CN103674121B - 交互式计量系统 - Google Patents

Abstract

一种交互式计量系统，其具有后端服务器以及处于燃气供应位置并借助双向无线通信系统来与后端服务器通信的仪表。每一仪表具有：依照所供应的燃气来提供仪表指数的计量设备，阀门以及控制单元(MCU)，该MCU会在预定时间向后端服务器发送仪表指数。后端服务器可以向仪表发送停止命令，以便通过操作相关阀门来停止供应燃气。后端服务器可以处理针对该位置的燃气供应的付费，基于付费来确定信用额，然后将信用额发送到相关仪表。相关控制单元可以接收并在必要时更新来自后端服务器的信用额、监视信用额或所供应的燃气数量的变化，以及在信用额或数量与指示出信用额和数量之间的平衡的基准达到了预定偏差的时候执行一个功能。

Description

交互式计量系统

技术领域

本发明涉及一种供应水、燃气或电之类的公用事业产品的交互式计量系统。

背景技术

按照惯例，燃气、水或电之类的公用事业是以与仪表测量的用量成比例的方式来收取使用费用的。通常，仪表位于所涉及的楼宇的内部，并且来自公用事业公司的人员会通过造访该楼宇来定期抄表。这种常规方案存在很多缺陷，例如劳动密集且需要定期巡检。

远程获取供应公用事业的仪表读数的处理是众所周知的，但是针对窃贼的保障措施则通常很弱，尤其是在很少有人巡视仪表的情况下。

某些地方流行的是预先支付公用事业的费用，例如欧洲和中国。然而，已有系统即便不是全部，也大部分是通过使用IC卡启用的，换言之，客户为IC卡充值，然后手动将信用额转账至仪表。

本发明试图通过提供全新或者不然就是改进的交互式计量系统来缓解或者至少减轻一个或多个前述问题或缺陷。

发明内容

根据本发明，所提供的是一种用于供应诸如水、燃气或电之类的公用事业产品的交互式计量系统，包括：后端服务器、与后端服务器相关联的后端通信设备以及位于所述产品所供应至的分开的位置的多个仪表。每一个仪表都包括：借助双向无线通信系统来与后端通信设备进行通信的本地通信设备，依照所述供应产品数量来提供仪表指数的计量设备，用于启用或停止供应所述产品的开/关设备，以及用于操作的控制单元。处于每一个位置的仪表的控制单元被适配成在预定时间借助双向无线通信系统来向后端服务器发送所述仪表指数。该后端服务器被适配成借助双向通信系统来向处于任何一个位置的仪表发送停止命令，以便在任何时候操作相关联的开/关设备来停止向该位置供应所述产品。该后端服务器被适配成处理针对向所述任何一个位置供应所述产品所进行的付费，基于所述付费来确定信用额，然后借助双向无线通信系统来将所述信用额传送到相关位置的仪表。处于相关位置的仪表的控制单元被适配成借助双向无线通信系统来接收以及在必要时更新来自后端服务器的信用额、在供应所述产品的时候监视所述信用额与所述供应产品数量之一的变化，以及在信用额与所述供应产品数量中的所述一个与指示出信用额和所述供应产品数量间的平衡的基准达到了预定偏差的时候执行一个功能。

优选地，所述预定时间包括在由后端服务器借助双向无线通信系统发送至一个或多个相关仪表的时间命令中指定的固定时间。

优选地，后端服务器被适配成在任何时间借助双向无线通信系统来向处于任一位置的仪表发送读取命令，并且作为响应，处于该位置的仪表的控制单元被适配成借助双向无线通信系统来将相关联的仪表指数发送到后端服务器。

优选地，后端服务器被适配成在关于该位置的所述产品供应的付费不足的时候向处于该位置的仪表发送所述停止命令。

更为优选的是，所述信用额被表述成是货币支付额。

更为优选的是，该功能包括借助双向无线通信系统来向后端服务器发送一个信号，以便请求后端服务器警告相关联的客户。

更为优选的是，该控制单元被适配成监视信用额的变化，并且所述基准是零信用额。

更为优选的是，所述预定偏差是一个正值，其中所述信用额大于所述零信用额。

更为优选的是，该功能包括或者进一步包括：在信用额相对于仪表指数变得不足或者仪表指数相对于信用额变得过多时候，通过操作开/关设备来停止供应所述产品。

更为优选的是，处于相关位置的仪表的控制单元被适配成：在信用额与零信用额偏差预定数量的时候，通过操作开/关设备来停止供应所述产品。

更为优选的是，该预定数量是一个负值，其中所述信用额小于零信用额。

优选地，所述付费是为以后供应所述产品所进行的付费。

作为替换，优选地，所述付费是为先前供应所述产品所进行付费。

在一个优选实施例中，每一个仪表的控制单元都被适配成：在向相关位置供应所述产品的同时，随着信用额的降低而对照至少一个基准来监视信用额。

优选地，每一个仪表的开/关设备被适配成：只有一旦借助双向无线通信系统接收到来自后端服务器的启用命令以及随后接收到仪表上的手动操作，才恢复向相关位置供应所述产品。

优选地，每一个仪表的控制单元被适配成：借助双向无线通信系统来向后端服务器发送数据，该数据包括仪表指数、剩余信用额、开/关设备状态、电池电平以及仪表篡改报告中的至少一项。

优选地，每一个仪表的控制单元都被适配成预备一个借助双向无线通信系统发送至后端服务器的事件日志。

附图说明

图1是显示了依照本发明来供应公用事业产品的交互式计量系统的一个实施例的系统架构的功能框图，该系统包括后端服务器以及与之进行双向无线通信的多个仪表，每一个仪表都引入了一个仪表控制单元；

图2是图1的仪表的示意图；

图3是在图1的后端服务器与每一个仪表控制单元之间传递的数据和命令的不同表格；

图4是示出了图1的交互式计量系统的操作的工作流图表；

图5是后端服务器为图1的每一个仪表控制单元预备的调度表；

图6是后端服务器为图1的每一个仪表控制单元预备的命令表；

图7是后端服务器为图1的每一个仪表控制单元预备的费率表；

图8是后端服务器为图1的每一个仪表控制单元预备的交易表；

图9是每一个仪表控制单元为图1的后端服务器预备的状态表；以及

图10是每一个仪表控制单元为图1的后端服务器预备的读数记录表。

具体实施方式

参考附图1-10，其中显示了一个用于供应诸如燃气之类的公用事业产品且实施本发明的交互式计量系统，该系统包括一个后端服务器100以及与之进行无线通信的多个燃气仪表10，其中每一个燃气仪表都是引入了用于操作和控制的仪表控制单元或是MCU的电子燃气仪表。所述仪表MCU优选由电池供电，但这并不是必需的。

后端服务器100由位于相关公用事业公司即燃气公司的控制中心的交互式计量系统(IMS)交换服务器(EXS)来实施。该后端服务器100通过运行专有程序来执行各种控制和功能，由此相对于MCU而言充当主设备101。后端服务器100使用了一个同样作为主设备101来软体实施的独立记账模块102来执行各种计费账务操作。此外，在后端(即控制中心)还有一个与服务器100关联且用于实施远距离无线通信的通信设备，作为示例，该通信使用的是GSM或CDMA移动网络或是远距离Wi-Fi网络。由此，服务器100连接到移动(或Wi-Fi)运营商的服务器90，并且服务器100借助该服务器90来与外部世界进行通信，尤其是借助GPRS/3G链路91来与燃气仪表10进行通信。

移动运营商的服务器90可以借助有线或无线链路而与后端服务器100耦合，从而充当后端通信设备。为了与后端服务器100进行无线通信，每一个燃气仪表10都配备了一个本地通信设备，依照所需要的无线通信范围以及相关时间可用的无线通信技术，该设备被构造成基于GPRS/3G(或Wi-Fi)协议或RF(即射频)技术来进行工作。通信信道是双向或双路的，由此，后端服务器100可以向每一个燃气仪表10传送信号以及接收来自每一个燃气仪表10的信号，反之亦然。

燃气仪表10被安装在包含了借助合适燃气管道而被供应燃气的工业、商业和住宅楼宇的远端位置。对于制造厂之类的单个供应点来说，通常只需要安装一个仪表10。每一个这样的仪表10都引入了一个GPRS模块来作为本地通信设备，并且直接和单独地借助GPRS/3G链路91来与移动运营商的服务器90进行同点对点通信，以及转而与后端服务器100或主设备101进行通信。

对于处于较小区域的多个用户来说，例如在住宅建筑的情况中，每一个家庭都拥有一个燃气仪表10，并且所有仪表10全都借助公共集线器(CCT)30连接到移动运营商的服务器90。引入GPRS和RF模块的集线器30可被安装在屋顶，并且借助GPRS/3G链路91来与移动运营商的服务器90进行通信。每一个仪表10都引入了一个RF模块，以此作为与集线器30进行通信的本地通信设备。处于较高楼层的仪表10可以通过各自的短距离RF链路92而被连接，以便与集线器30直接进行通信，与此同时，处于中间和较低楼层的仪表则间接地借助了一个或多个根据需要来扩展RF范围的中继器(RPT)20并且通过各自的RF链路92来与集线器30进行连接。

通过使用处于网络中的中间位置的中继器20以及集线器30，燃气仪表10可以单独地借助RF链路92以及GPRS/3G链路81来与移动运营商的服务器90进行通信，以及转而与后端服务器/主设备100/101进行通信。

在仪表10与集线器30之间可以安装一个以上的级别的此类中继器20。每一个中继器20和集线器30可以连接到多个仪表10，或者可以连接到处于上游或下游的下一个级别的多个中继器20。整个链接网络采用的则是多点路径中继布置。

每一个燃气仪表10都引入了一个燃气阀门形式的开/关设备，其中该设备连接在进燃气管道端，以便接收(即启用)和切断(即停止)燃气的供应。所述燃气阀门是由连接到相关联的MCU(即仪表控制单元)以受其控制的电动阀提供的。所述燃气阀门被配置成在接收到来自MCU的OFF命令(即停止命令)的时候关闭，但其不能由MCU直接开启。只有在从MCU接收到将燃气阀门设置成将被手动开启的状态的ON命令(即启用命令)之后，才能通过在仪表10上执行手动操作来开启燃气阀门，作为示例，所述手动操作可以是由人按下按钮。

每一个燃气仪表10都包括一个计量设备，其监视和测量所供应或消耗的燃气数量或容积，依照消耗的容积来提供仪表指数，然后在仪表10的数值显示器12上指示出该仪表指数。所述仪表指数是一个累积值，并且是作为此类数值处理的。电子类型的仪表设备与MCU相连，以使MCU可以读取仪表指数，即仪表读数。

此外，下方的LCD显示器13显示剩余信用额(即没有花完的钱)或剩余指数(即未消耗的燃气容积)。该剩余信用额是累积付费减去累积消耗，其中累积消耗是依照费率表而通过将仪表指数与单位价格相乘来计算的。剩余指数是通过将剩余信用额除以单位价格来计算的。

后端服务器100或主设备101被编程成与燃气仪表MCU进行通信，尤其是发布用于仪表读数和状态报告的信号“调度”和用于阀门控制及接收反馈的信号“命令”，以及执行所有数据处理功能，例如依照预定时间、燃气消耗以及信贷状态来处理付费和记账。特别地，仪表MCU经过编程来执行数据获取和传送功能，依照“调度”或者在发生故障的时候上传仪表读数和状态报告，以及从服务器100运行阀门“命令”。

主设备101与仪表MCU之间的控制和通信是通过交换信号和数据来启用的，这其中特别包括但不限于数据表。关键数据表有六个：

(1)调度表——用于控制仪表MCU的(大多但并非只有定期)例行操作，由主设备101更新并且下载至仪表MCU(图5)

(2)命令表——用于控制仪表MCU的特设行为(例如阀门控制)，由主设备101更新并被下载到主MCU(图6)

(3)费率表——用于在计费周期中存储每一个消耗范围的当前及新的费率，由主设备101更新以及被下载至仪表MCU(图7)

(4)交易表——用于为MCU更新付费，由主设备101进行更新并被下载至仪表MCU(图8)

(5)状态表——用于存储最近的仪表状态，由仪表MCU进行更新并被上传至主设备101(图9)

(6)读数记录表——存储了仪表读数和状态的事件日志，由仪表MCU进行更新并由主设备101远程访问(图10)

如图3所示，调度表、命令表、费率表和交易表是由主设备101预备并被传送至相关的仪表MCU的，而状态表和读数记录表则由相关的仪表MCU预备并传送至主设备101。

调度表包括以下数据：

○调度时间——用于获取仪表读数或指数以及剩余信用额的日期和时间

○“警报数量”——用于指示信用额低或不足的预定义的剩余信用额数值

○“切断数量”——供仪表MCU控制燃气阀门切断的预定义的剩余信用额数值

命令表包含如下的用于控制燃气阀门的命令数据：

○用于触发操作的预定义的仪表指数值以及剩余信用额

○操作的日期和时间(即时间命令)

○指定的燃气阀门状态，也就是关闭(即OFF/停止命令)或准备开启(即ON/启用命令)

○命令类型，即即时或调度

费率表包含如下的用于计算剩余信用额的费率数据：

○当前和新的费率计划ID

○当前和新的费率计划的生效日期

○关于当前以及新的费率计划的不同等级的消耗范围

○不同消耗范围的步进率(即单位价格)

○第一等级的消耗范围开始计数的计费周期日期交易表包含以下的付费数据：

○交易ID

○以货币值表示的交易量

○交易日期

状态表包含以下信息中的至少一项，即仪表指数，剩余信用额，燃气阀门11的状态(也就是开启、关闭或预备开启)、低电池电平警报以及关于燃气阀门10的篡改或破坏的警报或报告，并且还可以包括故障警报以及其他任何仪表数据。

在后端服务器100的控制下，仪表MCU会在以下时间和/或依照以下判据来执行操作：

○任何时间源自服务器100的按需命令

○处于服务器调度的特定仪表指数

○处于服务器调度的特定剩余信用额

○处于服务器调度的定期时间间隔

○处于服务器先前调度的特定时间

○处于仪表10的状态改变时即时执行：

●电池电平

●篡改状态

●仪表10提供的其他任何状态信息，例如泄漏警报、流量过大警报、燃气流信息以及自我诊断信息

仪表MCU会即时(也就是在有按需命令或特设命令的时候)或者在预定时间执行以下操作：

○在接收到来自服务器100的读取命令的时候获取仪表读数(即仪表指数)

○在接收到来自服务器100的启用或停止命令的时候打开或关闭燃气阀门11

○在剩余信用额与零信用额偏差预定数量的时候关闭燃气阀门11

○在显示器13上改变、记录和指示出以下的仪表状态：

●燃气阀门状态(即开启或关闭)

●电池状况

●篡改状况

●过期未付(即信用额不足)

●燃气阀门预备开启(即待机)

这其中的一个或多个操作既可以同时执行，也可以在不同的时间执行。

一旦完成了上述操作，则仪表MCU会将以下信息反馈给服务器100：

○仪表读数/指数

○燃气阀门状况

○电池电平

○篡改状态

○其他任何状态信息，例如泄漏警报、流量过大警报、燃气流信息以及自我诊断信息

仪表MCU会在以下时间和/或根据以下判据来反馈这些信息：

○在仪表10的状态发生变化的时候即时反馈：

●电池电平

●篡改状态

●其他任何状态信息，例如泄漏警报、流量过大警报、燃气流信息以及自我诊断信息

○处于服务器调度的特定仪表指数/剩余信用额

○处于服务器调度的定期时间间隔

○处于服务器先前调度的特定时间

○在任何时间依照源自服务器的按需命令

○依照来自安装地点并由用户在任何时间触发的按需请求

如果发生以下状况或是满足以下判据，则仪表MCU会请求主设备101通过任何适当手段并且优选通过SMS或电子邮件等即时消息来向终端用户发送一个警报消息：

○电池电平低

○篡改

○剩余信用额低或不足

○因为过期未付或其他任何原因导致的内阀切断

通过在后端服务器100中引入或是关联记账模块102，本主题的交互式计量系统还能处理客户为安装燃气仪表10的位置的燃气供应所支付的费用以及处理该客户的账单。付费可以采用多种方式来进行，例如亲自在某个指定的付费中心付费，在燃气公司网站在线付费以及通过电话付费，而不必使用IC卡之类的任何硬件媒体。

现在将对用于信用额控制的预付费工作流、调度仪表读取以及阀门控制进行描述(图4)。客户打开用户账户且依照费率来初期支付一定容积的燃气的费用(步骤51)。然后，在具有用于供应燃气的所需管道的指定位置安装燃气仪表(MCU)，并且所述燃气仪表与通信网络相连(步骤52)。

主设备101(在后端服务器100上)对付费进行处理，然后将代表所述付费的数据以如上所述的无线方式发送至仪表MCU。此类数据包括在这里被称为“信用额”且代表了支付数额的指示，优选地，与本实施例中一样，所述信用额是直接依照本地货币的货币值表述的，例如美元，但这并不是必需的。仪表MCU会基于下载自主设备101的付费来将信用额添加到仪表MCU上次保存的剩余信用额中，以便更新剩余信用额或信用额。

更具体地说，主设备101将调度、命令、费率和交易表下载到仪表MCU(步骤53)，由此特别传送付费信用额(也就是与付费相等的数额)、预定的仪表读数时间(即时间命令)，以及将仪表的燃气阀门11设置成预备开启的状态的启用命令。在燃气仪表10上进行的手动操作可以是由技术人员或用户按下按钮，该手动操作将会打开燃气阀门(步骤54)。然后，仪表MCU可以将状态表上传至主设备101。现在，在该位置已经准备好供应和使用燃气。

后端服务器100在用于其他相关数据的调度表和/或命令表中将以下充当操作触发基准并且可以由用户预设的数额(以美元为单位)传送到仪表10：

○警报数额 “5”

○切断数额 “-5”

仪表MCU将接收自主设备101的付费信用额添加到其内部存储器存储的剩余信用额中，并且在其下方的显示器13上显示总和，也就是更新的剩余信用额。在消耗燃气的时候，显示器13可被切换成交替显示剩余指数(也就是剩余信用额除以单位价格)，其中所述剩余指数是在用尽预付费燃气容积或是需要充值付费之前留待使用燃气体容积的量度。

在调度表规定的预定时间(例如每周五的下午11点)，仪表MCU将会获取仪表指数(即上方的显示器12显示的仪表读数)，并且将会计算剩余信用额，然后会将余额上传至主设备101(步骤56)。仪表MCU还会检查剩余信用额是否达到或降至触发操作的预设数额之一，即警报数额“5”或切断数额“-5”(这二者都是在调度表中规定的)(步骤57)。在与上述不符的情况下，仪表MCU会在供应燃气的时候持续监视剩余信用额，以及将之与这些数额进行比较。

如果剩余信用额低于警报数额“5”(但是不低于切断数额)，那么仪表MCU会立即将状态表上传至主设备101，以便报告剩余信用额不足的状况(步骤58)。作为响应，主设备101会借助SMS来向客户发送一个警报消息(步骤59)，以便向客户告知信用额余额很低并且需要尽快充值付费。如果未达到切断数额，那么仪表MCU将不会关闭燃气阀门11，由此将会继续供应燃气。

为了检查剩余信用额是否降至警报数额“5”以下，仪表MCU会在供应燃气的同时将剩余信用额与警报数额相比较。当剩余信用额达到或降至警报数额“5”以下时，所述仪表MCU将会执行一个操作，那就是触发警报消息。该警报数额“5”代表的是与零信用额(即收支平衡)的“5”美元的预定偏差。如果剩余信用额大于零信用额并且朝着零信用额降低，那么所述偏差将被认为是一个正值。

在接下来的状况中，剩余信用额进一步降低并且低于切断数额“-5”，在这种情况下，仪表MCU将会立即关闭燃气阀门，并且会将状态表上传至主设备101，以便报告剩余信用额出现赤字(超出5美元)以及燃气阀门11切断的状况(步骤58)。作为响应，主设备101会借助SMS来向客户发送一个警报消息(步骤59)，由此向客户告知因为信用额余额逾期未付而中止燃气供应以及需要立即充值付费来恢复燃气供应。

为了检查剩余信用额是否降至切断数额“-5”以下，仪表MCU会在供应燃气的同时将剩余信用额与切断数额相比较。在剩余信用额达到或降至切断数额以下的时候，该仪表MCU将会执行两个操作，即切断燃气阀门11以及触发一个警报消息。切断数额“-5”代表的是与零信用额或收支相抵的“5”美元的预定偏差。在剩余信用额小于零信用额并且降至零信用额以下时，所述偏差将被认为是一个负值。

一旦客户充值付费(步骤60)，则主设备101会经由交易表来下载付费信用额，并且仪表MCU会基于由最后存储的剩余信用额所修改的已支付的付费信用额来更新其剩余信用额。后者是一个用于及时付费的正值，或者在账款逾期未付的情况下是一个负值。主设备101还会将新的调度和命令表下载至仪表MCU，以便更新各种数额以及其他数据，用于以新数据为基础持续监视燃气供应。

如果没有关闭燃气阀门11(步骤61)，那么系统将会继续让仪表MCU获取仪表指数，以及计算剩余信用额并将此类数据上传至主设备101(步骤56)，然后则通过检查剩余信用额来继续监视燃气供应(步骤57)。如果关闭了燃气阀门11(步骤61)，那么系统将会继续让主设备101预备并下载新的调度、命令、费率以及交易表至仪表MCU(步骤53)，这其中包括将燃气阀门11设置成预备开启状态的启用命令。现在，所述燃气阀门11可以由客户通过按下仪表10上的按钮来手动开启(步骤54)。然后，仪表MCU可以将状态表上传至主设备101，以便确认燃气阀门11的状况。无论哪一种情况，有了已更新的数据以及剩余信用额以便监视燃气使用情况，燃气供应都会继续进行或恢复进行。然后，燃气的供应将会照常进行，并且系统将会继续运行。前述的重新开启燃气阀门11的步骤与初始开启用于新的燃气供应账户的阀门11的步骤基本相同。

如果客户没有充值付费(步骤60)，那么，在燃气阀门11已被关闭也就是剩余信用额达到或降至切断数额以下的情况中(步骤62)，燃气的供应将会继续中止(步骤63)。另一方面，如果燃气阀门11仍旧开启(步骤62)，也就是说，剩余信用额仅仅达到或降至警报数额以下，那么在客户请求的充值付费尚未到达的时间里(步骤60)，系统将会继续让仪表MCU获取仪表指数并计算剩余信用额、将该数据上传至主设备101(步骤56)，然后则会通过检查剩余信用额来继续监视燃气供应(步骤57)。

在本主题的交互式计量系统中，每一个燃气仪表10的仪表MCU都被编程成像在所描述的实施例中那样持续(或者在适当的规律间隔上)地对照操作触发数额来检查其剩余信用额，其中所述操作触发数额即为警报和切断数额，或者一般来说是零信用额，以及(i)在本地的仪表MCU发现针对所涉及的位置的燃气供应的付费余额很低或变低的时候请求后端服务器100向相关联的客户发送一个警报消息，或者(ii)在发现付费余额出现赤字的时候切断相对应的燃气阀门11，以及请求后端服务器100向客户发送一个警报消息。所述后端服务器100还被编程成向特定的燃气仪表10发送一个OFF或停止命令，以便在环境保证此类操作的时候立即切断阀门，例如在仪表10确定发生紧急状况、燃气泄漏、故障状况或是仪表篡改/破坏的情况下。

作为一个关键功能，在针对该位置的燃气供应的付费不足、也就是很低或出现赤字的时候，该交互式计量系统的后端服务器100被适配成向处于特定位置的燃气仪表10发送一个OFF/停止命令。该功能提供了对于燃气仪表10的操作的即时直接和上位的控制。

所述零信用额或收支平衡存在一个余量或前述偏差，并且警报消息或阀门切断是据此实施的。所述余量是基于多个因素预先确定的，这其中包括客户的信誉或特性。由此，举例来说，在采取阀门切断操作之前可以为及时付费的客户或商业/工业机构给予相对较大的亏空余量(即透支限度)。

在本主题的交互式计量系统中，应该指出的是，燃气仪表10仅仅被配置成通过对照某个预设判据即警报和切断数额来追踪剩余信用额来监视燃气使用情况，并且将该使用情况(借助状态表)报告给后端服务器100，和/或在后端服务器100预先定义的状况中过量供应燃气或者尚未支付费用的时候切断其自己的阀门11。

优选地，后端服务器100还被编程成基于上传的仪表指数以及手头的数据来为每一个仪表MCU计算剩余信用额，以及在必要的时候调和仪表MCU中的数据，例如在上传的数值与在后端计算的数值之间存在差异的时候，其中作为示例，所述手头的数据可以是费率计划和过去的付费记录。通常，服务器100执行所有或者至少大多数的数据处理功能，并且主设备借助调度、命令、费率和交易表来控制仪表10的操作。在服务器100与仪表10之间可以很方便地借助双向无线通信信道来传递所有此类数据和控制表以及其他信号，由此将人员巡视的需要减至最小。

本系统设计的原理在于“智能后端轻健前端”，其中后端，即后端服务器/主设备100/101，负责的是对最重要的数据所进行的处理，并且预先定义了所有决策判据，相应地，其中前端，即仪表10，仅仅是在具有最低限度的照管和关注的情况下运作的。所有的定价和计费策略都是在后端服务器100上执行的，这样做将会方便更新费率，并且将会便于实施相对复杂的收费方案，例如多级费率，以便鼓励或劝阻使用超出与不同的步进率相关联的某些阈值或消耗范围的燃气的多级费率。由于软件升级通常仅限于主设备，因此，所述软件升级同样是非常便利的。

大多数的数据处理功能是由处于后端的服务器100处理的，而处于前端的仪表10则只负责执行操作，例如基于特定基础或者依照借助无线手段而从服务器100下载的调度和命令数据来执行仪表读数/检查以及阀门控制。

由于后端服务器以及主设备100/101能够基于从每一个仪表MCU上传的仪表指数来计算每一个仪表MCU内部的所有重要信息，因此，处于后端的数据被认为是决定性的，并且在后端与仪表(后者有可能是出现故障)之间的数据存在差异的情况下将会占优。

作为另一个小小的优点，费率修订可以直接生效或者在特定时间生效，并且可以直接适用于已支付信用额中的余额或未使用部分，也就是保存在仪表MCU中的剩余信用额。相应地，燃气是在消耗的时候而不是在付费的时候记账的，也就是说，只有在使用燃气的时候才会完成交易。这种布置提供了一个公平交易，并且避免客户在预见到价格上涨的时候囤积燃气。

在发生过期未付、紧急状况以及检测到故障信号的情况下，通过使用远程阀门控制功能，可以切断燃气供应并且在以后将之恢复。该切换操作可以由仪表MCU在所述逾期超出特定数量的时候自动执行，或者在后端通过手动决策来执行。

本发明主题的双向通信系统具有某些独有特征，即时数据被从燃气仪表10上传至后端服务器100(即后端局)。作为示例，如果因为逾期未支付费而自动切断仪表阀门，或者在仪表中检测到了故障状况，那么仪表状态将被立即送回至服务器100，以便及时得到关注。在安装之后，通过允许从后端局即时确认仪表控制单元(即MCU)已与系统成功连接，即时数据上传还有助于将仪表安装在供应位置。关于仪表的测试和验证可以在安装之后就地实施。

在上述实施例中，燃气是通过客户预先付费而被支付的，其中所述预付费是在使用前付费方案中为以后使用燃气进行的付费。

在不同的实施例中，应该理解的是，本主题的交互式计量系统同样适用于使用后付费方案，其中客户的付费是为先前的燃气供应支付的费用。基于所描述的实施例，一种可能的实施方式是为所涉及的仪表MCU分配一个未支付的特定信贷点(等价于与信用卡关联的信用额度)，以便在供应燃气的时候与仪表指数或剩余信贷点比较，其中所述信贷点代表的是在没有预先付费的情况下可供消耗的一定燃气容积。之后，一般来说，当所分配的燃气容积用尽或者剩余信贷点耗尽的时候，这时将会需要进行付费。另一种类似的实施方式同样基于所描述的实施例，那就是将某个“账户透支”信用额度分配给仪表MCU，其中在所述信用额度以内，剩余信贷点可以在需要付费之前超出零信用额或是达到收支平衡。

值得一提的是，以上描述的各种判据(例如相对于警报数额及切断数额的剩余信用额)既可以像所描述的实施例中那样直接表述成是所支付的货币值或单位(也就是以美元为单位)，也可以依照所提供的产品的单位量度来表述(与仪表指数的情形中相同)，其中所述单位量度可以通过将付费与单位价格相除来计算。使用货币单位具有一个很特别的优点，那就是如果改变费率或者使用等级费率，则显示在仪表10上的数据是不需要重新计算的，并且是直接从所进行的付费或是剩余的付费余额中读出的。

可以想到的是，除了这里描述的燃气之外，本主题的交互式计量系统可以应用于所有类型的公用事业产品，例如水和电。无论是否用于燃气，仪表10都可以采用任何适当的类型，例如隔板型、旋转型、涡轮型以及微电机型。相关的仪表指数接口可以由舌簧开关或光线路等等来提供。

本发明仅仅是举例给出的，在不脱离附加权利要求规定的发明范围的情况下，本领域技术人员可以对所描述的实施例进行其他各种修改和/或变更。

Claims (17)

1.一种用于供应水、燃气或电的公用事业产品的交互式计量系统，包括：

后端服务器；

与后端服务器相关联的后端通信设备；以及

位于所述产品所供应至的分开的位置的多个仪表，每一个仪表都包括：借助双向无线通信系统来与后端通信设备进行通信的本地通信设备，依照所述供应产品数量来提供仪表指数的计量设备，用于启用或停止供应所述产品的开/关设备，以及用于操作的控制单元；

处于每一个位置的仪表的控制单元被适配成在预定时间借助双向无线通信系统来向后端服务器发送所述仪表指数；

后端服务器被适配成借助双向通信系统来向处于任何一个位置的仪表发送停止命令，以便在任何时候操作相关联的开/关设备来停止向该位置供应所述产品；

其特征在于：该后端服务器被适配成处理针对向所述任何一个位置供应所述产品所进行的付费，基于所述付费来确定信用额，然后借助双向无线通信系统来将所述信用额传送到相关位置的仪表；以及

处于相关位置的仪表的控制单元被适配成借助双向无线通信系统来接收以及在充值时更新来自后端服务器的信用额、在供应所述产品的时候监视所述信用额与所述供应产品数量之一的变化，以及在信用额与所述供应产品数量中的所述一个与指示出信用额和所述供应产品数量间的平衡的基准达到了预定偏差的时候执行一个功能。

2.如权利要求1所述的交互式计量系统，其特征在于：所述预定时间包括在由后端服务器借助双向无线通信系统发送至一个或多个相关仪表的时间命令中指定的固定时间。

3.如权利要求1所述的交互式计量系统，其特征在于：后端服务器被适配成在任何时间借助双向无线通信系统来向处于任一位置的仪表发送读取命令，并且作为响应，处于该位置的仪表的控制单元被适配成借助双向无线通信系统来将相关联的仪表指数发送到后端服务器。

4.如权利要求1所述的交互式计量系统，其特征在于：后端服务器被适配成在关于该位置的所述产品供应的付费不足的时候向处于该位置的仪表发送所述停止命令。

5.如权利要求1所述的交互式计量系统，其特征在于：所述信用额被表述成是货币支付额。

6.如权利要求5所述的交互式计量系统，其特征在于：所述功能包括借助双向无线通信系统来向后端服务器发送一个信号，以便请求后端服务器警告相关联的客户。

7.如权利要求1所述的交互式计量系统，其特征在于：控制单元被适配成监视信用额的变化，并且所述基准是零信用额。

8.如权利要求7所述的交互式计量系统，其特征在于：所述预定偏差是一个正值，其中所述信用额大于所述零信用额。

9.如权利要求8所述的交互式计量系统，其特征在于：该功能包括：在信用额相对于仪表指数变得不足或者仪表指数相对于信用额变得过多时候，通过操作开/关设备来停止供应所述产品。

10.如权利要求9所述的交互式计量系统，其特征在于：处于相关位置的仪表的控制单元被适配成：在信用额与零信用额偏差预定数量的时候，通过操作开/关设备来停止供应所述产品。

11.如权利要求10所述的交互式计量系统，其特征在于：该预定数量是一个负值，其中所述信用额小于零信用额。

12.如权利要求1-11中任何一项所述的交互式计量系统，其特征在于：所述付费是为以后供应所述产品所进行的付费。

13.如权利要求1-11中任何一项所述的交互式计量系统，其特征在于：所述付费是为先前供应所述产品所进行付费。

14.如权利要求1-11中任何一项所述的交互式计量系统，其特征在于：每一个仪表的控制单元都被适配成在向相关位置供应所述产品的同时，随着信用额的降低而对照至少一个基准来监视信用额。

15.如权利要求1-11中任何一项所述的交互式计量系统，其特征在于：每一个仪表的开/关设备被适配成：只有一旦借助双向无线通信系统接收到来自后端服务器的启用命令以及随后接收到仪表上的手动操作，才恢复向相关位置供应所述产品。

16.如权利要求1-11中任何一项所述的交互式计量系统，其特征在于：每一个仪表的控制单元被适配成：借助双向无线通信系统来向后端服务器发送数据，该数据包括仪表指数、剩余信用额、开/关设备状态、电池电平以及仪表篡改报告中的至少一项。

17.如权利要求1-11中任何一项所述的交互式计量系统，其特征在于：每一个仪表的控制单元都被适配成预备一个借助双向无线通信系统发送至后端服务器的事件日志。