CN103299161B - 用于需给仪表的自动读取的改进系统以及用于对准其光学传感器壳体的模板 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于需给仪表(1)的自动读取的改进系统，该需给仪表具有仪表壳体，该仪表壳体具有至少一个透明仪表壳体部件(2)。系统包括光学传感器单元(3)，其适于检测来自所述仪表(1)的消耗指示的信号。光学传感器单元(3)包括传感器单元壳体(4)，其适于使用粘合装置而安装在需给仪表壳体的所述透明仪表壳体部件(2)上。光学传感器单元(3)包括电缆连接(14)，其适于将传感器单元(3)连接到与传感器单元(3)远离的数据处理单元(8)。处理单元(3)包括无线传输装置，其适于将来自所述数据处理单元的经处理的数据发送至更远的远程设备以进行进一步处理和/或显示。还公开了用于对准光学传感器壳体(4)的模板(5)。

Description

用于需给仪表的自动读取的改进系统以及用于对准其光学传感器壳体 的模板

技术领域

本发明涉及用于需给仪表的自动读取的改进系统。

背景技术

需给仪表例如电表、燃气表及水表被广泛用于家庭和工业设施中。传统地，需给仪表使用计数器来指示日用消耗，使得基于由消费者或受信任第三方进行的人工读取来进行定期时间间隔的支付。除了计数器之外，其通常还可以包括用于立即揭示消耗正在发生的装置。本发明的着手点是电表。电表的最常见类型是汤姆森(Thomson)或机电感应瓦时表。机电感应表通过对铝盘(被称为Ferraris盘，其被制造以与功率成比例的速度进行转动)的旋转进行计数来操作。如果任何显著功率消耗发生，则Ferraris盘的转动可以被容易地检测。转数与能量使用成比例。该盘驱动注册机构，该注册机构通过对旋转进行计数来随着时间推移累计盘的速度，以提供在一段时间内使用的总能量的测量。典型地，借由多个旋转筒(具有类似于汽车里程表的数字)或借由多个刻度盘(具有指向数字的指针)来指示使用的总能量。然而，现代电表可以使用闪烁LED来指示消耗发生以及数字显示(例如7段显示)。

典型地，仪表只在相对长的时间间隔(例如由供应商要求的一年一次)被读取，以建立该年的实际消耗。然而，存在着应更频繁甚至是连续地读取仪表的许多原因。

一个这样的原因是账单。典型地，消费者基于依赖于上一年消耗的预测消耗，来支付这一整年的赊帐支付。仪表每年读取一次，并且赊帐支付关于实际消费来管制。然而，消费者和供应商都关心频繁和正确的账单。如果需给仪表能以容易的方式被远程读取并将信息传达给供应商，则供应商将更好地能频繁地并且以正确反映消费的方式来给消费者开账单。

通常，另一个原因是为了提高消费者的意识。消费者的意识几乎是先决条件，如果例如针对环境原因(即节约水、电和燃气，后两个减少二氧化碳的排放)的消耗的减小或增效能够实现的话。然而，眼不见往往心不烦，并且由于需给仪表典型地关于彼此以及关于用户在住处中的正常所在之处而放置地十分远(例如位于门外或地下室)，所以用户通常忘了定期监视它们，如果用户不是特别热衷于它的话。此外，如果需给仪表能以容易的方式被远程读取并将信息传达给供应商，则供应商将能够更好地频繁地并且以正确反映消费的方式来给消费者开账单。

消耗上的增效尤其涉及再分配的消耗以降低高峰负荷(例如晚上时间运行清洗机和储水式热水器)，并且不同收费(例如针对电的)是这种再分配的重要动机。这不能使用传统需给仪表(例如上面描述的电表)来实行，因为它们只记录积累的消耗，而非何时发生消耗。由于诸如电力、燃气、水之类的供应一般都处于相对严格的政策控制下，其也可为政策上规定：任何消费者必须具有能够处理不同收费的电表(一般被称为智能电表)。沿着同样的路线，政策上也规定：希望拥有可远程读取的电表的任何消费者都有拥有一个的权利。后两种的情况将不可避免地导致谁必须支付新电表和涉及更换的工作的讨论。因此，将现有需给仪表尤其是电表改进为具有远程读取装置是期望的。

在US-B-7444247公开了一种这样的改进读取器。然而，这种现有技术的读取器有几个缺点。一个缺点是，尽管事实上意图为了仪表的宽范围而使用US-B-7444247的电表，但是仪表事实上适于特定类型的电表壳体，其中用于安装传感器单元的软管夹的使用仅允许读取器能够安装在具有圆形壳体(例如圆柱形的)的电表上，更具体地仅安装在其周边上。此外，由于传感器单元被安装在壳体的周边上，所以传感器单元的传感器位于在电表前面突出的臂上。臂的长度必须取决于传感器单元安装到的仪表类型而适用，并且必须与Ferraris盘正确对准。这使得传感器单元的传感器难于与仪表对准。此外，突出的臂有些易于出现意外或蓄意的破坏。另一个缺点是当传感器单元直接位于放置在室外的电表上时，由于低温而造成的电池寿命缩短。为了解决这个问题，US-B-7444247提出了一种内置的温度传感器，并在当冷时减少数据处理，以节省电池电力。

此外，EP-A-854557意图提供远程仪表读取装置，其可用于仪表的宽范围。尽管如此，传感器单元的安装涉及用于保持传感器单元的模板的安装，其中该模板与Ferraris盘对准，并且正好嵌入到窗中的位置。这继而需要首先在仪表中存在窗，而且还需要与该模板啮合的某种边缘，以牢固地安装。远程读取器是专门用于电表的，这是因为经由母线上的变压器来给传感器单元供电，并且因而不用考虑电池寿命。结果，远程读取器不适用于通常不存在市电电源的水表和燃气表。

发明内容

基于现有技术，本发明的目的在于提供一种用于需给仪表(特别是电表)的通用改进远程读取器系统，其很少依赖于仪表的壳体，并且从而可以很容易地安装在甚至更宽范围的仪表上。

根据本发明的第一方面，该目的由用于需给仪表的自动读取的改进系统来实现，该需给仪表具有仪表壳体，该仪表壳体具有使用粘合装置的至少一个透明仪表壳体部件，所述系统包括光学传感器单元，该光学传感器单元适于检测来自所述仪表的消耗指示的信号，所述光学传感器单元包括传感器单元壳体，该传感器单元壳体适于被安装在需给仪表壳体的所述透明仪表壳体部件上，其中所述光学传感器单元包括电缆连接，该电缆连接适于将传感器单元连接到与传感器单元远离的数据处理单元，并且其中所述处理单元包括无线传输装置，该无线传输装置适于将来自所述数据处理单元的经处理的数据发送至另一远程设备以进行进一步处理和/或显示。

通过在所述需给仪表的所述透明仪表壳体部件上直接提供传感器单元壳体，安装不再受仪表壳体的外部形状局限。取而代之，将会配合任何仪表壳体，只要它具有透明仪表壳体部件，这在实际上是用于依靠Ferraris盘的检查的所有仪表壳体的情形。作为附加效果，传感器壳体甚至可以被安装在没有Ferraris盘的仪表上(例如使用闪烁指示器)，特别是只要平坦表面被设置在其周围或者透明表面位于其前面即可。事实上，表面不需要是完全平坦的。即使在闪烁指示器周围具有凸出的情况中，传感器或壳体也可以足够固定地附着。

另外，通过使用实际上仅包含传感器的传感器壳体，并将其连接到远程数据处理单元，使将功率消耗部件和用于这些功率消耗部件的电池电源放置在受保护位置(即室内)成为可能，从而防止电池被暴露在低温下，而电池被暴露在低温下可能会实质缩短电池寿命。

此外，通过用粘合剂(例如双面胶带)，传感器单元可以在没有使用工具以及没有技术人员帮助的情况下由消费者自己来安装。

根据本发明的第二方面，提供了一种模板，其用于将包括用于需给仪表的自动读取的改进系统的光学传感器的光学传感器单元壳体与所述需给仪表进行对准，其中所述模板包括透明载体，并且所述模板包括指示垂直和水平方向的十字形标记，其适于与需给仪表的指示器(特别地但不排他地为电表的Ferraris盘)对准。

这使得很容易地正确安装传感器单元壳体。这可在不使用工具的情况下实行，并且在不需要找来技术工人(例如电工)的情况下由消费者自己实行。

根据本发明的第一方面的优选实施例，所述传感器单元壳体包括适于便于与所述需给仪表的消耗指示器对准的外部标记。这在如果不直观地说给消费者的情况下，也使能容易的正确安装，特别是与根据本发明的第二方面的模板使用结合时。特别地，如果根据本发明的第一方面的另一个优选实施例，所述标记适于便于与适于临时安装在所述透明仪表壳体部件上的模板结合而进行对准。

根据本发明的第一方面的又一个优选实施例，标记包括遮光板(visor)切口。使用切口(优选在壳体边缘中)，便于正确安装，这是因为切口可以用于将壳体与需给仪表的指示器(特别是电表的Ferraris盘)正确地光学对准。

根据特别是本发明的第一方面的特别优选实施例，电缆的长度超过1米，优选为超过3米，且最优选为超过5米。这允许包括电池电源的处理单元能够以受保护方式放置。5米长的电缆被认为足以将在外墙中安装的电表上安装的光学传感器单元连接到门、窗、地下室通风孔等等，或者即使在仪表位于远离房屋的电线杆上的情况中也是如此，因为这在美国不是不常见的，至少连接到棚、车库等等。在任何情况下电缆的长度都是作为系统的重要方面的折衷，这源于其以消费者所需的所有组件适于放入信中的如此方式来设计，该信可以经由邮件而直接发给他到他的信箱，即不需要他在家里接收包裹或甚至不需要他不得不去邮局来将其亲自取回。

根据本发明的第一方面的进一步优选实施例，所述光学传感器单元包括光学发射器，并且在传感器单元壳体上的标记适于考虑光学传感器与发射器之间的间距。这允许传感器的适当对准，而不论是否它接收到从像这样使用的电表的Ferraris盘反射的光，还是接收到从像这样使用的电表的闪烁指示器(例如(红外线)LED)发射的光。

根据本发明的第一方面的又进一步实施例，壳体包括检测器，其用于检测该传感器壳体是否附着到表面。这使得可以检测传感器壳体与电表壳体的分离，继而使能发出相应的警告。优选地，检测器包括开关，因为开关是廉价和可靠的。

根据本发明的第二方面的优选实施例，透明载体包括抗静电的箔，其适于在不使用粘合剂的情况下，粘合至所述需给仪表的透明仪表壳体部件。这使得在使用期间很容易使模板牢固，且特别是在使用后除去它。

根据本发明的第二方面的另一个优选实施例，所述模板包括限定中央条带的打孔，该中央条带可以通过使打孔破裂来除去，以使得留下所述模板中的开口。这允许消费者使用十字形标记的中央交叉而容易地对准模板，然后除去模板的中央部分来创建开口，通过该开口，光传感器单元可以被安装在透明仪表壳体部件上。

根据进一步优选实施例，条带包括所述十字形标记的中央部分，并且至少所述条带的宽度适于光学传感器单元壳体的宽度，从而允许所述光学传感器单元壳体能够放置在所述开口中并使光学传感器壳体能够与十字形标记的剩余部分对准。因此，通过在模板中的开口，容易获得对透明仪表壳体部件的访问，其中传感器单元壳体(优选地其上具有匹配线路)可与十字形标记的剩余部分对准并被安装。

根据本发明的第二方面的又进一步优选实施例，所述模板包括额外标记，以用于对光学传感器与所述光学传感器单元壳体中的光发射器之间的预定间距进行补偿。这通过使用同一个模板而使传感器单元壳体能够在使用Ferraris盘的电表上以及在使用LED指示器的仪表上适当对准，从而使仪表的范围变宽，以使具有其的本发明适用于一般消费者。

附图说明

现在参照附图并使用非限制性示例性实施例来更加详细地描述本发明，在附图中：

图1示出根据本发明的具有改进系统的传感器单元和模板的电表，

图2示出根据本发明的包含用于改进系统的完整套件的盒，

图3示出其内容清空的图2的盒，

图4示出本发明的完整传感器单元，

图5示出根据本发明的其上具有对准标记的传感器单元壳体的第一实施例的顶部透视图，

图6示出传感器单元壳体的传感器侧，

图7示出根据本发明的模板的第一实施例，

图8示出与智能仪表结合的图7的模板的使用，

图9示出根据本发明的模板的第二实施例的顶部透视图，

图10示出其上具有对准标记的传感器单元壳体的第二实施例的顶部透视图，并且

图11示出了其上具有对准标记的传感器单元壳体的第二实施例的底部透视图。

具体实施方式

图1以电表1的形式示出了需给仪表，其具有需给仪表壳体，该需给仪表壳体具有透明仪表壳体部件2，通过该透明仪表壳体部件2，Ferraris盘100和5位数的计数器101是可见的。通过使用透明模板5，在该透明仪表壳体部件2上安装了具有根据本发明的传感器单元壳体4的传感器单元3。

传感器单元3是适于能够放置在小尺寸的纸板箱6中的完整安装套件的部件，以使其能够发送为邮寄的信，更具体地，如图2示出的优选实施例为约12×28×3厘米。

套件的各部件在图3中更佳地看到，并且包括两节AA尺寸的电池7，其能够插入在数据处理单元8并向其供电，该数据处理单元8适于执行与在计算机上(例如PC，未示出)安装的基于USB的收发器9进行的无线通信。为了防止基于USB的收发器9从计算机伸出，还包括短的USB延长线10，以替代地允许基于USB的收发器9从计算机摇晃地悬挂。尽管优选，但是为了防止无意中损坏基于USB的收发器9，USB延长线10仅仅是可选特征，并且在这一点上对于本发明是不相关的。还包括的是可从图2看到的模板5，其位于处理单元8的顶部，是透明的。此外，包括具有袋子12(装有安装螺钉和RAWL插头)的安装支架11，以用于将数据处理单元8安装在墙等等上。

如从图2和3中可看出、而从图4中可更好的看出的那样，传感器单元3包括传感器单元壳体4和长度上盘卷的、以插头14结尾的电缆13，该插头14适于插入到数据处理单元8的插座中。电缆的长度是十分长的，优选超过一米长，更优选地超过三米，并且最优选地超过五米。一些消费者甚至要求长达10米的电缆。电缆的较长长度使包括电池7的数据处理单元位于受保护位置，在该位置处电池例如在寒冷的天气下得到保护，从而延长电池寿命。尽管可以使用更长的电缆，但不是优选的，因为意图在于将整个套件提供在一个单一盒子中，以能够以邮件来投递。

关于功耗，两节AA尺寸的电池7足以为其内包括光学传感器单元4和无线发射器的数据处理单元8供电大约十个月。关于低电池容量的合适警告将发送到计算机，从而警告消费者。

为了保持低功耗，基于USB的收发器9当前优选使用Z波标准，但可以设想到，在电池容量不是问题的情况下，可以使用其它标准，例如用于在EN13757-4标准中规定的燃气表或电表的无线M-总线，也可以使用Zigbee或WiFi。后者具有的优点在于：它可以直接与通信控制器或无线路由器通信，其中无线路由器以任何方式存在于许多房子中；并且数据可以被访问以显示和/或以计算机的方式进一步处理，而不是必须将基于USB的收发器9安装在计算机上。在任何情况下，通信都优选是双向的，以允许在每当传感器处于激活状态(例如报告各种数据)时，使传感器能够被配置或重新配置。

现在返回到图4，将注意到，传感器单元壳体优选以压痕形式来携载标记。标记包括：两个简单的彼此对准的直线15，以及与线15平行的、也彼此对准但携载横条17的两条线16。还以V形切口18的形式提供了遮光板。这些线15和线16和V形切口18在图5中更佳地看到，以更详细地示出了传感器单元壳体4。

这些线15和线16，以及V形切口18用于将传感器单元壳体4与指示器(例如电表1的Ferraris盘100)容易和正确对准，如可在例如图1中看到的那样。在图1中，可看出V形切口18如何与Ferraris盘100对准，以及线15和线16如何与透明模板5上的对应的线19和20对准。

现在转向图7，更详细地示出了透明模板5。透明模板5是大致正方形的载体，例如一块透明的抗静电塑料材料，其种类能够在不使用单独粘合剂的情况下附着到表面上。因此，它可以在使用后不留任何粘合痕迹的情况下容易地除去。但是粘合剂的使用也是一种可能性。透明模板5被安装在释放衬里21上，可以使用在一个角中的第一凸片22来从该释放衬里21手动除去它。透明模板5包括各种标记，例如简单竖直线19和与竖直线19的区段平行行进的较短竖直线20。较短竖直线20包括横条23，其类似于传感器单元壳体4上的线16的横条17。竖直线19和较短线20与水平线24在各个交叉点25和26成直角相交。图9示出了在载体上的可替选标记。由于与图7的实施例存在大致相似性，所以相同的附图标记用于类似的部件。将注意到交叉点25和26已经以点增强。此外，具有横条23的竖直线20在载体的整个宽度上延伸。载体还可以包括，分别标识用于机械仪表和电表的线19和20的使用的文本。

当从释放衬里21剥离时，模板可以被放置在电表中，以关于指示装置(例如图1中示出的Ferraris盘，或如稍后解释的例如如图8所示的智能仪表的闪烁指示器LED 27)来正确对准并安装光学传感器壳体4。取决于具体的仪表，本发明旨在覆盖大量类型。当将透明模板5放置在透明仪表壳体部件2时，交叉点25或交叉点26现在可以用于瞄准指示器100或指示器27。抗静电属性随后将模板5在正确期望位置处附着到电表1。如可从图7中看出的，模板包括以线28形状的两条打孔。通过继续拉第二凸片29，模板可以从一侧在交叉点25和26远处而沿这些线一路破裂，从而留下开口，通过该开口，传感器单元壳体现在可以例如使用在光学传感器壳体4的平面底部表面上的双面胶自粘垫或带30，来安装在透明仪表壳体部件2上，如图6中的光学传感器壳体的仰视图所指示的那样。具有提供的开口，容易将线15和16分别与线19和20的剩余部分分别对准。

仍参照图6，可看出，传感器壳体容纳光学传感器31以及间隔一定距离的光发射器32。发射器是必要的，因为电表经常处在黑暗中，例如位于橱柜中、少亮的房间中、或晚间的外面，如图1所示的具有Ferraris盘100的电表1不提供任何光。这与图8的智能电表1不同，其中的指示器是闪烁LED。在第一种情况下，在最靠近光学传感器31的Ferraris盘的点上不直接提供光学传感器可能是有用的，而是使其少许移位，从而更好地允许从光发射器32发射的光照在其上。这种故意偏离可通过将简单线15与具有横条23的线20的剩余部分对准来容易地实现。

如提到的，电表1的照明条件完全不恒定。虽然这对图8的智能仪表1可能是小问题(在图8中LED日以夜继地以不变功率闪烁)，但对于图1的仪表1的Ferraris盘100情况是完全不同的。这里，照明条件可以从一片漆黑到照到位于室外的面向西部的电表1的盘的落日余晖而变动。因此，数据处理单元8不断重新校准光发射器32的发射强度以使用最小功耗，从而延长电池寿命。

数据处理单元8还包括处理算法，其用于Ferraris盘的标记的肯定的检测和正确的检测。取决于电表的实际制作和模式，这些标记可能不同。一些使用盘上的刻痕，一些使用彩色的标记，并且例如线或反之亦然，即在周边的颜色段中的间隙。一些旧的仪表甚至具有由若干片组成的盘，从而留有可能引起错误检测的裂缝。处理算法适于处理这些并提供正确的读取，甚至是当盘突然改变其角速度时。

图10和图11示出了传感器单元3的可替选实施例。由于与图5和图6的实施例存在实质相似性，所以相同的参考标号用于类似的部件。另外，在本实施例中，传感器单元壳体优选以压痕形式来承载标记。标记包括彼此对准的两个简单直线15，以及与线15平行的、彼此对准的且携载横条17的两条线16。这些线可以用于结合图7以上述方式而与图7或图9的模板5对准。

不使用遮光板状的V形切口18，而以三角形的形状提供简单压痕33。然而，该三角形33只是对优选的V形切口的可替选选项，其通常使能更好地瞄准和对准需给仪表的Ferraris盘等。线15和线16以及三角形用于以图1中找到的方式类似的方式来将传感器单元壳体4与指示器(例如电表1的Ferraris盘100)容易和正确对准。然而，替代V形切口而使用的三角形33将壳体与电表的Ferraris盘100或另一种类型的需给仪表的类似盘对准。线15和线16以如已描述的相同方式来对准在透明模板5上的对应的线19和线20。

现在参照图11，可看出，紧挨着光学传感器31和光发射器32，传感器壳体4容纳具有操作构件35的开关34。操作构件35在自粘带或垫30上突出。因此，当传感器单元3被安装在需给仪表壳体2上时操作构件被压下。如果传感器壳体4与仪表分离，则操作构件35将返回到图11所示的位置。开关34可用作检测器，以用于传感器与仪表壳体2的分离，并且可发出适当警告。这进而可用作对仪表的窜改警告，而且简单地提醒用户并保护诸如重附着之类的适当措施可被执行。优选地，开关是简单的机电开关，但也可以使用其它开关和检测器。

Claims (11)

1.一种用于对包括用于需给仪表的自动读取的改进系统的光学传感器的光学传感器单元壳体进行对准的模板，特征在于

所述模板包括透明载体，并且其中

所述透明载体包括指示垂直方向和水平方向的十字形标记，其适于与需给仪表的指示器光学对准；

所述模板包括限定中央条带的打孔，所述中央条带可以通过使打孔破裂来除去，从而留下在所述模板中的开口；

所述条带包括所述十字形标记的中央部分，并且所述条带的宽度至少适于光学传感器单元壳体的宽度，从而使所述光学传感器单元壳体能够放置在所述开口中并使光学传感器壳体能够与十字形标记的剩余部分对准。

2.根据权利要求1所述的模板，其中所述模板包括透明抗静电的箔，其适于在不使用粘合剂的情况下，粘合至所述需给仪表的透明仪表壳体部件。

3.根据权利要求1所述的模板，其中所述模板包括额外标记，所述额外标记用于对光学传感器与所述光学传感器单元壳体中的光发射器之间的预定间距进行补偿。

4.一种用于需给仪表的自动读取的改进系统，所述需给仪表具有仪表壳体，所述仪表壳体具有至少一个透明仪表壳体部件，所述系统包括光学传感器单元，所述光学传感器单元适于检测来自所述仪表的消耗指示的信号，

所述光学传感器单元包括传感器单元壳体，所述传感器单元壳体适于使用粘合装置而安装在需给仪表壳体的所述透明仪表壳体部件上，

其中所述光学传感器单元包括电缆连接，所述电缆连接适于将传感器单元连接到与传感器单元远离的数据处理单元，

并且其中所述处理单元包括无线传输装置，所述无线传输装置适于将来自所述数据处理单元的经处理的数据发送至另一远程设备以进行进一步处理和/或显示，特征在于，所述传感器单元壳体包括外部标记，所述外部标记适于，与要临时安装在所述透明仪表壳体部件上的、根据权利要求1至3中的任一项的模板结合，来便于与所述需给仪表的消耗指示器对准。

5.根据权利要求4所述的改进系统，其中所述标记包括遮光板切口。

6.根据权利要求4或5中的任一项所述的改进系统，其中电缆的长度超过1米。

7.根据权利要求6所述的改进系统，其中电缆的长度为超过3米。

8.根据权利要求6所述的改进系统，其中电缆的长度为超过5米。

9.根据权利要求4所述的改进系统，其中所述光学传感器单元包括光发射器，并且其中在传感器单元壳体上的标记适于考虑光学传感器和发射器之间的间距。

10.根据权利要求4所述的改进系统，其中壳体包括检测器，所述检测器用于检测壳体是否附着到表面上。

11.根据权利要求10所述的改进系统，其中所述检测器包括开关。