CN103217931B - 仪表装置、量表网络、以及其量表方法 - Google Patents

Abstract

一种仪表装置、量表网络、以及其量表方法。该仪表装置包括一脉冲光产生器、一旋转器、一光学感应器及一磁力感应器。该脉冲光产生器产生和一使用资源数量成正比的脉冲光数量。该光学感应器检测上述脉冲光数量以产生一第一信号，并且将上述第一信号传送到一仪表读取器。该旋转器用于产生和上述使用资源数量成正比的旋转数量。该磁力感应器检测上述旋转数量以产生一第二信号，并且将上述第二信号传送到上述仪表读取器。

Description

仪表装置、量表网络、以及其量表方法

技术领域

本发明是有关于智能电网(Smartgrid)，且特别有关于适用于智能电网的仪表装置、量表网络、以及其量表方法。

背景技术

智能电网通过检测资源供应者的供应状况，与一般家庭使用者的资源使用状况，来调整水电瓦斯等使用资源的消耗量，以此达到节约能源，降低损耗，增强电网可靠性的目的。智能电网雏型是20世纪产生的，由一些中心发电机向大量使用者传输电能的电网的简单升级。在传统电网的基础上，电能的传输拓扑网络更加最佳化以满足更大范围的各种用电状况，如在用电量低的时段给电池充电，然后在高峰时反过来给电网提供电能。

智能电网包括检测各式使用资源消耗的智能表以及读取检测值的仪表读取器。目前，智能表只运用LED感应器或反射式感应器来测量智能表上表现出的总资源消耗量。因为只使用单独的一种检测方式，对于整体测量系统取的检测值的正确性会产生风险，难免会有漏收信号的状况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种仪表装置、量表网络、以及其量表方法以解决前述问题。

本发明实施例的仪表(meter)装置，包括一脉冲光产生器、一旋转器、一光学感应器以及一磁力感应器。该脉冲光产生器产生和一使用资源数量成正比的脉冲光数量。该光学感应器检测上述脉冲光数量以产生一第一信号，并且将上述第一信号传送到一仪表读取器。该旋转器用于产生和上述使用资源数量成正比的旋转数量。该磁力感应器检测上述旋转数量以产生一第二信号，并且将上述第二信号传送到上述仪表读取器。

本发明实施例的一种量表(metering)网络，包括一仪表以及一仪表读取器。该仪表包括一脉冲光产生器、一旋转器、一光学感应器以及一磁力感应器。该脉冲光产生器产生和一使用资源数量成正比的脉冲光数量。该光学感应器检测上述脉冲光数量以产生一第一信号，并且将上述第一信号传送到一仪表读取器。该旋转器用于产生和上述使用资源数量成正比的旋转数量。该磁力感应器检测上述旋转数量以产生一第二信号，并且将上述第二信号传送到上述仪表读取器。该仪表读取器用于跟据上述第一和第二信号而判断一读表值。

本发明实施例的一种量表方法，适用于一仪表装置，包括：产生和一使用资源数量成正比的脉冲光数量；产生和上述使用资源数量成正比的旋转数量；检测上述脉冲光数量以产生一第一信号；以及检测上述旋转数量以产生一第二信号。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，详细说明如下。

附图说明

图1是显示适用本发明实施例的一种量表网络1的方块图。

图2是显示适用本发明实施例的一种仪表装置2的方块图。

图3是显示适用本发明实施例的一种量表方法3的流程图。

图4是显示适用本发明实施例的一种读表值判断方法4的流程图。

图5是显示适用本发明实施例的另一种读表值判断方法5的流程图。

[主要元件标号说明]

10～读表系统；100～电表；

102～瓦斯表；104～水表；

12～仪表读取器；16～服务网络；

160～服务器；20～智能表；

200～旋转器；202～磁力感应器；

204～光学感应器；206～脉冲光产生器；

22～仪表读取器；S300，S301，...，S310～步骤；

S400，S402，...，S412～步骤；S500，S502，...，S512～步骤。

具体实施方式

图1是显示适用本发明实施例的一种智能网络1的方块图，包括读表系统10、仪表读取器(meterreader)12、基站14、和服务网络16。读表系统10耦接至仪表读取器12、基站14、接着至服务网络16。读表系统10可用于住宅、商业、或工业水电瓦斯等使用资源计量，每一用户皆可配备独立的量表监测其所使用的资源数量变化，并且将资源数量的变化值送到仪表读取器12加以读取，接着通过分发网络的塔台14而将读取值送到服务网络16储存。服务网络16可为云端网络，包括一服务器160用来保存来自仪表读取器12的读取值。智能网络1的最基础建设在于网络上的设备由人工在地监测，进化到遥测、遥控，再进化到自动判断调整控制。其它的智能网络1发展方向包括网络的故障检测、判断、自动测试等等。在一些实施例中，智能网络1为一种供电网络，使用超导传输线以减少电能的传输损耗，还具有整合新能源的能力，如风能，地热、太阳能等的能力。当电能便宜时，消费者可以开启某些家用电器，如衣物烘干机，工厂可以启动在任何时间段都可以进行的生产过程。在电能需求的高峰期，它可以关闭一些非必要的用电器来降低需求。智能网络1内的通讯系统可以通过Z-Wave、Zigbee无线网络、WiFi无线网络、电话网络或电力网络实现，通过某种通讯协议来控制每个客户端的资源使用量。

读表系统10可以包括电表100、瓦斯表102、和水表104等仪表装置。电表100、瓦斯表102、和水表104分别监测客户端的电力、瓦斯、和自来水的使用量。电表100、瓦斯表102、和水表104各自使用两种不同的资源感应装置来感应资源使用量，例如光学和磁力感应方式。上述两种不同的资源感应装置可互相验证各自检测到的感应值，并且当其中一种感应装置失效时仍可通过另一种感应装置取的正确的感应值。例如，当光学感应装置因为错误感应到仪表装置外部产生的连续闪光而产生错误的感应值时，磁力感应装置仍可不受影响而提供正确的感应值。相反地，当磁力感应装置因为错误感应到来自仪表装置外部的其它磁力来源而产生错误的感应值时，光学感应装置可不受影响而提供正确的感应值。光学感应装置可为LED光感应器。磁力感应装置可为磁力感应器。

图2是显示适用本发明实施例的一种智能表20的方块图。智能表(smartmeter)20是一种新型的数字电度表。它会精确地标示出能源的使用量，并通过仪表读取器经由网络回报信息，可以成为智能网络1的一部分。智能表2可以是图1的电表100、瓦斯表102、和水表104，加上表内内建感应器或是表外加装感应器。智能表20包括碟型旋转器200、磁力感应器202、光学感应器204、以及脉冲光产生器206。图1的仪表读取器12和图2的仪表读取器22完全相同。脉冲光产生器206耦接到碟型旋转器200。碟型旋转器200和磁力感应器202通过磁力耦合在一起；并且类似地，脉冲光产生器206和光学感应器204通过光学耦合在一起。

以电表100为例，电表100持续测量所有时间的电压和电流，并且将电压和电流相乘以计算功率。电表100内的旋转器200根据所计算出功率的数量而产生和功率成正比的旋转数量(角度)。碟型旋转器200的转动数量和功率成正比，并且可以在其上缠绕通电的线圈使得当碟型旋转器200旋转时其产生的磁通量也随之改变，通过检测磁通量的改变而判断旋转的数量。脉冲光产生器206产生和功率成正比的脉冲光数量。脉冲光产生器206可根据旋转器的旋转数量来产生脉冲光。在一些实施例中，脉冲光产生器206也可直接根据计算出的功率而产生脉冲光。通过磁力感应器202和光学感应器204，智能表20可分别独立检测所产生的旋转和脉冲光数量并且对应产生代表脉冲光数量的第一信号D_r1和代表旋转数量的第二信号D_r2。接着，磁力和光学感应装置将第一和第二信号D_r1，D_r2传送到仪表读取器22读取其所代表的检测值。

回到图1，仪表读取器12可接收一或多个用户的感应值。对每个用户来说，仪表读取器12代表两种感应方式的第一和第二信号，并且根据接收到的第一和第二信号D_r1，D_r2而判断一共同读表值D_out。接收仪表读取器12可位于读表系统10内、服务网络16内，或是介于读表系统10和服务网络16之间的资源分配网络内。虽然图1显示电表100、瓦斯表102、和水表104通过一共同的仪表读取器12读取其变化值，在实作上也可以使用分开的仪表读取器12分别读取。

回到图2，在一些实施例中，仪表读取器22判断是否第一和第二信号D_r1，D_r2对应到大约相同的旋转数量，并且当对应到上述大约相同的旋转数量时则根据上述大约相同的旋转数量而产生共同读表值D_out。仪表读取器22也可以根据第一和第二信号D_r1，D_r2通过图4或图5揭示的读表值判断方法4或5而产生共同读表值D_out。读表值判断方法4中，当第一和第二信号D_r1，D_r2的其中的一者的速率超过一预定速率限制时，则仪表读取器22会判断该超过速率限制其中的一者为无效值，并且只根据第一和第二信号D_r1，D_r2的有效值共同读表值D_out。读表值判断方法5中，当第一和第二信号D_r1，D_r2的其中的一者显示不规则的速率并且另一者显示规则的速率时，则仪表读取器22只根据具有上述规则的速率的信号产生共同读表值D_out。

在一些实施例中，光学感应器204耦接磁力感应器202，并且磁力感应器202将第一和第二信号D_r1，D_r2经由一共同的传输线传送到仪表读取器22。在另一些实施例中，光学感应器204耦接磁力感应器202可分别将第一和第二信号D_r1，D_r2经由专用传输线传送到仪表读取器22。

智能网络1和智能表20通过使用两种不同的感应机制感应客户端的同一种资源消耗量，因此可验证两种感应机制所产生的感应值，产生正确的资源消耗读取值，减低产生错误读取值的风险。

图3是显示适用本发明实施例的一种量表方法3的流程图，使用图1的智能网络1和图2的智能表20。

在步骤S300中，智能表20被初始化以进行客户端某种资源消耗的测量。接着脉冲光产生器206产生和使用资源数量成正比的脉冲光数量，例如每千瓦功率闪600次(S301)，并且旋转器200产生和使用资源数量成正比的旋转数量，例如每千瓦功率旋转1圈(S302)。相应地，光学感应器204检测上述脉冲光数量以产生第一信号D_r1(S303)，磁力感应器202检测上述脉冲光数量以产生第二信号D_r2(S304)。光学感应器204和磁力感应器202将第一和第二信号D_r1，D_r2经由一共同或分开的传输线传送到仪表读取器22，其根据第一和第二信号D_r1，D_r2而判断共同读表值D_out(S306)。在一些实施例中，仪表读取器22判断是否第一和第二信号D_r1，D_r2对应到大约相同的旋转数量，并且当对应到上述大约相同的旋转数量时则根据上述大约相同的旋转数量而产生共同读表值D_out。图4和图5揭示的两种适用于步骤S306的读表值判断方法4和5。最后仪表读取器22将判断的共同读表值D_out传送到服务网络16的服务器160内储存(S308)，藉此结束量表方法3(S310)。

图4是显示适用本发明实施例的一种读表值判断方法4的流程图，适用于量表方法3的步骤S306。读表值判断方法4开始后(S400)，仪表读取器22判断是否代表脉冲光数量的第一信号D_r1超过速度限制V_lmt1(S402)。正常情况下光学感应器204不会检测到如此快速的资源消耗，因此当第一信号D_r1超过速度限制V_lmt1表示可能有其它闪光光源经过仪表读取器22造成光学感应器204的误判，所以仪表读取器22不使用第一信号D_r1来判断读表值，并且判断方法4继续步骤S406。当第一信号D_r1小于或等于速度限制V_lmt1时，则仪表读取器22判断第一信号D_r1为一正常值，可以只用第一信号D_r1来判断读表值D_out(S404)。在步骤S406中，仪表读取器22更进一步判断是否代表旋转数量的第二信号D_r2超过速度限制V_lmt2。正常情况下磁力感应器202不会检测到如此快速的资源消耗，因此当第二信号D_r2超过速度限制V_lmt2表示可能有其它磁力来源经过仪表读取器22造成磁力感应器202的误判，所以仪表读取器22不使用第二信号D_r2来判断读表值，接着判断方法4继续步骤S410。当第二信号D_r2小于或等于速度限制V_lmt2时，则仪表读取器22判断第二信号D_r2为一正常值，可以只用第二信号D_r2来判断读表值D_out(S408)。在步骤S410中，因为第一和第二信号D_r1，D_r2都超过其对应的速度限制，所以两者皆可能为误判值，所以仪表读取器22维持原来的读表值D_out而不产生任何改变。虽然读表值判断方法4先判断脉冲光数量然后判断旋转数量是否正常，相反的顺序也同样可运用在本发明实施例当中，即先旋转数量然后判断判断脉冲光数量是否正常。速度限制V_lmt1可以相等或不相等于速度限制V_lmt2。

图5是显示适用本发明实施例的另一种读表值判断方法5的流程图，适用于量表方法3的步骤S306。读表值判断方法5开始后(S500)，仪表读取器22判断是否代表脉冲光数量的第一信号D_r1具有规则的闪光速度(S502)。如果第一信号D_r1显示忽快忽慢的闪光速度则可能是光学感应器204的误判，仪表读取器22会在步骤S506中继续检查另一种感应机制，如果第一信号D_r1呈现规则的闪光速度，则仪表读取器22判断第一信号D_r1为一有效值，可以只用第一信号D_r1来判断读表值D_out(S504)。在步骤S506中，仪表读取器22更进一步判断是否代表旋转数量的第二信号D_r2具有规则的闪光速度。如果第二信号D_r2显示忽快忽慢的闪光速度则可能是磁力感应器202的误判，判断方法4继续步骤S510，如果第二信号D_r2呈现规则的旋转速度，则仪表读取器22判断第二信号D_r2为一有效值，可以只用第二信号D_r2来判断读表值D_out(S508)。在步骤S510中，因为第一和第二信号D_r1，D_r2都非有效值，所以两者皆可能为误判值，仪表读取器22维持原来的读表值D_out而不产生任何改变。虽然读表值判断方法5先判断脉冲光数量然后判断旋转数量是否有效，相反的顺序也同样可运用在本发明实施例当中，即先旋转数量然后判断判断脉冲光数量是否正常。上述闪光速度可以相等或不相等于旋转速度。

量表方法3以及读表值判断方法4和5通过使用两种不同的感应机制感应客户端的同一种资源消耗量，因此可验证两种感应机制所产生的感应值，产生正确的资源消耗读取值，减低产生错误读取值的风险。

本发明描述的各种逻辑区块、模块、电路的操作及功能可以利用电路硬件或嵌入式软件码加以实现，该嵌入式软件码可以由一处理器存取以及执行。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种仪表装置，包括：

一脉冲光产生器，产生和一使用资源数量成正比的脉冲光数量；

一光学感应器，检测上述脉冲光数量以产生一第一信号，并且将上述第一信号传送到一仪表读取器；

一旋转器，产生和上述使用资源数量成正比的旋转数量；以及

一磁力感应器，检测上述旋转数量以产生一第二信号，并且将上述第二信号传送到上述仪表读取器，

其中，上述仪表读取器判断是否上述第一和第二信号对应到大约相同的资源数量，并且当对应到上述大约相同的资源数量时则根据上述大约相同的资源数量而产生一读表值。

2.根据权利要求1所述的仪表装置，还包括上述仪表读取器，当上述第一和第二信号的其中的一者超过一预定速度限制时则判断该其中的一者为一无效值，并且只根据上述第一和第二信号的有效值而产生一读表值。

3.根据权利要求1所述的仪表装置，还包括该仪表读取器，当上述第一和第二信号的其中的一者显示一不规则的速度并且另一者显示一规则的速度时，只根据具有上述规则的速度的信号产生一读表值。

4.根据权利要求1所述的仪表装置，其中，上述光学感应器耦接上述磁力感应器，并且上述磁力感应器通过一公共传输线传送上述第一和第二信号到上述仪表读取器。

5.一种量表网络，包括：

一仪表，包括：

一脉冲光产生器，产生和一使用资源数量成正比的脉冲光数量；

一光学感应器，检测上述脉冲光数量以产生一第一信号，并且将上述第一信号传送到一仪表读取器；

一旋转器，产生和上述使用资源数量成正比的旋转数量；以及

一磁力感应器，检测上述旋转数量以产生一第二信号，并且将上述第二信号传送到上述仪表读取器；以及

上述仪表读取器，用于根据上述第一和第二信号而判断一读表值，

其中，上述仪表读取器判断是否上述第一和第二信号对应到大约相同的资源数量，并且当对应到上述大约相同的资源数量时则根据上述大约相同的资源数量而产生上述读表值。

6.根据权利要求5所述的量表网络，其中，当上述第一和第二信号的其中的一者超过一预定速度限制时，上述仪表读取器判断该其中的一者为一无效值，并且只根据上述第一和第二信号的有效值而产生上述读表值。

7.根据权利要求6所述的量表网络，其中，当上述第一和第二信号的其中的一者显示一不规则的速度并且另一者显示一规则的速度时，上述仪表读取器只根据具有上述规则的速度的信号产生上述读表值。

8.根据权利要求5所述的量表网络，其中，上述光学感应器耦接上述磁力感应器，并且上述磁力感应器通过一公共传输线传送上述第一和第二信号到上述仪表读取器。

9.根据权利要求5所述的量表网络，其中，还包括一服务器，用以保存来自上述仪表读取器产生的上述读取值。

10.一种量表方法，用于一仪表装置，包括：

产生和一使用资源数量成正比的脉冲光数量；

产生和上述使用资源数量成正比的旋转数量；

检测上述脉冲光数量以产生一第一信号；

检测上述旋转数量以产生一第二信号

判断是否上述第一和第二信号对应到大约相同的资源数量；以及

当对应到上述大约相同的资源数量时，根据上述大约相同的资源数量而产生一读表值。

11.根据权利要求10所述的量表方法，还包括：

当上述第一和第二信号的其中的一者超过一预定速度限制时则判断该其中的一者为一无效值；以及

只根据上述第一和第二信号的有效值而产生上述读表值。

12.根据权利要求10所述的量表方法，还包括：

当上述第一和第二信号的其中的一者显示一不规则的速度并且另一者显示一规则的速度时，只根据具有上述规则的速度的信号产生上述读表值。

13.根据权利要求10所述的量表方法，还包括：

通过一光学感应器检测上述脉冲光数量以产生上述第一信号，并且通过一磁力感应器检测上述旋转数量以产生上述第二信号；

将上述光学感应器耦接上述磁力感应器；以及

通过一公共传输线传送上述第一和第二信号到一仪表读取器。