CN101701838A - 智能计量表与抄表仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子计量表与抄表仪器，主要用于无线红外水表系统和抄表系统，也可用于煤气表、暖气表等系统。以叶轮带动电机转动，得到叶轮转动的信息，同时为电池输送电能。信号经整流电路后输入单片机，利用单片机拥有模数转换、运算、数据存储、发出信号的功能完成对电机信息的采集和处理，以及数据的存储和发射、显示；此外，可以多个用户共用一个表头，而每个用户的输出管都一个叶轮和电机；抄表仪由发射和接收电路、单片机系统、存储单元、显示屏、报警器、外围电路和微型打印机组成；可以读取计量仪器发出的信息并进行处理，显示在显示屏上；其微型打印机可以打印出收费单。
Description
技术领域
本发明涉及电子计量表与抄表仪器，特别是一种无线传输的计量仪器。主要用于无线红外水表系统和抄表系统，也可用于煤气表、暖气表等系统。
背景技术
随着城市人口及高层建筑的增加，传统的人工抄表只能适应城市人口相对较少的情况，这种传统表所带来的管理部门费用增多、抄表工劳动强度增加，以及漏抄、少抄、欠费等种种弊端就日益突出，已严重阻碍了行业的发展，同时表现出管理效率极低，社会效益极差。引进现代高新技术，提高自来水行业的管理效益，是必由之路。自来水行业的管理模式是基于计量表具而建立起来的，因此，变革管理模式，必然首先要变革计量表具，再结合计算机技术、网络技术、信息技术，才能从根本上变革管理模式，提高管理效益。
远传、自动抄读系统技术是智能水表发展的一个方向。自动抄水表系统是利用当代微机技术、数字通讯技术与水计量技术完美结合，集计量、数据采集、处理于一体，将城市居民用水信息加以综合处理的系统。该系统使自来水公司及物业管理部门从根本上减轻人工上门抄表的繁杂劳动强度。准确而便捷的收费系统，既可节省人工又可减少供水部门与客户之间的纠纷，不但能提高管理部门的工作效率，也适应现代用户对用水缴费的新需求。目前市场上普遍采用的智能化水表主要有三类：脉冲发讯式集中抄收系统(表具传感器分为干簧管型、霍尔元件型、光电转换型)；IC卡表(分为插卡表、射频卡表)；无电源直读式集抄系统(传感器分为光电收发编码式、电阻逻辑编码式、接触开关编码式、条形码式，水表表具分为干式、湿式)。脉冲发讯式集中抄收系统主要还存在以下问题：初始化及维护工作量大，磁铁强磁场干扰，电能耗费。磁卡(IC卡)预付费表实践中发现主要存在以下问题：IC卡表也是由发讯脉冲进行累加计量，如果人为强磁干扰或强电瞬间电击，也会造成芯片损坏，从而无法计量；若充值卡密码被盗或被破译，就会给售水单位造成极大损失；电磁阀在长期开启状态下由于水垢和水中杂质而影响阀门关闭，使用户在不缴费的情况下继续用水，而收费单位还一无所知，一旦发现也无法向用户追缴多用水费。“无源”直读式水表集抄系统目前在国内应用较少，只能从技术角度来分析和探讨它可能遇到的问题：无论是光电变换技术、触点或电阻逻辑编码技术，还是条形码识别技术，对制造和装配工艺的要求都特别高，丝毫的偏差都会使表具远传数据产生误差和进位不准，其制造成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供用于一种计量表和抄表的电子智能方法。本发明的目的也在于提供一种计量表和抄表的智能电子设备。本发明进一步提供一种单表头多用户的计量表的方法与设备。
本发明的基本构思是：以叶轮带动电机转动，可以通过变速齿轮传动，使电机获得更高的转动速度；电机不但可以提供叶轮转动的信息，而且可以为电池提供能量，也相当于为整个电路系统提供能量；电机输出的电信号应当先经过整流电路后接入其他电路系统；电机的输出信息经过整流后可直接接入单片机，电机的输出能量在整流后经电容可接入电池，为电池充电；利用单片机拥有模数转换、运算、数据存储、发出信号的功能完成对电机信息的采集和处理，以及数据的存储和发射、显示；此外，可以多个用户共用一个表头，而每个用户的输出管都一个叶轮和电机；
抄表仪由发射和接收电路、单片机系统、存储单元、显示屏、报警器、外围电路和微型打印机组成；可以读取计量仪器发出的信息并进行处理，显示在显示屏上；其微型打印机可以打印出收费单。
本发明的技术解决方案为：在传统的计量表原理的基础上进行改进，比如自来水表、煤气表等；当流体经过计量表时，带动叶轮转动；转动的叶轮带动通过齿轮带到小电机转动；电机内部由于导线做切割磁感线的运动，因此会产生电动势以及可输出电能；电机输的出电能和信号通过整流电路，使电机输出的电能和电信号取绝对值；电机的输出的信号再输入到单片机内，电机的输出的电能经过电容后给可充电电池充电；电池给发射电路和单片机供电；单片机以固定频率采集电机输入的电信号，并通过计算得出叶轮转动的圈数，而叶轮转动的圈数与用户的用量成正比关系，单片机再进行计算得出用户具体的用量并储存起来；
单片机连接到显示屏上，显示屏可以显示用户当前的用量，也可显示上次抄表到目前的用量；显示屏用开关控制，只有按住开关显示屏才会显示，这样能大大地节省电能；
发射电路由可充电电池提供能量，并由单片机控制；当然抄表仪对发射电路发出信号时，发射电路将用户当前的用量通过编码发射给抄表仪，同时也可以将用户的姓名、地址和电池状态的信息同时发射；发射的信号形式是脉冲红外光，也可以是无线电或射频信号等；
单表头多用户的计量表与前面所述的计量表相似，但拥有多个叶轮和电机，每个叶轮和电机组对应每个用户的出口管道，各管道间独立；每个电机输出的信息由一个单片机处理和存储；发射电路发射信号时，将各用户的信息依次输出；
抄表仪由发射和接收电路、单片机系统、存储单元、显示屏、报警器、外围电路和微型打印机组成；抄表时，抄表仪向计量表出发红外信号和其他信号，此信号可以是连续的信号，也可以是脉冲信号以达到加密的作用；当抄表仪接到计量仪的信号后进行译码和存储；当接收到完整信号时，应在显示屏显示出用户的姓名、地址及当前用量等信息；当接收不到完整理的信号时，报警器应该告示抄表员，抄表员应重新抄表，这样就避免少抄或误抄；此外，抄表仪上的微型打印机可以打印出收费单，包括用户的姓名、地址、上次抄表的用量、当前抄表的用量、应该交纳的用量及单位价格和总价等信息。
所述的叶轮为传统的叶轮，可接收到用户用量的信息；
所述的齿轮为直齿轮，也可为斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮，两个齿轮组成的齿轮组起到带到电机转动的作用，也可起到提高电机转速的作用，齿轮组也可以省略；
所述的电机为一般小型电机，应选用摩擦阻力小的电机，电机主要作用为传输叶轮的转动信息，也可以为电池提供能量；
所述的整形电路为全波整流电路，也可为半波整流电路或为其他集成电路；
所述的单片机为低功率单片机，对其处理速度和存储空间要求低，也可用其他集成电路代替；
所述的发射电路由单片机控制，其可发射出红外脉冲信号，或者为无线或射频信号等，电路可由抄表仪发射信号来激活；
所述的电池为无记忆特性的可充电锂电池，也可为其他可充电电池或者一次性电池；
所述的显示屏为液晶显示屏，也可为LED或其他显示屏，其可由置于水表外边的开关控制；
所述的抄表仪可接收和处理计量表发出的信息，也可拥有显示和打印功能。与现在技术相比，本发明的优点：
1)可实现无线抄表功能，信息完整，抄表速度快；
2)精简计量表的机械结构，减小其空间尺寸和降低其成本；
3)易于用户或非专业人员快速读表；
4)发射电路可采用加密激活的方式，可防止用户的基本信息轻易泄露；
5)计量表拥有双向计量功能，可防止偷水，可易于工作人员安装；
6)每个计量表都存有用户信息，可防止计量表被盗；
7)抄表仪可现场打印收费单，其数据可与电脑连接易于整理，大大提高工作部门的效率；
8)可多个用户共用一个表头，能独立计量，方便工作人员安装和抄表；节省生产成本。
通过下面给你的描述和示例，以及也通过所附的权利要求，本发明的实施方式及其益处对本领域的技术人员将变得显然。
附图说明
在下面的示例中，将通过参考附图更详细地描述本发明的实施方式，其中：
图1示意性地示出了智能计量表的原理；
图2示意性地示出了单片机系统的工作原理；
图3示意性地示出了发射电路的工作原理；
图4示意性地示出了单表多用户的原理；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参看图1，转轴(14)支撑叶轮(11)和齿轮(12)，以叶轮(11)带动电机(20)转动，可以通过变速齿轮组(12、13)传动，使电机获得更高的转动速度，此时齿轮(12)的齿数应大于齿轮(13)的齿数，传动比为齿轮(12)的齿数与齿轮(13)的齿数之比。齿轮(13)直接带动电机(20)转动，电机(20)由于转动使内部导线做切割磁感线运动而产生电动势，电动势的大小跟电机(20)的转速成正比。因此不但可以提供叶轮(11)转动的信息，而且可以为电池(60)提供能量，也相当于为整个电路系统提供能量。
电机(20)输出的电信号应当先经过整流电路(30)后接入其他电路系统，整流电路(30)采用全波整理电路，使从电机(20)输出的以2π为周期正弦波改为以π为周期的波形，也就是把原始波形取绝对值。整流电路(30)输出一部分作为信息直接输入单片机，一部分作为能量输出电池(60)。作为能量输给电池(60)时必须先加入电容(51、52)，利用电容隔直通交的特性使电机(20)能给电池(60)充电，而不会使电池(60)驱动电机(20)，如整流电路(30)的输出电压不以给电池(60)充电，那么可加上变压器件。电池(60)同时作为整个电路的电源，给发射电路(70)和单片机(40)供电，其中可以加入保护稳压电路使发射电路(70)和单片机(40)能保持正常工作。
利用单片机(40)拥有模数转换、运算、数据存储、发出信号的功能完成对电机信息的采集和处理，以及数据的存储和发射。发射电路(70)由单片机(40)控制，其可发射出红外脉冲信号，或者为无线或射频信号等，电路可由抄表仪(100)发射信号来激活。同时，单片机(40)连接到显示屏(90)上，显示屏(90)可以显示用户当前的用量，也可显示上次抄表到目前的用量；显示屏(90)用开关(80)控制，只有按住开关(80)显示屏(90)才会显示，这样能大大地节省电能。
参看图2，在单片机(40)中，首先是接收信息号，包括：开关(80)的信号(41)、电机(20)经整流电路(30)的信号(42)、发射电路(70)的信号(43)。对单片机(40)进行编程：当其接收到以上三个信号中的任何一个信号时，内部的休眠系统(44)关闭；反之，休眠系统(44)启动让单片机(40)和电路系统处于休眠状态，以节省电能。当单片机(40)接收到开关(80)的信号(41)时，通过内部模块(46)向显示屏(90)输出信息，显示用户的用量；当单片机(40)接收到电机(20)经整流电路(30)的信号(42)时，内部数字处理电路(45)对信号(42)进行模数转换，然后计算出用户的用量并进行累加和存储；当单片机(40)接收到发射电路(70)的信号(43)时，内部模块(47)再向发射电路(70)输出用户的姓名、地址、当前用量以及电池状态等信息。
参看图3，红外接收二级管(71)接收抄表仪(100)发出的出外信号，此信号为一定值的二进制编码信号。编码后有利地消除杂光的影响，从而更有利地降低电路的能量损耗。红外接收二级管(71)接收的信号经滤波与放大电路(73)后输出信号(43)单片机，以激活发射电路。
红外发射二级管(73)可发出红外光，选择波长为850nm的红外LED，这种器件价格便宜且在响应频率和功率上都能满足要求。单片机将用户的信息通过内部模块(47)输出到数模转换电路(74)后，由红外发射二级管(73)发出信号。
参看图4，与前面所述的计量表相似，以单表两用户为例。两个叶轮和两个电机，每个叶轮和电机组对应每个用户的出口管道，各管道间独立；每个电机输出的信息都接入一个定时器，此定时器由一个单片机控制，这样就能分时记录每个用户的用量信息并存储。当发射电路发射信号时，将各用户的信息依次输出。
对于本领域技术人员，应理解根据本发明对于所述设备和方法的调整和变化是可知的。上述参考附图所描述的特定实施方式仅为示例性的，且并非意在限制本发明的范围，该范围由所附的权利要求书加以定义。
Claims (10)
1.一种智能计量表与抄表仪的方法与设备，以叶轮带动电机转动，可以通过变速齿轮传动，使电机获得更高的转动速度；电机不但可以提供叶轮转动的信息，而且可以为电池提供能量，也相当于为整个电路系统提供能量；电机输出的电信号应当先经过整流电路后接入其他电路系统；电机的输出信息经过整流后可直接接入单片机，电机的输出能量在整流后经电容可接入电池，为电池充电；利用单片机拥有模数转换、运算、数据存储、发出信号的功能完成对电机信息的采集和处理，以及数据的存储和发射、显示；此外，可以多个用户共用一个表头，而每个用户的输出管都一个叶轮和电机；
抄表仪由发射和接收电路、单片机系统、存储单元、显示屏、报警器、外围电路和微型打印机组成；可以读取计量仪器发出的信息并进行处理，显示在显示屏上；其微型打印机可以打印出收费单。
2.根据权利要求1所述的智能计量表与抄表仪的方法与设备，其特征在于：所述的叶轮为传统的叶轮，可接收到用户用量的信息；
3.根据权利要求1所述的智能计量表与抄表仪的方法与设备，其特征在于：所述的齿轮为直齿轮，也可为斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮，两个齿轮组成的齿轮组起到带到电机转动的作用，也可起到提高电机转速的作用，齿轮组也可以省略；
4.根据权利要求1所述的智能计量表与抄表仪的方法与设备，其特征在于所述的电机为一般小型电机，应选用摩擦阻力小的电机，电机主要作用为传输叶轮的转动信息，也可以为电池提供能量；
5.根据权利要求1所述的智能计量表与抄表仪的方法与设备，其特征在于所述的整形电路为全波整流电路，也可为半波整流电路或为其他集成电路；
6.根据权利要求1所述的智能计量表与抄表仪的方法与设备，其特征在于所述的单片机为低功率单片机，对其处理速度和存储空间要求低，也可用其他集成电路代替；
7.根据权利要求1所述的智能计量表与抄表仪的方法与设备，其特征在于所述的发射电路由单片机控制，其可发射出红外脉冲信号，或者为无线或射频信号等，电路可由抄表仪发射信号来激活；
8.根据权利要求1所述的智能计量表与抄表仪的方法与设备，其特征在于所述的电池为无记忆特性的可充电锂电池，也可为其他可充电电池或者一次性电池；
9.根据权利要求1所述的智能计量表与抄表仪的方法与设备，其特征在于所述的显示屏为液晶显示屏，也可为LED或其他显示屏，其可由置于水表外边的开关控制；
10.根据权利要求1所述的智能计量表与抄表仪的方法与设备，其特征在于所述的抄表仪可接收和处理计量表发出的信息，也可拥有显示和打印功能。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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