CN102307277B - 无源仪表计度信息处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种无源仪表计度信息处理装置，用于处理无源仪表的计度器所记录的计量数据信息并将这些数据信息传输至公用事业仪表自动抄表系统的终端设备，装置包括图数信息模块、控制模块、信息图库、电源和输入输出端口，所述电源连接至控制模块，所述控制模块分别通信连接至图数信息模块、信息图库和输入输出端口。图数信息模块中设置有计度器和至少一个电子摄录单元，电子摄录单元用于摄取计度器上所存储的无源仪表的计量信息，电子摄录单元与计度器之间校准连接。电子摄录单元与计度器之间的校准关系为电子摄录单元的轴线与计度器显示数字的法线方向之夹角为角度2ω或3ω。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能电网计量领域，更特定言之，本实用新型是关于一种无需电子存储器件的无源仪表计度信息处理装置。
背景技术
随着信息化技术的发展，已逐渐实现了对公用事业仪表（例如水表、电表、气表、热表等）的公用事业商品计量数据信息的自动抄收与管理。目前发展迅速的家庭用计量仪表的自动抄表系统，除了在对电表进行自动抄表时，可以取自计量对象直接采集电力消耗的电压、电流、功率因数等电气信息的支持以外，当公用事业仪表自动抄表系统需要自动抄读水表、气表、热表这类无源计量仪表的计量数据信息时，都必须通过无源计量仪表上配置的与仪表转盘相匹配的脉冲转换传感器和电子存储器来实现。机械计度器被广泛应用于气表、水表等累计式计量仪表上。
图1绘示出了现有技术无源仪表的计度信息处理模块的结构原理图，其包括输出接口110,、电源120、控制模块130、电子存储器160（例如EEPROM）、传感器140、机械计度器150和转盘170。其中电源120为控制模块130提供电力，控制模块130分别连接输出接口110、电子存储器160以及脉冲转换传感器140，控制模块130将脉冲转换传感器140获得的仪表计量读数信息累计记录到电子存储器160中，在自动抄表系统需要读取计量信息时，控制模块130将电子存储器160中的计量信息通过输出端口发送到自动抄表终端设备上。
目前用于自动抄表系统的无源计量仪表，在进行模拟信息转换为数字信息时，通常采用传感器140和电子存储器160，控制模块130将传感器140获取的仪表的计量读数信息累计到电子存储器160中，在自动抄表系统需要读取计量信息时，控制模块将电子存储器中的累计计量信息通过输出端口110发送到自动抄表终端设备上。在一般情况下采用这种技术时往往需要保留无源计量仪表原有的机械计度器150。
然而，现有技术中存在多种缺陷，例如在脉冲转换时会发生丢脉冲或误记录脉冲，从而导致电子存储装置记录的计量数据和机械计度器实际的计量数据不统一。专利ZL200310107872.X揭示了一种机械计度器的电子数字化方法，原理是在机械计度器的同一圆周上进行0、1绝对式循环编码，并安装7、8个传感器。此种技术方案虽然能在一定程度上控制和计算编码的误差，但是采用多个传感器成本较高，且容易受到环境因数的影响和干扰，并且会受到电磁因素等干扰，这在自动抄表系统中出现这种情况是绝不允许的。
而且，脉冲转换传感器、控制模块和电子存储器的工作状态是全天候的，在无源仪表上没有廉价电源的支持的条件下，这种电子信息的处理则需要依靠干电池长期提供电力能源的消耗，干电池的消耗使得由无源计量仪表组成的家庭自动抄表系统的运行费用提高。现在也提出了利用例如M-Bus等集抄总线方式，通过终端为各类表计提供电力支持，但是总线需要持续为表计供电，耗费电网电力。
发明内容
本实用新型旨在解决现有技术所存在的缺陷，提出一种无源仪表计度信息处理装置，本实用新型的主要内容是在无源仪表上设计一种不需要电子存储器的无源仪表机械计度器信息的电子处理装置，用于处理无源仪表的计度器所记录的计量数据信息并将这些数据信息传输至公用事业仪表自动抄表系统的终端设备，所述无源仪表计度信息处理装置的特征在于：包括图数信息模块、控制模块、信息图库、电源和输入输出端口，所述电源连接至控制模块，所述控制模块分别通信连接至图数信息模块、信息图库和输入输出端口。
作为优选，图数信息模块中设置有计度器和至少一个电子摄录单元，所述电子摄录单元用于摄取计度器上所存储的无源仪表的计量信息，所述至少一个电子摄录单元与计度器之间校准连接。
作为优选，电子摄录单元与计度器之间的校准关系为电子摄录单元的轴线与计度器显示数字的法线方向之夹角为角度2ω或3ω。
作为优选，电子摄录单元的安装平面与计度器支架平面之夹角为角度ω/2。
作为优选，角度ω的值为36°。
附图说明
以下将参照附图来详尽描述本实用新型的具体技术方案，附图中相似或相同数字标记指代相同或近似元件组成。其中
图1是现有技术无源仪表技术光电脉冲转换结构组成示意图；
图2是本实用新型无源仪表计度信息处理装置的结构组成示意图；
图3是本实用新型无源仪表计度信息处理装置的计度器与电子摄录单元的立体结构示意图；
图4是本实用新型无源仪表计度信息处理装置的图数转换装置图数信息模块的安装设计的第一实施例原理示意图；
图5是本实用新型无源仪表计度信息处理装置的图数转换装置图数信息模块的安装设计的第二实施例原理示意图；
图6是作为本实用新型第一实施例的具有一个电子摄录单元的无源仪表计度信息处理装置设计示意图；
图7是作为本实用新型第二实施例的具有二个电子摄录单元的无源仪表计度信息处理装置设计示意图；
图8是作为本实用新型第三实施例的具有三个电子摄录单元的无源仪表计度信息处理装置设计示意图。
图9是本实用新型实施例中电子摄录单元在某时刻拍摄到的计度信息图像。
具体实施方式
图2绘示了本实用新型无源仪表计度信息处理装置的优选实施例的结构组成示意图。如图所示，无源仪表计度信息处理装置包括控制模块230、图数信息模块240、信息图库260、AC/DC电源220和输入输出端口210，电源220连接至控制模块230，控制模块230分别通信连接至图数信息模块240、信息图库260和输入输出端口210。
如图所示，图数信息模块240中设置有计度器242和若干个电子摄录单元241，电子摄录单元241用于摄取计度器242上所存储的无源仪表的计量信息，电子摄录单元241与计度器242之间校准连接。所述计度器242连接至无源仪表的转盘270，转盘270可不直接连接于计度器242，它设定于无源公用事业商品（例如水、天燃气、热暖等）中，若产生公用商品耗用，则会直接或间接带动转盘产生转动（例如水压带动），而为了密封性等要求，公用事业商品环境必须是一个封闭环境，计度器242与转盘270之间可通过磁感应力作用，计度器242的数字转轮产生相应转动，以实现对公用事业商品耗用量的记录。参照图3，其中绘示了一种无源仪表310（例如水表、气表或热能表），其内部安装的图数信息模块240是选用机械计度器242，用自0至9的数字显示字轮的转动来实现对无源公用事业商品耗用量的计量。
图4为图数信息模块240的安装设计的第一实施例原理示意图，亦为图3中图数信息模块240自侧面的剖视图。如图所示，电子摄录单元241与计度器242之间的校准关系为：图数信息模块240的电子摄录单元241的轴线与机械计度器242所显示数字的法线400方向的夹角为角度2ω。
图5为图数信息模块240的安装设计的第二实施例原理示意图，与图4所示的原理相同，图数信息模块240的电子摄录单元241的轴线与机械计度器242所显示数字的法线400方向的夹角为角度3ω。
作为优选，电子摄录单元241的安装平面401与计度器支架平面402之夹角为角度ω/2。
作为优选，角度ω的值为36°。
图6至8分别绘示出本实用新型图数信息模块240的三种优选实施例。在图6所示的本实用新型第一实施例中，提供一个电子摄录单元241，图6的下半部分为图数信息模块240的主视图，图中的虚线A为电子摄录单元241的拍摄水平线，电子摄录单元241对（例如）具有6位有效数字的计度器242的图像摄取范围角度为α角，即此电子摄录单元241读取六位数字计度值图像。
同样地，在图7所示的本实用新型第二实施例中，提供两个电子摄录单元241，图7的下半部分为图数信息模块240的主视图，每一电子摄录单元241对具有6位有效数字的计度器242的图像摄取范围角度为β角，即每一电子摄录单元241读取三位数字计度值图像。
同样地，在图8所示的本实用新型第三实施例中，提供三个电子摄录单元241，图8的下半部分为图数信息模块240的主视图，每一电子摄录单元241对具有6位有效数字的计度器242的图像摄取范围角度为γ角，即每一电子摄录单元241读取两位数字计度值图像。
在上述实施例中，控制模块230通过电子摄录单元241获取计度器242所显示的累计计量数据的图形信息，所述控制模块230将获得的图形信息与所述信息图库260中的预设图像数据信息进行比较和处理，并将图像信息转换成数字信息，随后通过输入输出端口210传输至公用事业仪表自动抄表系统的终端设备。
应当注意的是，仅在公用事业仪表自动抄表系统的终端设备需要读取无源仪表的计量信息时，通过输入输出端口210向控制模块230发送读表请求，这样能够节省电力，在现有技术中，仪表通常使用电池供电，但是持续供电消耗电池电力，而且电表电池的更换成本较大，对于当前越来越高精度、多功能的仪表而言，所消耗的电能也越大，本实用新型的计度信息处理装置便能解决此缺陷，在控制模块230接收到读表请求时，其控制电子摄录单元241摄取计度器计度信息图像，这个图像获取时间是非常短的，极大地节省了电力。
举例来说，在第二实施例中，每一电子摄录单元241用于摄取3位数字，则控制模块230获取拍摄到的前三位数字的图像信息P1和后三位数字的图像信息P2，一般而言，两个摄录单元的拍摄在时间上可不同步，控制模块230将图像信息P1和P2与信息图库260中预存的图像信息进行比对，此信息比对处理可同步或依次进行。
同理在第三实施例中，每一电子摄录单元241用于摄取2位数字，则控制模块230获取拍摄到的前两位数字的图像信息P1、中间两位数字的图像信息P2和后两位数字的图像信息P3，然后对这些图像信息与信息图库260中预存的图像信息进行比对。若对于六位计度器，摄录单元的数量越多，则每一摄录单元需要摄取的数字位就越少，即信息图库260中所需要存储的信息就越少。但是若利用一个摄录单元依次对计度器的每一位数字进行拍摄，然后再进行图像信息对比，但是这样的处理方式较为耗时，且耗用处理系统的数据处理工作量，而且，数字的摄取记录在某种程度上是重复的操作，即每一位只有0,1，…9这十个数字，依次摄录后进行数字处理是不必要的，所以最好是同时进行摄录或图数信息处理，而本实用新型解决了这个问题，并且能够保持图像的精确度。
当然，对于计度器而言，会遇到图9中虚线框900所示的问题，即在某一时刻，电子摄录单元241会拍摄到偏离水平线A位置的图样，此种图像本身并无法表示该数字位所表示的计度信息，而信息图库260中也没有于此对应的图像信息，因此，控制模块230需要对此种情况进行处理。当电子摄录单元241实际获取的图形信息与信息图库260中预存的图形信息不符时，所述控制模块230依照预设程序暂停对已获取图形信息的处理和输出，控制电子摄录单元241重复对计度器242进行图形信息的再次重复获取，直至所述电子摄录单元241获取的图形信息符合信息图库260中的图形信息时，再进行图形信息处理和信息输出。
在图像的获取过程中，可以在曝光不足时加以补光，即在图数信息模块240的适当位置安装补光灯，以尽量减少针对图像校正等所需的数据处理工作量。这一点是易于实现的，本文将不予赘述。
输出端口一般是采用RS-485、RS-232、USB、PLC、ZigBee、GPRS、CDMA等形式。
以上通过本实用新型的优选实施例对本实用新型的技术方案进行了详尽描述，需要了解的是，上述实施例并非是对本实用新型的限定，一切基于本实用新型技术内容的修改、变化或替代皆应涵盖于本实用新型所要求保护的技术精神和范畴内。
Claims (8)
1.一种无源仪表计度信息处理装置，用于处理无源仪表的计度器所记录的计量数据信息并将这些数据信息传输至公用事业仪表自动抄表系统的终端设备，所述无源仪表计度信息处理装置的特征在于：包括图数信息模块(240)、控制模块(230)、信息图库(260)、电源(220)和输入输出端口(210)，所述电源(220)连接至控制模块(230)，所述控制模块(230)分别通信连接至图数信息模块(240)、信息图库(260)和输入输出端口(210),其中所述图数信息模块(240)中设置有计度器(242)和多个电子摄录单元(241)，所述电子摄录单元(241)用于摄取计度器(242)上所存储的无源仪表的计量信息，所述的多个电子摄录单元(241)与计度器(242)之间校准连接，所述多个电子摄录单元(241)中的每一电子摄录单元(241)被配置为对具有多位有效数字的计度器(242)的图像摄取一定角度范围的有效图像信息(P1,P2,P3)，所述的控制模块(230)被配置为：通过电子摄录单元(241)获取计度器(242)所显示的累计计量数据的图形信息；将获得的图形信息与所述信息图库(260)中的预设图像数据信息进行比较和处理，并将图形信息转换成数字信息；通过输入输出端口(210)传输至公用事业仪表自动抄表系统的终端设备，其中每一电子摄录单元(241)的拍摄在时间上不同步。
2.如权利要求1所述的无源仪表计度信息处理装置，其特征在于：所述电子摄录单元(241)与计度器(242)之间的校准关系为电子摄录单元(241)的轴线与计度器(242)显示数字的法线方向(400)之夹角为角度2ω。
3.如权利要求2所述的无源仪表计度信息处理装置，其特征在于：所述角度ω的值为36°。
4.如权利要求1所述的无源仪表计度信息处理装置，其特征在于：所述电子摄录单元(241)与计度器(242)之间的校准关系为电子摄录单元(241)的轴线与计度器(242)显示数字的法线方向(400)之夹角为角度3ω。
5.如权利要求4所述的无源仪表计度信息处理装置，其特征在于：所述角度ω的值为36°。
6.如权利要求1所述的无源仪表计度信息处理装置，其特征在于：所述电子摄录单元(241)的安装平面(401)与计度器支架平面(402)之夹角为角度ω/2。
7.如权利要求6所述的无源仪表计度信息处理装置，其特征在于：所述角度ω的值为36°。
8.如权利要求1所述的无源仪表计度信息处理装置，其特征在于：仅在公用事业仪表自动抄表系统的终端设备需要读取无源仪表的计量信息时，所述控制模块(230)通过电子摄录单元(241)获取计度器(242)所显示的累计计量数据的图形信息，所述控制模块(230)将获得的图形信息与所述信息图库(260)中的预设图像数据信息进行比较和处理，并将图形信息转换成数字信息，随后通过所述输入输出端口(210)传输至公用事业仪表自动抄表系统的终端设备，其中当所述电子摄录单元(241)实际获取的图形信息与信息图库(260)中预存的图形信息不符时，所述控制模块(230)依照预设程序暂停对已获取图形信息的处理和输出，控制电子摄录单元(241)重复对计度器(242)进行图形信息的再次重复获取，直至所述电子摄录单元(241)获取的图形信息符合信息图库(260)中的图形信息时，再进行图形信息处理和信息输出。
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