CN1025801C - 电表、水表、气表自动数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电水气表的数据记录。为改变挨户抄表而设计。由电力线及跨接在电力线上的中心站主机、用户终端器组成。中心站主机包括计算机，数据收、发电路，接口电路。用户终端器包括数据收、发电路和计数电路，主机向终端器发地址编号命令，经解码在发送控制电路控制下，将计数数据通过发送电路发送，而后计数器清零。计数电路设计有设置型计数源，可与三表对应。通过选择设置开关位置，可选择计数源数量并选择量程。实用性强。

Description

本发明涉及一种与测量有关的指示、记录系统，更确切地说是涉及一种电表、水表、气表的全自动监测抄表系统。

用户的水表、电表、煤气表，目前都是人工抄表，管理及费用核算的工作量大，工作效率低，造成收费周期长和因抄表不能同步进行而存在的统计误差。传统的抄表方式影响了收费管理工作的现代化。

为改变挨门挨户查表的落后方式，国内外探索出一些新的抄表方式，如应用遥控遥测技术;用电话线、电力线或无线方式连接计算机和用户终端的监测抄表装置，实现远距离抄录管理等。

中国专利90223666.0（CN2081525U，电、水、煤气全自动监测抄表装置），其基本构思是通过脉冲输出插座将数字脉冲电度表或电子式电能表的耗电量经恒流源、放大器与单片机相连;通过由控头、光纤、光纤光电耦合器构成的光纤传感器，经恒流源、放大器与单片机相连而构成监测抄表装置。再通过110V、220V、380V电源线，将单片机采集的数据信号通过电力载波方式传输到中心计算机。

中国专利91202206.X（CN2087331U，三表遥测装置）其基本构思是在三表侧安置电信号产生装置，通过信号传输线将三表中积算机构的数字显示器移出表体，安装在统一抄表的中心站。电信号产生装置通过信号收、发器与中心站计算机联络。中心站计算机包括单片机、用户地址发送器、存贮器和连接用户的三表信息接收器。

上述现有技术的侧重点都是将反映耗电、耗水、耗气量的计数机构的机械位移转换成电信号的各类传感器及传感方式上，且用户终端器结构复杂，计数方式不科学，后一专利技术还要使用单独的传输线，存在方案的可操作性问题。

本发明的目的是设计一种切实可行的电表、水表、气表的自动数据采集系统，三表数据记录简单 可靠，系统可按管理人员的要求自动采集各用户的三表记录值，可按用户需要灵活地选择记录其中一种表或两种表或三种表的数据，并能在一定范围内选择相应的计数量程。

应用该项技术较以往查表方式节省了大量的人力、物力，由于能及时完成用量统计和收费额统计，即时性强，数据可靠，并减少了资金回收的时间滞后，用量统计还能及时地提供给有关部门，以利于科学地规划建设。

本发明的三表数据自动采集系统，由安置在1至n个用户水、电、气表侧的用户终端器，安装在中心站的主机及其联络中心站主机与各用户终端器的电力传输线组成。中心站主机及1至n个用户终端器均跨接在同相的电力传输线上，采用交流有源输电线载波传输方式进行中心站主机与用户终端器间的数据收发。

所述的中心站主机包括计算机，由调制器、功率放大器、滤波器组成的、调制发送主机命令的数据发送电路，由带通滤波器、高频放大器、解调器组成的、接收用户终端数据的数据接收电路，连接计算机与所述数据收、发电路的接口电路。

所述的用户终端器包括由电力传输线直接供电的电源电路，从电力传输线上接收中心站主机命令、由带通滤波器、解码电路组成的载波接收回路，通过电力传输线向中心站主机发送电表、水表、气表记录值、由调制器、功率放大器、滤波器组成的数据发送电路，水表、电表、气表的数据记录电路。

本发明的水表、电表、气表的数据记录电路包括可与三表对应的设置型计数源，位于一计数源输出进位端与另一计数源输入计数端间的计数源设置开关，计数源计数输入端有引接线通过计数源设置开关与电表、水表、气表的计数机构配接，还包括控制计数源通过数据线向所述数据发送电路发送计数源记录数据的数据发送控制电路，数据发送控制电路接收载波接收回路的解码信号。

1至n个用户终端的数据采集，通过设置终端地址编号由中心站主机进行统一管理，中心站主机送出某用户终端的地址编号，并通过数据发送电路以固定载频发送到电力传输线上，每一个用户终端都将接收到这个地址编号并与自身预置的地址编号进行比较，只有当两者编号相同时，该用户终端器的载波接收回路输出解码信号，触发用户终端器数据发送控制电路工作，一方面控制将计数源采集的数据经数据线送给用户终端器的数据发送电路，另一方面输出选通信号允许数据发送电路的调制器工作，数据发送完毕，计数源自动复位，重复进行下一时间周期的计数。中心站主机以此方式逐一采集记录各用户终端三表的记录值，再进行统计、归档、打印等。

下面结合实施例附图详细说明本发明的技术。

附图为电表、水表、气表自动数据采集系统结构方框图。

附图2为用户终端器结构方框图。

附图3为用户终端器电路原理图。

附图4为用户终端器电路原理图。

附图5为用户终端器程序主流程图。

附图6为中心站主机结构方框图。

参见附图1，中心站主机100和用户终端器1、2……n都跨接在电力传输线上，构成采集系统。

参见附图2，用户终端器包括电源电路200，载波接收回路300，数据发送电路400和三表的数据记录电路500，用户终端器由电力传输线直接供电，电源电路200包括降压整流电路201，滤波电路202，直流源203，输出Vcc直接供终端器使用。为防止因断电造成计数源数据丢失，终端器设置电池组204（EO），在断电时自动切换，保持计数源有电。

载波接收回路300，包括带通滤波器301和解码电路302，用于接收电力传输线上的中心站“准传”命令，即用户终端器的地址编号，解码器302预先设置地址编号，两者编号一致时送出解码信号，通过数据记录电路500向数据发送电路400送记录的数据。

数据发送电路400包括调制器401，功率放大器402和滤波器403，对中心站地址编号及记录的三表数据进行调制发送。

数据记录电路500包括集成计数器501，水、电、气表三个计数源的计数接入位ka、kb、kc及其数据发送控制电路502，三个计数源相互独立，传送时一次发送全部数据，然后自动清零，用户终端器不保留数据。

参见附图3，为图2所示用户终端器框图中的 电源电路200，载波接收回路300和数据发送电路400的电路原理图。

电源电路200中，C1为降压电容，D1、D2为整流二极管，C3，C4为滤波电容，输出直流VCC（18V），电池组EO为5V电源。有市电时，继电器R吸合，用不经滤波的半波整流电源向电池EO不断地充电，无市电时，R断开。D3为防止电池电流倒灌的截止二极管。

调制解码集成芯片IC2及其外围电路构成载波接收回路300，R9构成IC2的振荡回路，IC2的10-13端的4位开关及其1-8端的8位开关用于设置终端器的地址编号，本实施例中，4位开关用于设置终端器的区号共16个，8位开关用于设置终端器的点号共256个，总计4096个户，图中C2、R3为滤波电路301的一部分，调整为与系统的传输载频一致，来自电力传输线上的载频地址信号经D4、D5箝位电路整形，由C10耦合输入IC2的串行码输入端14，与IC2设置的地址编号比较，当解码相符时，其17端输出高电平V，T信号，告知数据记录电路要进行数据发送。

集成芯片IC1及其外围电路构成数据发送电路400。其15、16端的R11、W构成IC1的振荡回路，实施例将中心站的地址编号设置为O，因此IC1的1-8端全部接地。IC1的10-13端为4位数据输入端，14端为IC1的选通输入端，当T.E为高电平时，IC1将中心站地址编号及4位数据线上的数据调制后由17端输出，再线三极管Q1等功率放大，L3、C5、R13等选频，经电容C11耦合至电力传输线上，并传送给中心站主机接收。

参见附图4，为图2所示用户终端器框图中的数据记录电路500，设计中采用了设置型计数源设定，如图中所示的三个计数源，计数器IC3、IC4组成第一个计数源，IC5、IC6各为第二，第三个计数源，ka、kb、kc分别为三个计数源的计数接入位，可分别与电、水、气表相配接。例如，可采用点触式开关，表中计数机构的最低位齿轮每转动一圈，触发开关发出一个计数脉冲令计数器加1，也可采用霍尔、光电等方式，实现上述功能，并以一个脉冲跟踪，防止转轴停在读入点上造成计数不准。

本发明在第一计数源的进位输出端与第二计数源的计数输入端间、第二计数源的进位输出端与第三计数源的计数输入端间分别设置开关M、N，选择M、N的开关位置从而形成不同的计数源配置及不同的计数量程。按图中所示计数器的型号，最大量程为2²⁸，最小量程为2⁸，最多设定计数源为3个，最少设定计数源为1个，作为一般家庭用户，可设定为三个计数源，其量程分别为2¹²、2⁸、2⁸，对于有较大用量的用户，可设定1～2个计数源，甚至可将计数源接入位接至三表×10或×100档位的转轴上跟踪计数。

设置开关M、N位置及其计数逻辑可参见下表：（表见文后）

图中，单稳态触发器IC7，计数器IC8，译码器IC9，或门IC10及三态缓冲门IC11-IC14构成计数源记录数据的数据发送控制电路。当图3所示的V.T信号为高电平时，告知可发送数据，经IC7整形，IC8计数、IC9译码，译码器的8个输出端依次输出高电平，或门IC10输出T.E信号也为高电平，作为数据发送调制器IC1的选通信号，用户终端器可发送数据;同时译码器输出依次打开IC11-IC14，将计数器IC3-IC6的记录数据4位一组顺序通过数据线提供给用户终端器的数据发送电路。IC1数据全部发送完毕，译码器IC9第8输出端的高电平将计数器IC8、IC3-IC6全部清零，用户终端器不保留数据，只要抄表周期选择得当，本发明的三表自动抄表装置不会出现溢出现象。

参见附图5，为叙述方便，将3个计数源分别用A、B、C表示，三个计数源记录的数据分别用PA、PB、PC表示。

参见附图6，中心站主机100方框结构包括计算机101、输出经统计、归类、计费后的分类帐目表102，由调制器103、功率放大器104、滤波器105组成的数据发送电路106和由带通滤波器107、高频放大器108、解调器109组成的数据接收电路110，收、分电路跨接在电力传输线上。数据收、发电路110、106通过数据线与接口电路111联系，计算机101经接口电路111指挥数据收、发电路的工作。

中心站数据收、发电路具有与用户终端器数据收、发电路相同的原理结构，其I/O接口电路可选用单板微型计算机接口，进行数据互换及控制 （具两个PIO、一个SIO口），以上均为现有的标准技术，故不再赘述。

中心站是一个发送指令、收集记录数据、分类作帐的中心机构，平时不工作，在要求结算时进入工作状态，其软件实施也主要是数据归类、作帐、统计，并可通过接口与上级机联网。

本发明的技术不仅适用于三表的抄表统计，还适用于工业的多点数据采集及用于简单的回馈控制。

M.N    计数采样

工作的计数器    计数量程

闭合点    点工作状态    计数源

M    N    Ka    Kb    Kc    IC3    IC4    IC5    IC6    Ka    Kb    Kc

1 1 √ × × √ √ √ √ 1 28²⁸

1 2 √ × × √ √ √ √ 1 2²⁰

1 3 √ × √ √ √ √ √ 2 2²⁰2⁸

2 1 √ √ × √ √ √ √ 2 2¹²2¹⁶

2 2 √ √ × √ √ √ √ 2 2¹²2⁸

2 3 √ √ √ √ √ √ √ 3 2¹²2⁸2⁸

Claims (4)

1、一种电表、水表、气表自动数据采集系统，包括安置在1至n个用户电表、水表、气表侧的用户终端器，中心站主机和电力传输线，所述的1至n个用户终端器和中心站主机跨接在同相的电力传输线，所述的中心站主机包括：(1)计算机，(2)由调制器、功率放大器、滤波器组成的、用于调制发送主机命令的数据发送电路，(3)由带通滤波器、高频放大器、解调器组成的、用于接收用户终端器数据的数据接收电路，(4)连接计算机与所述数据收、发电路的接口电路；所述的用户终端器包括(1)由电力传输线直接供电的电源电路，(2)从电力传输线上接收中心站主机命令、由带通滤波器、解码电路组成的载波接收回路，(3)通过电力传输线向中心站主机发送电表、水表、气表记录数据的、由调制器、功率放大器、滤波器组成的数据发送电路，(4)电表、水表、气表的数据记录电路，其特征在于：所述的电表、水表、气表的数据记录电路包括：

1)可与电表、水表、气表对应的设置型计数源；

2)位于-计数源输出进位端与另一计数源输入计数端间的计数源设置开关，计数源计数输入端有引接线通过计数源设置开关与电表、水表、气表的计数机构配接；

3)控制计数源通过数据线向所述用户终端器的数据发送电路发送计数源数据的数据发送控制电路。

2、根据权利要求1所述的电表、水表、气表自动数据采集系统，其特征在于所述电表、水表、气表数据记录电路的数据发送控制电路，包括接收载波接收回路解码信号的计数、译码电路，和位于数据线与计数源输出端间的三态缓冲门电路，译码电路输出经或门输出选通信号接所述用户终端器数据发送电路的调制器，译码电路输出还接至三态缓冲门控制端，译码电路最后一个输出端接所述计数源、计数器的复位端。

3、根据权利要求1所述的电表、水表、气表自动数据采集系统，其特征在于所述用户终端器的电源电路，包括给所述计数源供电的电池EO。

4、根据权利要求1或3所述的电表、水表、气表自动数据采集系统，其特征在于所述与电表、水表、气表的计数机构配接，是一端接电池EO，另一端接计数源设置开关或计数源计数输入端的点触式开关，点触式开关固定在电表、水表、气表最低位齿轮处。

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