規(guī)模違反國家計量法的雙計量根源。

本發(fā)明要解決的第二個技術問題在于，電子類水表無電計量問題；提供一種在符合供水條件時無需電源也可準確計量的電子類水表脫電工作方案，即無電也能夠準確完成機械計量結果轉化為電子收費、電子管理數(shù)據(jù)。絕對不是電子檢測計量即雙計量、雙控制、雙顯示的違法計量！從根本上解決現(xiàn)有智能卡水表在無電或不供電就可能不計量或計量不準確的問題。

本發(fā)明要解決的第三個技術問題在于，無電關閥問題；現(xiàn)有智能水表很多雖然加了第二電源(例如大容量的法拉電容器)但仍然存在電路損壞、電池電源和法拉電容失效，關不了閥門的問題；在水表不間斷供水、僅在供水過程中檢查確定供水條件時給電子設備瞬時供電收取水費或核實其它供水條件；若正常收取下一輪供水費用，供水繼續(xù)；若不能收取下一輪供水費用時，無需供電也能自動關斷水表內閥門。

本發(fā)明要解決的第四個問題是，信用鉛封問題；解決智能卡水表的外部信用鉛封問題：用最簡單的機械結構從內部對水表外殼及整體結構、表內電路塊加密鎖閉保護，維修時使用反向驅動開蓋檢查維修，從設備上解決外部信用鉛封給日常管水供水帶來的隱患。

本發(fā)明要解決的第五個問題是，在各種供水條件不滿足、且已停止供水時，提供一種應急按鍵，保障用戶用水利益、這就是為為信息卡增設透支預支臨時應急供水功能；

本發(fā)明要解決的第六個問題是，階梯水價的政策管理要求；

本發(fā)明要解決的第七個問題是，電池的使用、更換、維護問題；解決智能卡水表的電池在長期使用中維護專業(yè)性強、更換困難，電子類水表出現(xiàn)因電源問題導致水表不能正常工作、供水中斷問題；提出一種外電池更換、安裝極為方便、冗余度大，方便用戶自行操作；不因用戶更換電池操作不當而損壞電池、電路的解決方案。內、外電池并聯(lián)使用，使用電源保護開關電路，在外電源電壓高于內電源時，內電源不供電，節(jié)約使用內電源，讓內電池延壽，更有利于水表的長期穩(wěn)定工作。

本發(fā)明采用的技術方案是：

提供一種這樣的解決方案：發(fā)明一種符合計量法法定要求的智能卡水表，同時也滿足階梯式水價的管理要求！在機械水表檢測計量、電子收費管理中完全消除或取消模/數(shù)(A/D)轉換和數(shù)/模(D/A)轉換，消除機械/電子雙重計量、雙重控制、雙重顯示，以符合國家計量法要求的統(tǒng)一的計量標準的法律法規(guī)；實現(xiàn)水表的功能歸水表，收費的功能歸收費的智能卡水表?。好撾姽ぷ鞯碾娮铀恚弘娮釉O備僅在供水過程中進行收費時瞬時上電工作，更利于供水設備本身穩(wěn)定可靠工作；形象地說，平時供水的就是水表，要收費時才是智能卡。賦與每一只水表從內部電路，到外部標記相關聯(lián)的唯一的代碼，使用智能卡管理計算機強大的數(shù)據(jù)庫和管理功能，利用智能卡信息載體功能，采集處理供水收費信息，對供水進行集中管理、收費；在有大容量長壽命的內電池基礎上，增設可由用戶自己方便更換操作的外電源；使用電源保護開關電路，在外電源電壓高于內電源時，內電源不供電，節(jié)約使用內電源，更有利于水表的長期穩(wěn)定工作。外電源與電路的連接使用橋路，完全解決用戶自己更換外電源時可能出現(xiàn)的電源極性問題；在水表內安裝無電可以自動關閉的閥門，管理控制更可靠；實現(xiàn)電子貨幣與實物貨物達到完全的閉環(huán)支付交換：即輸出的供水量在供水中途進行即時通訊收費，結果(收費成功或失敗)輸出反饋到輸入端，經(jīng)收費校驗、計量檢測、數(shù)值傳遞、過程管理、實時控制、決定繼續(xù)供水或供水完畢開閥關閥，達到完全閉環(huán)控制；計量結果顯示統(tǒng)一的計量數(shù)據(jù)：輸入的水費與輸出的供水量總是完全相同；在不滿足供水條件時告警、并連續(xù)不間斷繼續(xù)完成已收水費供水量后，不需供給電力能自動關斷裝置內閥門；每一輪供水過程中電路瞬時上電工作并符合供水條件時，啟動表內電機恢復控制機構至新一輪供水的起始狀態(tài)；單一機械數(shù)字顯示只是執(zhí)行電子數(shù)字指令的結果，電子指令一開始執(zhí)行并完成后就具有無條件由機械部分強制繼續(xù)執(zhí)行不可撤消的特性；在各種供水條件不滿足不能給用戶供水時，作為保障用戶供水用水的特別手段，設置特別按鍵，預支透支水費，或通過使用有條件開啟電路按鍵，提供一種應急供水管理機制；圓滿實施集中化收費管理控制與分散管理控制相結合的智能卡水表解決方案。

其中技術方案主要的發(fā)明方法或思路是：

在機械水表(50)上疊加的防磁智能卡水表外殼(80)內的電路板(1)，安裝了有智能卡網(wǎng)絡終端程序的電路和顯示屏(86)；非接觸式智能卡的電路板(1)上有無線電通訊模塊，電路板(1)電連接智能卡啟動電路磁性開關(4)；接觸式智能卡的電路板(1)上有智能卡卡座(85)；電路板(1)有瞬時上電與智能IC卡進行交互式密碼通訊、存儲數(shù)據(jù)交換的功能；電路板(1)有能判斷和執(zhí)行開啟閥門(5)指令的功能，并有驅動微型減速電動機(19)的功率驅動電路；每只智能卡(83)與相對應的電路板(1)的存儲器上賦與相同且唯一的數(shù)字電子代碼；每個水表的供水量字輪(52)顯示的數(shù)字、每個水表電路的內部代碼，與智能卡(83)內的相應水表代碼和供水量、管理內容經(jīng)校驗一一對應；在機械水表(50)內的供水通路(53)上安裝有需關閥停止供水、或出現(xiàn)故障需關閥，無電也能自動關閉的先導閥閥門(5)；在機械水表(50)停止供水、閥門(5)關閉，控制柱(34)作用于安裝在控制臂(13)上的開關K1(25)，開關K1(25)處于合上狀態(tài)，智能卡(93)內無水費時，按壓防磁智能卡水表外殼(80)上的應急按鍵(3)可以給電路板(1)上電并啟動電路板(1)工作，電路板(1)有條件給微型減速電動機(19)正方向上電，微型減速電動機(19)的轉動軸(21)上的單向驅動臂(83)驅動控制臂(13)正方向局部轉動開啟閥門(5)；控制柱(34)與開關K1(25)脫離、開關K1(25)處于斷開(開閥供水)狀態(tài)時，按壓應急按鍵(3)可以給電路板(1)上電并查看智能卡(93)內的水費和供水情況；在機械水表(50)內的供水通路(53)上安裝有在未加控制時無電自動關閉的先導閥閥門(5)；閥門(5)的內結構由閥體(6)、橡膠碗(7)、杠桿(8)、磁滑閥(9)、支桿(27)、滑閥(32)組成，內結構上面是閥門架(10)；橡膠碗(7)上有先導孔(28)、泄流孔(29)、耳朵(30)；橡膠碗(7)整體內有布簾(54)作加強筋、底部內有增加抗壓強度的加強板(31)；加強板(31)在加工進橡膠碗(7)前表面粗糙、布滿微小孔；閥門架(10)上有閥門(5)的外結構控制臂(13)，控制臂(13)上安裝有磁極相互倒置的磁鐵1(11)、磁鐵2(12)、開關K1(25)、開關K2(26)，還組合安裝有彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)；將安裝有微型減速電動機(19)的防磁閥門支架(63)，用多根支柱(70)與閥門架(10)固定在一起；可在閥門架(10)上局部轉動的控制臂(13)安裝在閥門架(10)與防磁閥門支架(63)之間；微型減速電動機(19)的轉動軸(21)上，有作用于控制臂(13)和開關K2(26)的單向驅動臂(83)；在微型減速電動機(19)正向通電轉動，單向驅動臂(83)驅動控制臂(13)作正方向開通閥門(5)的局部轉動時，磁鐵1(11)、磁鐵2(12)隔著閥門架(10)與磁滑閥(9)分別磁作用，磁鐵1(11)轉動至與磁滑閥(9)未到各自中線的上方，與磁滑閥(9)同性相斥，磁滑閥(9)向下，磁滑閥(9)通過杠桿(8)、支桿(27)、杠桿(8)另一端穿進耳朵(30)的滑閥(32)向上放開泄流孔(29)，并帶動橡膠碗(7)向上離開閥門口(81)方向運動，從而開通閥門(5)；單向驅動臂(83)驅動控制臂(13)開啟閥門后與控制臂(13)脫離接觸、繼續(xù)轉動至開關K2處，將開關K2斷開，電路板(1)、微型減速電動機(19)斷電，一次開閥驅動完成；在開通閥門(5)過程中，未轉動至磁滑閥(9)上方各自中線的磁鐵1(11)、與磁滑閥(9)的同性相斥力，和磁鐵2(12)與磁滑閥(9)異性相吸的力，提供了控制臂(13)向關閥方向轉動的動能，從而將關閉閥門(5)所需的能量，寄存在磁鐵1(11)與磁滑閥(9)的同性相斥、磁鐵2(12)與磁滑閥(9)的異性相吸的位移中；供水過程中控制臂(13)受磁鐵1(11)與磁滑閥(9)的同性相斥作用力、磁鐵2(12)與磁滑閥(9)的異性相吸作用力，作反方向關閉閥門(5)的受控制轉動，磁鐵2(12)轉動至磁滑閥(9)上方、與磁滑閥(9)異性相吸，磁滑閥(9)向上，磁滑閥(9)通過杠桿(8)、支桿(27)、穿進耳朵(30)的杠桿(8)另一端的滑閥(32)推動橡膠碗(7)向靠近閥門口(81)方向運動，滑閥(32)壓緊泄流孔(29)、橡膠碗(7)，從而關斷閥門(5)；在控制臂(13)轉動時，防磁閥門支架(63)上的控制柱(34)、作用于開關K1(25)，開關K1(25)受控制合上或斷開；在水表計量齒輪組(36)上引出計數(shù)定量輪(64)，有帶控制缺口1(66)、控制缺口2(67)、控制缺口3(68)的定量軸(65)；在定量軸(65)轉動時，控制臂(13)上的彈簧卡刀1(15)作用于控制缺口1(66)、彈簧卡刀2(16)作用于控制缺口2(67)、彈簧卡刀3(17)作用于控制缺口3(68)；未在對應缺口時，彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)作用于在定量軸(65)；彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)的刀身呈彎曲狀態(tài)，可在受力時作彈性伸縮；在微型減速電動機(19)的轉動軸(21)上還有帶鉤開蓋彈簧(40)，與帶鉤開蓋彈簧(40)反方向轉動時相互作用的，是安裝在閥門架(10)上的固定鎖架(74)內的帶尾鉤彈簧鎖舌(43)，帶尾鉤彈簧鎖舌(43)上套有鎖舌彈簧(41)；在閥門架(10)上的固定鎖架(74)的對側的機械水表(50)上有固定鎖舌(44)，與固定鎖舌(44)相對應部位的防磁物聯(lián)網(wǎng)水表外殼(80)內側有固定鎖孔(69)；防磁物聯(lián)網(wǎng)水表外殼(80)上有外電池盒(56)；電池盒(56)與電路板(1)通過橋式整流器電連接；內電池(37)與外電池(38)使用并聯(lián)電源保護開關電路，并通過常閉開關K3(82)與電路板(1)電連接。

下面對發(fā)明方法或思路作一些說明：

這一發(fā)明方案中，在電路板(1)的存儲器上的數(shù)字電子代碼，與水表上外殼(51)上相關聯(lián)的水表代碼(62)一致；與相配套的智能卡(93)代碼也一致；每個水表的供水量字輪(52)顯示的數(shù)字、和每只智能卡(93)內存儲器上的數(shù)字、繳費情況也一致；電子代碼，智能卡(93)內存儲的內容與管理計算機的相應水表的情況：供水量、水費、管理內容，經(jīng)校驗也一一對應；每只水表上的顯著位置，與水表代碼并列的是供水管理方的通訊聯(lián)系方式。由于本發(fā)明的收費管理是機械開關的電位必應信號，不是脈沖信號，不會消失，只有在確認收到水費后才會發(fā)出開閥指令，因此是完全可靠的收費管理。電路板(1)、智能卡(93)內無水費，電路將不發(fā)開閥供水指令，直到用戶將智能卡(93)與電路板(1)連接(接觸式智能卡(93)插入電路板(1)上的智能卡卡座(95)或非接觸式智能卡(93)放在指定位置啟動智能卡啟動電路磁性開關(4))，按應急按鍵(3)，一是知悉無水費、二是確認，三是將透支信息寫入智能卡(93)，才透支重新開啟閥門(5)供水。在機械水表(50)內的壓力環(huán)境里，只有帶耳朵(30)、泄流孔(29)、先導孔(28)、和加強板(31)的橡膠碗(7)，以及杠桿(8)、支桿(27)和磁滑閥(9)，增加了裝置的長期工作可靠性。磁滑閥(9)隔著閥門架(10)與磁鐵1(11)、磁鐵2(12)分別作用。在機械水表(50)壓力環(huán)境外的閥門架(10)上，一只僅可以有限轉動的控制臂(13)上集成了幾乎所有的幾個零件、部件：磁鐵1(11)、磁鐵2(12)、開關K1(25)、開關K2(26)，以及組合在一起的彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)；防磁閥門支架(63)上安裝的微型減速電動機(19)的轉動軸(21)上，有單向驅動臂(83)和帶鉤開蓋彈簧(40)；單向驅動臂(83)正向開閥，帶鉤開蓋彈簧(40)反向開蓋。防磁閥門支架(63)上的控制柱(34)控制開關K1(25)、單向驅動臂(83)作用于開關K2(26)；用多根支柱(70)將機械水表上外殼(51)與防磁閥門支架(63)固定在一起，從而將整個控制臂(13)及控制臂(13)上的所有零件、微型減速電動機(19)，安裝在閥門架(10)與防磁閥門支架(63)之間；開關K1(25)是常開位置開關，開關K2(26)是常閉位置開關；在單向驅動臂(83)轉動完成開閥動作時，開關K1(25)離開控制柱(34)，恢復常開，單向驅動臂(83)繼續(xù)轉動，至開關K2(26)，單向驅動臂(83)將開關K2(26)斷開，電路板(1)斷電，閥門(5)開啟；隨即在磁鐵1(11)與磁滑閥(9)同性相斥作用下控制臂(13)向關閥方向移動至彈簧卡刀1(15)被定量軸(65)擋住，單向驅動臂(83)離開開關K2(26)，開關K2(26)恢復至常閉位置，一次開閥驅動完成。從水表計量齒輪組(36)引出的計數(shù)定量輪(64)的定量軸(65)，也引出安裝在閥門架(10)與防磁閥門支架(63)間。定量軸(65)上的控制缺口1(66)、控制缺口2(67)、控制缺口3(68)與彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)一一對應。

控制臂(13)的轉動，一是在供水、無電狀態(tài)，閥門(5)開啟狀態(tài)，受控制臂(13)大部分驅動至、但不能完全驅動至磁滑閥(9)上方的磁鐵1(11)與磁滑閥(9)的同性相斥力作用(在此狀態(tài)同性相斥力的作用力方向是關閥方向)，和磁鐵2(12)與磁滑閥(9)異性相吸力的共同作用(在此狀態(tài)異性相吸力的作用力方向也是關閥方向)，控制臂(13)作關閥方向的轉動；這個轉動受彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)與控制缺口1(66)、控制缺口2(67)、控制缺口3(68)的控制。二是在閥門(5)關閉，電路板(1)上電，微型減速電動機(19)供電驅動控制臂(13)轉動開啟閥門(5)。

特別說明：磁鐵1(11)轉動至磁滑閥(9)上方，并不是完全重合的上方，而是差一點、不到兩個磁鐵中線的上方，這樣受磁滑閥(9)作用，磁鐵1(11)的斥力和磁鐵2(12)的吸力才會指向關閥方向。

另一個有變化的發(fā)明思路，是控制臂上只用一只磁鐵：磁鐵1(11)；在閥門(5)的內結構的滑閥(32)上方加自關斷彈簧(48)。同樣，磁鐵1(11)轉動至磁滑閥(9)上方，并不是完全重合的上方，而是差一點、不到兩個磁鐵中線的上方，磁鐵1(11)的斥力才會指向關閥方向，具體的發(fā)明方法或思路是：

在機械水表(50)內的供水通路(53)上安裝有需關閥停止供水、或出現(xiàn)故障需關閥，無電也能自動關閉的先導閥閥門(5)，閥門(5)的內結構由閥體(6)、橡膠碗(7)、杠桿(8)、磁滑閥(9)、支桿(27)、滑閥(32)、自關斷彈簧(48)組成；內結構上面是閥門架(10)；橡膠碗(7)上有先導孔(28)、泄流孔(29)、耳朵(30)；磁滑閥(9)通過杠桿(8)、支桿(27)作用于另一端的滑閥(32)和滑閥(32)上的自關斷彈簧(48)；閥門架(10)上有閥門(5)的外結構控制臂(13)，控制臂(13)上安裝有磁鐵1(11)、開關K1(25)、開關K2(26)，還組合安裝了彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)；將安裝有微型減速電動機(19)的防磁閥門支架(63)，用多根支柱(70)與閥門架(10)固定在一起；安裝在防磁閥門支架(63)上的微型減速電動機(19)的轉動軸(21)上的單向驅動臂(83)，在驅動控制臂(13)作正方向局部轉動開啟閥門(5)時，磁鐵1(11)隔著閥門架(10)與磁滑閥(9)同性相斥，磁滑閥(9)向下，磁滑閥(9)通過杠桿(8)、支桿(27)、穿進耳朵(30)的滑閥(32)帶動橡膠碗(7)向上離開閥門口(81)方向運動，滑閥(32)放開泄流孔(29)，同時壓縮自關斷彈簧(48)、從而開通閥門(5)；未完全轉動至磁鐵1(11)與磁滑閥(9)各自中線的磁鐵1(11)、與磁滑閥(9)的同性相斥力，提供了控制臂(13)向關閥方向轉動的動能；從而將關閉閥門(5)所需的能量，寄存在磁鐵1(11)與磁滑閥(9)的同性相斥的位移、和自關斷彈簧(48)被壓縮的彈簧形變中；供水過程中控制臂(13)受磁鐵1(11)與磁滑閥(9)的同性相斥作用力，作反方向關閉閥門(5)的受控制轉動，供水將結束時，磁鐵1(11)轉動離開磁滑閥(9)、自關斷彈簧(48)釋放壓縮力，磁滑閥(9)被動向上，自關斷彈簧(48)帶動滑閥(32)、橡膠碗(7)向下靠近閥門口(81)方向運動，滑閥(32)壓緊泄流孔(29)、橡膠碗(7)，從而關斷閥門(5)。

無論是用一個磁鐵1(11)，還是用兩個磁鐵的磁鐵1(11)和磁鐵2(12)，閥門(5)的內結構都可以安裝自關斷彈簧(48)。

考慮到故障完全徹底自動倒向關閥的管理要求，不可能容忍產(chǎn)品在用戶室內工作中長期處于故障開閥失控工作狀態(tài)，解決這一問題的發(fā)明思路是：

閥門(5)的外結構控制臂(13)上增加了電磁鐵(14)，且將電磁鐵(14)固定在控制臂(13)上；在電路板(1)接收到開閥指令給微型減速電動機(19)正方向上電，同時也給電磁鐵(14)上電，電磁鐵(14)的作用桿(20)克服自身重力和電磁鐵彈簧(18)的彈簧力，向上伸出，微型減速電動機(19)的單向驅動臂(83)轉動中作用于電磁鐵作用桿(20)，從而驅動控制臂(13)開啟閥門(5)；微型減速電動機(19)繼續(xù)轉動中單向驅動臂(83)與電磁鐵(14)的作用桿(20)脫開，繼續(xù)轉動中單向驅動臂(83)頂住開關K2(26)、并將控制臂(13)往關閥方向頂，單向驅動臂(83)將開關K2(26)斷開，電路板(1)、微型減速電動機(19)、電磁鐵(14)斷電，電磁鐵作用桿(20)在自身重力與電磁鐵彈簧(18)的共同作用下縮回電磁鐵(14)內；控制臂(13)上的彈簧卡刀(1)頂在計數(shù)定量輪(64)的定量軸(65)上，一次開閥驅動完成。

實施本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明實現(xiàn)了計量法最基本的立法宗旨：統(tǒng)一的計量標準！將結束目前電子類水表全行業(yè)大規(guī)模違反國家計量法的歷史。將可能糾正電子類水表全行業(yè)，在同一計量設備中同時使用機械計量數(shù)據(jù)和電子計量數(shù)據(jù)兩種計量數(shù)據(jù)的大規(guī)模違法現(xiàn)狀；實施本發(fā)明，采用單一機械檢測/數(shù)字字輪顯示通過水表的瞬時流量大小和累積流量讀數(shù)，統(tǒng)一用水量讀數(shù)；電子信號是機械開關的收費供水指令，未確認收到水費絕不消失。徹底解決現(xiàn)有機械檢測計量儀表的電子類水表雙計量、雙顯示、雙控制的重大結構性缺陷。

2、本發(fā)明實現(xiàn)了家居電氣儀表的脫電工作；突破了傳統(tǒng)的非電量電測技術必須依賴不間斷供電才能正常計量工作的經(jīng)典模式；提高了供水和供水計量的穩(wěn)定性、可靠性。

3、本發(fā)明內裝的無電閥門，在未收到水費、水表又無電時仍能正常關閉閥門，大大地提高了管理的質量和效益。

4、本發(fā)明實現(xiàn)了電子貨幣與實物貨物的閉環(huán)支付交換！其輸入(繳費收費)與輸出(供水)具有完全的對應控制關系，即輸出端的結果反饋至輸入端，實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。采用供水過程中機械瞬時上電通訊收費、收不到水費并不立即斷水，而是告警通知繳納水費，繼續(xù)供完水不用電自動穩(wěn)定關閥的方式，電子指令一開始執(zhí)行并完成后就具有無條件由機械部分強制繼續(xù)執(zhí)行不可撤消的性質，方便了用戶的使用，也方便了供水管理者的維護管理，統(tǒng)一了使用者和管理者的利益。

5、本發(fā)明滿足了階梯水價的政策管理要求，由于是每一輪供水收一次費，因此在實施階梯水價的地方，維持時鐘電路，加入階梯水價的程序就完滿解決了。

6、本發(fā)明用最簡結構從水表內部對整個水表實施鎖閉，防止非供水管理維修人員非法非破壞性自行開啟或拆卸水表鉛封和水表內部零部件。提高了長期管理的安全性和可靠性。若進行攻擊，搞壞電源、攻擊電路、破壞結構等，水表在一輪供水完成后需停供時，不需任何電能就自動關閉閥門。若攻擊行為將損害攻擊者自己；對自己的財產(chǎn)或生活設施進行破壞性攻擊，只有損失而沒有收益，在正常情況下就不會發(fā)生；因此具有極高的抗攻擊性。

簡言之，本發(fā)明為城市供水信息化管理提出了新的解決方案，從設備、技術上提供了強力有效的管理、控制、執(zhí)行手段；用互聯(lián)網(wǎng)的2.0版-物聯(lián)網(wǎng)解決供水管水的集中/分散信息化管理，并且徹底解決電子類水表現(xiàn)階段、全行業(yè)、大規(guī)模存在的電子數(shù)據(jù)/機械數(shù)據(jù)雙計量、雙控制、雙顯示違法計量器具問題。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1 智能卡水表結構示意圖

圖2 智能卡水表的機械控制結構示意圖

圖3 智能卡水表的電路原理框圖

圖4 控制臂只用一個磁鐵的智能卡水表結構示意圖

圖5 智能卡水表閥門無電自動關斷狀態(tài)示意圖

圖6 智能卡水表電機驅動開啟閥門示意圖

圖7 智能卡水表的收費與供水閉環(huán)支付交換控制圖

圖8 智能卡水表鎖蓋器電氣機械結構示意圖

圖9 智能卡水表機械程序控制圖

圖10 另一種彈簧卡刀

圖11 控制臂上有控制電磁鐵的智能卡水表結構示意圖

圖12 有控制電磁鐵的智能卡水表機械控制結構示意圖

圖中，1、電路板 4、智能卡啟動電路磁性開關 5、閥門 6、閥體 7、橡膠碗 8、杠桿 9、磁滑閥 10、閥門架 11、磁鐵1 12、磁鐵2 13、控制臂 14、電磁鐵 15、彈簧卡刀1 16、彈簧卡刀2 17、彈簧卡刀3 18、電磁鐵彈簧 19、微型減速電動機 20、作用桿 21、轉動軸 22、接觸式智能卡插卡口 24、磁滑閥外殼 25、開關K1 26、開關K2 27、支桿 28、先導孔 29、泄流孔 30、耳朵 31、加強板 32、滑閥 33、磁滑閥磁鐵 34、控制柱 36、計量齒輪組 37、內電池 38、外電池 40、帶鉤開蓋彈簧 41、鎖舌彈簧 43、帶尾鉤彈簧鎖舌 44、固定鎖舌 47、卡刀限位固定螺絲 48、自關斷彈簧 49、計量齒輪盒 50、機械水表 51、機械水表上外殼 52、字輪 53、供水通路 54、布簾 55、機械水表下外殼 56、電池盒 59、電路電源指示發(fā)光二極管 60、通訊方式方法 61、鎖孔1 62、水表代碼 63、防磁閥門支架 64、計數(shù)定量輪 65、定量軸 66、控制缺口1 67、控制缺口2 68、控制缺口3 69、鎖孔2 70、支柱 71、定量軸膠圈 74、固定鎖架 77、開關限位柱 78、出水口端 79、進水口端 80、防磁智能卡水表外殼 81、閥門口 82、常閉開關K3 83、單向驅動臂 84、控制臂軸 85、卡刀1 86、卡刀2 87、卡刀3 88、彈簧1 89、彈簧2 90、彈簧3 91、有水費指示發(fā)光二極管 92、單向驅動臂彈簧 93、智能卡 94、單向驅動臂彈簧 95、智能卡卡座 96、顯示屏

具體實施方式

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：在機械式水表中，通過水表的水流量，經(jīng)水表旋轉的葉輪或容積式計量盒的機械檢測計量，在計量齒輪盒(49)中經(jīng)計量齒輪組(36)的齒輪傳遞，將計量值用機械數(shù)字字輪(52)或齒輪頂端上的數(shù)字來顯示累計流量和瞬時流量讀數(shù)；在水量的計量值傳遞輪中，設定一個適當?shù)挠嬃慷康燃?，例如家庭常用?5mm通徑水表設定在0.1立方米計量輪上，作為計數(shù)定量輪(64)。這個計數(shù)定量輪(64)轉動一圈就是1立方米水流量，作為每一輪供水的收費基本單位。若是更大供水量的更大通徑水表，相應地就設在更高計量級的計量輪如1立方米或者10立方米上。在計數(shù)定量輪(64)的輪軸上、在不同高度位置、不同角度的部位上，設置有為便于在轉動中依次循環(huán)控制的三個定量控制缺口：控制缺口1(66)、控制缺口2(67)、定量缺口3(68)；一個定量缺口轉過去后再接著下一個定量缺口；與每個定量缺口一一對應的是彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)；將彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)中部彎曲，使其作為長度可以伸縮的彈簧使用。彈簧卡刀1(15)、彈簧卡刀2(16)、彈簧卡刀3(17)組合安裝在控制臂(13)上。

下面結合例圖加以說明。在例圖中，為了將主要部分的結構表現(xiàn)得較為清楚，圖中將一些次要的或水表原結構中不需作表述的部分作了適當?shù)氖÷?，對若干零部件，如彈簧卡刀的形狀、位置和編號，為圖示方便，也有所不同；同時，對于前面已作了諸多詳細說明的，下面的說明就作了適當?shù)氖÷浴?/p>

圖1是智能卡水表的機械控制結構示意圖，圖1狀態(tài)顯示的是控制臂(13)上的磁鐵1(11)與磁滑閥(9)同性相斥，磁滑閥(9)通過杠桿(8)、支桿(27)、穿過橡膠碗(7)上的耳朵(30)的滑閥(32)，拉動橡膠碗(7)向上，橡膠碗(7)上的泄流孔(29)打開，閥門(5)處于開啟狀態(tài)。圖2是智能卡水表的機械控制結構示意圖，圖2對圖1的上部機械結構，控制臂(13)及相關聯(lián)的計數(shù)定量輪(64)和定量軸(65)、鎖蓋機構有較為清晰的顯示。下面對圖1、圖2的工作過程加以描述。先設定進水閥門(5)的狀態(tài)為關閉，如圖5狀態(tài)：控制臂(13)上固定有二個極性互為倒置的磁鐵1(11)和磁鐵2(12)；由于磁鐵2(12)與磁滑閥(9)異性相吸，磁滑閥(9)通過杠桿(8)、支桿(27)作用于另一端的滑閥(32)，穿過橡膠碗(7)上耳朵(30)的滑閥(32)壓緊橡膠碗(7)上的泄流孔(29)，水進入橡膠碗(7)，橡膠碗(7)封閉閥門口(81)，閥門(5)內側的橡膠碗(7)內外壓力相同，形成橡膠碗(7)底部與閥門(5)外側的壓力差，從而關閉進水閥門(5)。在這個狀態(tài)，控制臂(13)上的開關K1(25)受控制柱(34)作用，開關K1(25)合上，電路板(1)上電，電路電源指示發(fā)光二極管(59)瞬時發(fā)光，若電路板(1)已存儲了足夠的水費，則只需電路板(1)扣減水費即可發(fā)出開閥供水指令，若電路板(1)的水費不足，則需用智能卡(93)與電路板(1)連接進行交互式通訊、將智能卡(93)內的水費傳遞給電路板(1)，由電路板(1)發(fā)出開閥指令。顯示屏(96)僅顯示已扣費用和剩余金額。若智能卡(93)和電路板(1)都沒有水費，可按應急按鍵(3)透支恢復供水；開閥時，電路板(1)給微型減速電動機(19)正方向上電，微型減速電動機(19)的轉動軸(21)上的單向驅動臂(83)驅動控制臂(13)，控制臂(13)上的彈簧卡刀3(17)、彈簧卡刀2(16)彈簧卡刀1(15)的斜面依次碰上計數(shù)定量輪(64)的定量軸(65)，并利用彈性“彎腰”通過定量軸(65)；另一方面，控制臂(13)上的磁鐵2(12)與隔著閥門架(10)的磁滑閥(9)分離，磁鐵1(11)轉動至磁滑閥(9)上方，但不到磁鐵1(11)與磁滑閥(9)的中心線，磁鐵1(11)與磁滑閥(9)同性相斥，磁滑閥(9)通過杠桿(8)、支桿(27)作用于另一端的滑閥(32)，穿過橡膠碗(7)上耳朵(30)的滑閥(32)離開泄流孔(29)，并帶動橡膠碗(7)向上開啟閥門(5)；單向驅動臂(83)脫離控制臂(13)，彈簧卡刀1(15)頂住定量軸(65)；單向驅動臂(83)繼續(xù)轉動至開關K2(26)處，將常閉開關的開關K2(26)斷開，電路板(1)斷電，微型減速電動機(19)斷電，一次開閥作業(yè)完成。在供水過程中，計數(shù)定量輪(64)轉動，彈簧卡刀1(15)滑過控制缺口1(15)、彈簧卡刀2(16)滑過控制缺口(16)，控制臂(13)受磁鐵1(11)、磁鐵2(12)與磁滑閥(9)的作用向關閥方向移動，開關K2(26)與單向驅動臂(83)脫離接觸，開關K2(26)恢復常閉態(tài)；當彈簧卡刀3(17)停在轉動過來的控制缺口3(68)上，供水至此，根據(jù)設定，已有一輪供水的一半以上，并繼續(xù)不停頓地供水；當彈簧卡刀3(17)移動至定量軸(65)中線附近時，控制柱(34)將開關K1(25)合上，電路板(1)上電，又重新開始新一輪的收費扣費啟動開閥。如此重復一輪又一輪的收費--供水--收費--供水過程。

一輪正常供水，彈簧卡刀轉動和控制臂(13)被驅動復原的距離就是彈簧卡刀1(15)刀口至彈簧卡刀3(17)刀口的距離，只有幾個毫米。在不欠水費的正常供水作業(yè)中，關閉閥門的情形不可能發(fā)生，或極少發(fā)生！智能卡水表的作業(yè)只是在一輪供水中途即時、瞬時查收水費，啟動水表控制機構恢復至新一輪供水狀態(tài)，瞬時作業(yè)不足一秒。從管理角度來說，智能卡技術配合計算機管理軟件可以極輕易地完成一個極大區(qū)域內本發(fā)明水表的大規(guī)模供水集中管理、控制、收費，包括多階梯水價的水費管理。

圖4是控制臂(13)上只有一只控制用磁鐵的智能卡水表結構示意圖，即只用了一只磁鐵1(11)，少用了一只磁鐵2(12)，但是在閥門架(10)內滑閥(32)上方增加了一只自關斷彈簧(48)。由于少用了一只強磁鐵，降低了成本；這個方案的最大優(yōu)勢在于，在控制臂(13)被取下時，閥門(5)仍可以自然地處在關閉狀態(tài)。圖3的工作過程與圖1所述幾乎完全相同。不同之處僅在于，由于只用了一只與磁滑閥(9)處于同性相斥狀態(tài)的磁鐵1(11)，磁鐵2(12)的作用被自關斷彈簧(48)代替。下面敘述工作過程：水表的供水通路(53)上有在未加控制時無電自動關閉的閥門(5)，閥門(5)的內結構由閥體(6)、橡膠碗(7)、杠桿(8)、磁滑閥(9)、支桿(27)、自關斷彈簧(48)組成，內結構的上面是閥門架(10)；橡膠碗(7)上有先導孔(28)、泄流孔(29)、耳朵(30)，橡膠碗(7)底部內有增加抗壓強度的加強板(31)；磁滑閥(9)通過杠桿(8)、支桿(27)作用于另一端的滑閥(32)和滑閥(32)上方的自關斷彈簧(48)；閥門(5)的外結構有控制臂(13)，控制臂(13)上有磁鐵1(11)、開關K1(25)、開關K2(26)，和安裝在防磁閥門支架(63)上的微型減速電動機(19)，微型減速電動機(19)的轉動軸(21)上有單向驅動臂(83)，在單向驅動臂(83)驅動控制臂(13)作正方向閥門(5)時，磁鐵1(11)隔著閥門架(10)與磁滑閥(9)同性相斥，磁滑閥(9)向下，磁滑閥(9)通過杠桿(8)、支桿(27)、穿進耳朵(30)的滑閥(32)帶動橡膠碗(7)向上運動，滑閥(32)放開泄流孔(29)，同時向上壓縮自關斷彈簧(48)、從而開通閥門(5)；未完全轉動至磁鐵1(11)與磁滑閥(9)各自中線的磁鐵1(11)、與磁滑閥(9)的同性相斥力，提供了控制臂(13)向關閥方向轉動的動能；從而將關閉閥門(5)所需的能量，寄存在磁鐵1(11)與磁滑閥(9)的同性相斥的位移、和自關斷彈簧(48)被壓縮的動能中；供水過程中控制臂(13)受磁鐵1(11)與磁滑閥(9)的同性相斥作用力，作反方向關閉閥門(5)的有控制轉動，收費和控制的過程與圖1是相同的。供水將結束時，磁鐵1(11)轉動離開磁滑閥(9)上方、自關斷彈簧(48)釋放壓縮力，磁滑閥(9)被動向上，自關斷彈簧(48)帶動滑閥(32)、橡膠碗(7)向下運動，滑閥(32)壓緊泄流孔(29)、橡膠碗(7)，從而關斷閥門(5)。其它的工作過程與圖1就完全相同了。

特別再作一點說明，在圖1和圖4的圖示中，閥門(5)的兩邊外側，分別有電池盒1(56)、和電池盒2(57)，可以根據(jù)水表安裝位置(左側或右側)任意裝外電池1(38)或外電池2(39)；外電池1(38)和外電池2(39)與內電池(37)用電源保護開關電路并聯(lián)安裝，有效保障智能卡水表的正常工作。

圖3是智能卡水表的電路原理框圖，這個電路的關鍵是電路板(1)平時不上電、不工作，也不受攻擊；只在一輪供水過半，彈簧卡刀3(17)壓在定量軸的定量缺口3(68)上，控制臂(13)轉動至開關K1(25)與控制柱(34)處，電路板(1)上電瞬時工作，收費后電路向微型減速電動機(19)瞬時正方向供電……，這個過程就不贅述了。這里涉及到供水管水收水費的規(guī)章制度，無論是預付費還是供后結算，收不到水費就有一個有效管理控制、督促繳納水費的問題。本發(fā)明水表是這個問題的最佳解決方案。

圖7是智能卡水表的收費與供水閉環(huán)支付交換控制圖，智能卡水表的供水與收費管理，即電子貨幣與實物貨物閉環(huán)支付交換的控制圖，這個圖清楚說明了智能卡水表中電子貨幣與實物貨物在供水管理中的支付交換、供水管理的過程控制；其輸出端反饋到輸入端，實現(xiàn)閉環(huán)控制，收費與供水是一個完全的輸入/輸出閉環(huán)控制關系；更特別考慮到供水與人民生活的特殊性，即使未收到水費，也不能立即斷水，要繼續(xù)供水，給用水戶一個緩沖。

圖5是智能卡水表閥門無電自動關斷狀態(tài)示意圖，圖6是智能卡水表電機驅動開啟閥門狀態(tài)示意圖。由于前面已作了詳細敘述，就不再贅述了。

圖8是智能卡水表鎖蓋器電氣機械結構示意圖，本圖從圖2中取出便于說明。在正常供水過程中，控制臂(13)正向驅動開閥時，中心轉動軸(21)上的開蓋塊(40)正向轉動觸碰到單向鎖頭(45)，在單向鎖頭彈簧(41)作用下，單向鎖頭(45)轉動讓過開蓋塊(40)，因此正向開閥對鎖蓋器機械結構不發(fā)生作用；在電路板(1)接受開蓋指令后，中心轉動軸(21)反方向轉動，開蓋塊(40)反向轉動中觸碰到單向鎖頭(45)，并克服鎖蓋器彈簧(42)的彈力，驅動鎖杠桿(46)，鎖杠桿(46)兩端的鎖舌1(43)退出水表上外殼(51)上的鎖孔1(61)、鎖舌2(44)退出鎖孔2(69)，驅動鎖杠桿(46)觸碰常閉開關K3(82)，由于內電池(37)與外電池1(38)外電池2(39)是通過常閉開關K3(82)向電路板(1)供電的，微型減速電動機(19)斷電停轉，水表上外殼(51)即可取下。

圖9是智能卡水表機械程序控制圖，這個圖的工作過程前面已作了詳細敘述，就不再贅述了。

圖10是控制臂(13)上另一種彈簧卡刀的示意圖；可分別由卡刀1(85)和彈簧1(88)組成彈簧卡刀1(15)；由卡刀2(86)和彈簧2(89)組成彈簧卡刀2(16)；由卡刀3(87)和彈簧3(90)組成彈簧卡刀3(17)。作用原理相同，卡刀作用斜面形狀與彈簧卡刀是相同的。但是由于要用到細彈簧，耐久性、可靠性在工藝和材料使用上要特別注意。

圖11是在控制臂(13)上有控制電磁鐵的智能卡水表結構示意圖，圖12是圖11的有控制電磁鐵的智能卡水表機械控制結構示意圖；控制臂(13)上增加一個電磁鐵(14)，且固定在控制臂(13)上；在電路板(1)接收到開閥指令給微型減速電動機(19)正向上電的同時，也給電磁鐵(14)上電，電磁鐵的作用桿(20)克服自身重力和電磁鐵彈簧(18)的彈簧力，向上伸出，微型減速電動機(19)的單向驅動臂(83)轉動中作用于電磁鐵作用桿(20)，驅動控制臂(13)，磁鐵1(11)與磁滑閥(9)同性相斥開啟閥門(5)，開啟閥門(5)后單向驅動臂(83)繼續(xù)轉動，單向驅動臂(83)與電磁鐵作用桿(20)脫離接觸，單向驅動臂(83)繼續(xù)轉動頂住開關K2(26)，將控制臂(13)向關閥方向頂，彈簧卡刀1(15)頂在計數(shù)定量輪(64)的定量軸(65)上，單向驅動臂(83)將開關K2(26)關斷，電路板(1)、微型減速電動機(19)、電磁鐵(14)斷電，作用桿(20)靠自身的重力和電磁鐵彈簧(18)的作用力落回電磁鐵(14)內，閥門(5)開啟過程結束，其他的作用過程與前面的開啟過程完全相同，就不再贅述了；這個方案的優(yōu)勢是故障時無電也完全、徹底地自動倒向關閥。