CN104864928B - 流体流量记录装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种流体流量记录装置及方法。其中所述装置包括：流量检测器、存储器、微控制器以及电力产生器。流量检测器，设置于流体提供器的供应管中。当供应管中的流体流动时，电力产生器利用流体的流动产生供应电力，并供给供应电力至流量检测器、存储器及微控制器。当流量检测器检测流体流动时，流量检测器检测供应管输出的流体的流量得到检测值。微控制器接收检测值，将检测值写入存储器或将检测值转换为流量值，并将流量值写入存储器中。
Description
技术领域
本发明是有关于一种流体流量记录装置及方法，尤其是一种利用流体流动产生的电力作为电力供给的流体流量记录装置及方法。
背景技术
小至每个人的住家，大至各种大型的建筑物，用以测量流体流量的水表、瓦斯表等流体量表被广泛的使用于一般人的生活中。而同样作为流体流量测量的智能测量表(Smartmeter)最近则逐渐的受到大家的注意。智能测量表一开始被应用于电表上，尔后亦发展为应用于水、瓦斯等流体的流量测量。但不同于电力的测量，智能测量表用于流体的测量时则需要额外的注意电力消耗的问题。另外，水表以及瓦斯表的测量的持续时间非常的长，电池的供电则有限。而当电池的电力耗尽，上述的智能测量表则可能于停止运作时同时切断了水，或是瓦斯的供应，对于使用者的使用上可能造成极大的不便。
发明内容
本发明实施例提供一种流体流量记录装置及方法，可利用流体的流动产生的电力，作为流体流量记录装置的电力供给。
本发明一实施例的一种流体流量记录装置，包括：流量检测器、存储器、微控制器以及电力产生器。流量检测器，设置于流体提供器的供应管中；微控制器，耦接该流量检测器以及该存储器；以及电力产生器，设置于该供应管中并耦接至该流量检测器、该存储器以及该微控制器。当供应管中的流体流动时，电力产生器利用流体的流动产生供应电力，并供给供应电力至流量检测器、存储器及微控制器。当流量检测器检测流体流动时，流量检测器检测供应管输出的流体的流量得到检测值。微控制器接收检测值，微控制器将检测值写入存储器或将检测值转换为一流量值，并将流量值写入存储器中。
本发明实施例的一种流体流量记录方法，适用于设置于供应流体的一供应管中的流体流量记录装置，包括以下步骤。当流体流动时，接收经由流体流动而产生的供应电力。当接收供应电力时，检测流体的流量得到流量信息。将该流量信息存储至流体流量记录装置的存储器。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所绘示流体流量记录装置的装置方块图；
图2为根据本发明一实施例所绘示流体流量记录装置的装置方块图；
图3为根据本发明一实施例所绘示流体流量记录方法的方法步骤图。
符号说明：
10：流体流量记录装置
110：流体提供器
120：流量检测器
130：存储器
140：微控制器
150：电力产生器
160：电池模块
170：无线模块
SP、WP：供应电力
DV：检测值
HSP：高功率供应电力
FV：流量值
S301～S303：步骤
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
图1为根据本发明一实施例所绘示流体流量记录装置的装置方块图。请参照图1，流体流量记录装置10包括流量检测器120、存储器130、微控制器140以及电力产生器150。流量检测器120，可设置于流体提供器110的供应管中，其中流体提供器110可以供应管输出流体。微控制器140耦接流量检测器120以及存储器130。电力产生器150可设置于供应管中，并耦接至流量检测器120、存储器130以及微控制器140。
当流体提供器110的供应管中的流体流动时，电力产生器150可利用流体的流动产生供应电力SP，并供给供应电力至流量检测器120、存储器130以及微控制器140。当流量检测器120检测流体流动时，流量检测器120检测供应管输出的流体的流量得到流量信息例如检测值DV。以及，微控制器140接收检测值DV并将检测值DV写入存储器130，或将检测值DV转换为一流量值(例如图2中的流量值FV)，并将该流量值写入存储器130中。
其中，流量检测器120可为一流体流速计、一压力计、一流体密度检测计(例如可由一超音波传送器及接收器实现而成)或其他可检测流量、流速和/或压力的检测器，以直接或间接提供一流量信息，前述之间接提供流量信息例如可为提供一流体压力信息，使后端的处理单元可依据此信息取得流量信息。微控制器140可为一特殊用途的逻辑电路或是一集成电路，例如嵌入式控制器。而存储器130可为一非挥发性存储器(Non-volatilememory)。在一实施例中，此非挥发性存储器可为具有低操作电压、低电流或低功率消耗的非挥发性存储器，例如可为可变电阻式存储器(Resistive random-access memory,RRAM)、铁电随机存取存储器(Ferroelectric RAM,FeRAM)、磁阻随机存取存储器(MagnetoresistiveRAM,MRAM)、相变式随机存取存储器(Phase changeRAM,PRAM)、导通微通道存储器(Conductive bridge RAM,CBRAM)。
在本发明实施例中，流体流量记录装置10可通过流体(例如水、瓦斯)从流体提供器110的供应管输出时的流动产生供应电力，并通过此供应电力对流体的流量进行记录。这么一来，当流体流量记录装置10为一装设于建筑物内或家庭内的流体计量表，例如水表或是瓦斯表时，由于流量可持续的被记录，使用者不会因为流体流量记录装置10缺乏供应电力，而被中断了上述流体的供给。另外，经由流体流动所产生的电力，已足以驱动流量检测器120、存储器130以及微控制器140，使前述元件可以运作。例如，采用流体的流体转速计作为流量检测器120，以RRAM作为存储器130，以及用低启动电压的逻辑电路作为微控制器140，但本发明实施例并不限定于上述的实施方式。
图2为根据本发明一实施例所绘示流体流量记录装置的装置方块图。请参照图2，流体提供器110、流量检测器120、存储器130、微控制器140以及电力产生器150的耦接关系与图1所示实施例相同，在此则不赘述。在图2所示实施例中，流体流量记录装置10还包括了电池模块160以及无线模块170。
其中，电池模块160耦接流量检测器120、存储器130以及微控制器140，当电池模块160中的电量大于预设值(例如，一预设电压)时，电池模块160可供给高功率供应电力HSP至流量检测器120、存储器130以及微控制器140。在本发明一实施例中，当电池模块160的电量大于预设值并且接收一控制信号时，电池模块160方供给高功率供应电力HSP至流量检测器120、存储器130以及微控制器140。前述的控制信号例如可为使用者所操控产生的控制信号、无线模块170与外部电子装置建立连线时所接收到的控制信号，或是由微控制器140所产生的等。本发明实施例不以前述为限，本领域通常知识者可依实际需求自行设计适当的供电方式。
在本实施例中，微控制器140可具备了两种工作模式，一低供电模式以及一高供电模式。当微控制器140接收由电力产生器150所传送的供应电力SP时，微控制器140可设定工作模式为低供电模式。在低供电模式时，微控制器140可进行简单的运算动作，例如将从流量检测器120所检测得到的检测值DV写入存储器130中。
另一方面，当微控制器140接收由电池模块160所传送的高功率供应电力HSP时，微控制器140则可将工作模式设定为高供电模式。在高供电模式中，微控制器140则可即时地将从流量检测器120所得到的检测值DV转换为流量值FV。由于微控制器140所接收的检测值DV可能为单纯对应于流量检测器120的测量结果(例如，当流量检测器120为流体转速计时，检测值DV则可能包括模拟的一转速值以及对应前述转速的时间值等)，在高供电模式下，微控制器140则可支援足够的计算能力，将检测值DV中所对应的测量结果转换为对应的流体的流量值FV。本发明实施例并不以前述为限，在另一实施例中，微控制器140可在低供电模式下将检测值DV转换为流量值FV。无论是直接将前述的检测值DV存储至存储器130，或将检测值DV转换成流量值FV后再存储至存储器130，在进行存储前微控制器140可先将前述检测值DV值或流量值FV值先转换成一数字数据，再存储至存储器130。因此，流量检测器120或微控制器140可包括一模拟-数字转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)，前述的转换则可由流量检测器120或微控制器140所执行，本发明实施例并不限定于上述的设置。
其中，微控制器140可包含一数值转换单元/固件，以将检测值DV直接转换为流量值FV(例如微控制器中可存储一转换表，再通过查表方式对应转换)，亦可能根据多项参数配合检测值DV以运算产生对应的流体的流量值FV。这些参数可能包括在测量中可能具有的误差，例如，流体提供器110中供应管与流体之间的摩擦系数、电力产生器150所造成的动能损失以及电力产生器150的动能/电能转换系数等。在本发明其他实施例中，数值转换单元/固件/转换表可位于微控制器140外，并与微控制器140耦接，但本发明实施例并不以此为限。另一方面，若是在存储器130中存储着尚未被转换的检测值DV(例如，接收到高功率供应电力HSP之前检测得到的对应多个时间区间的检测值DV)时，微控制器140亦可在高供电模式时转换这些预先被存储于存储器130的检测值DV为流量值FV，可再根据需要分别存储，或是累计这些流量值FV。微控制器140累计这些流量值的情况例如，迭加目前由流量检测器120所接收的检测值DV所转换的流量值FV，或是将存储于存储器130的检测值DV所转换的流量值FV覆盖于原先存储于存储器130中的流量值FV之上，但本发明实施例对上述数据数值的处理并不限定。
电池模块160可以是一般的干电池，亦可以为充电电池等形式。在本发明的一实施例中，电池模块160为一太阳能电池。而在此实施例中的实施状况则为，当太阳能电池接受阳光的照射而产生足够电能(例如大于预设电压)时，电池模块160可供给高功率供应电力HSP，使得微控制器140可切换为高供电模式以进行上述的转换。而当阳光不足时，微控制器140则维持于低供电模式，当流体流动时，才对流体的流量进行记录。在其他实施例中，电池模块160可作为一备用电池，当电力产生器150异常时，可由电池模块160提供一电力(例如是供应电力SP或是高功率供应电力HSP)以让微控制器140及其他元件例如流量检测器等维持运作。
另一方面，无线模块170耦接至存储器130，当无线模块170以一无线连线方式连线至一外部装置时，无线模块170则可传送存储器130中存储的流量值FV或检测值DV至外部装置。此外部电子装置则可为一流量记录器，使得流体提供者例如自来水公司或是天然气公司可通过无线模块170来接收用户(即设置流体流量记录装置10的使用者)所使用的流量。无线连线方式则可为符合无线保真度(Wireless Fidelity,WiFi)、蓝牙(Bluetooth)、宽频分码多工(Wide band Code Division Multiple Access,WCDMA)、近场通信连线(NearField Communication,NFC)、无线射频辨识(Radio Frequency Identification,RFID)或长期演进技术(Long Term Evolution,LTE)等无线电信号标准的连线方式，根据实际实施方式而进行设置，本发明实施例并不限定于上述。
另一方面，在本发明一实施例中，无线模块170可连接至流量检测器120、存储器130以及微控制器140。无线模块170可通过无线连线方式从外部取得供应电力WP，并供给至微控制器140、存储器130以及流量检测器120，使相关元件可执行对应的运作。在一实施例中，微控制器140可于取得前述供应电力WP时，将工作模式设定为高供电模式。此无线供电的方式例如可通过近场通信连线(Near Field Communication,NFC)或无线射频辨识(Radio Frequency Identification,RFID)等方式达成，但本发明实施例并不限定于上述。
在本发明一实施例中，上述的无线方式为一NFC连线，而无线模块170则可为一NFC电路。在此实施例中，当外部装置欲与无线模块170连线时，外部装置可通过NFC连线提供一电力(例如为供应电力WP)以供给无线模块170，使得无线模块170可传送存储于存储器130中的流量值FV至外部装置，同时，此电力也可供应至流量检测器120、存储器130以及微控制器140。在此实施例中，电池模块160可选择性的被实施。在一实施例中，当电池模块160不被实施时，微控制器140则可在每次与外部装置通过NFC连线时才会切换为高供电模式，将存储于存储器130中的检测值DV转换成流量值FV。当流量值FV被产生后，无线模块170才会通过无线连线方式将流量值FV传送至外部装置。前述实施例中的无线模块可具有无线通信以及无线供电的功能，但本领域通常知识者可依实际需求选用适当的无线模块170。
而当无线模块170传送上述的流量值FV至外部装置后，无线模块170(或是微控制器140)则可将上述存储于存储器130的流量值FV归零。或是，在原先存储流量值FV外，另外重新存储一笔新的流量值FV，例如可加入一旗标，以标示原先存储的流量值FV已传送至外部装置。即，在存储器130中可存储有一笔每次查表(即，传送流量值FV至外部装置)后归零的流量值FV，以及另一笔持续累积的流量值FV，或是选择性的存储上述两者中之一，本发明实施例并不限定于数据的设置方式。
另外，除了上述的电池模块160外，无线模块170亦可选择性的被实施。举例来说，使用者可不通过无线传输的方式，而是通过其他有线的方式连接至存储器130并且存取上述的流量值FV，并可通过有线的方式传输电力至微控制器140，本发明实施例并不限定于上述的设置。
在本发明的另一实施例中，当上述的无线模块170为NFC标签(Tag)或RFID标签时，其中NFC标签或RFID标签中可具有一内部存储器。在此实施例中，可将存储器与前述内部存储器整合成一个存储器，用以存储前述的检测值DV或流量值FV。在另一实施例中，NFC标签或RFID标签中的内部存储器与存储器130亦可为两个独立的存储器，本领域通常知识者可依实际需求决定使用前述整合或独立设置的存储器。
在本发明的一实施例中，流体流量记录装置10则可还包括了一显示单元(未绘示)，当微控制器140判断累积的流量值FV大于一阈值(Threshold)时，微控制器140可于显示单元显示一警示信息，以提醒使用者目前的使用量(流体的流量)已超过预期。在本发明另一实施例中，流体流量记录装置10可被设置于一滤水器上。当微控制器140判断累积的流量值FV大于所设定的阈值时，微控制器140可于显示单元显示警示信息。当使用者看到/察觉到此警示信息时，便可知道已需更换滤芯，或是对滤水器进行清洗的动作等。
本发明实施例亦提供一种流体流量记录方法，可适用于以一供应管供应流体的一流体流量记录装置。图3为根据本发明一实施例所绘示流体流量记录方法的方法步骤图。请参照图3，首先在步骤S301时，也就是当流体流动时，接收经由流体流动而产生的供应电力。然后在步骤S302时，当接收供应电力时，检测流体的流量得到流量信息(例如，检测值)。接着在步骤S303时，将流量信息存储至流体流量记录装置的存储器。至于本方法的详细实施方式则可参考上述图1、图2的说明，在此则不赘述。
综上所述，本发明实施例提供了一种流体流量记录装置以及流体流量记录方法，可利用流体的流动所产生的电力来对流体流动的流量进行记录。其中，流体流量记录装置还可包括低供电模式以及高供电模式。低供电模式的供应电力来源可为上述由流体的流动所产生的电力。而高供电模式的供应电力则可来自电池(例如太阳电池)或是一外部装置(例如通过NFC供电)。在高供电模式时，则可将于低供电模式时对流量所记录的检测值转换为对应的流量值，以供查表或其他应用来使用。这么一来，流体流量记录装置即不会因为失去电力而使得对流体流量的记录中断，而需要中断流体的供应。另外，由于在记录当下可不需接收任何外部的电力，只需于记录后，或是查表之前再供给足够的电力即可转换得到流量值，亦增加了管理上的便利度。
Claims (17)
1.一种流体流量记录装置，其特征在于，所述装置包括：
一流量检测器，设置于一流体提供器的一供应管中；
一存储器；
一微控制器，耦接该流量检测器以及该存储器；
一电池模块，耦接该流量检测器、该存储器以及该微控制器；以及
一电力产生器，设置于该供应管中并耦接至该流量检测器、该存储器以及该微控制器，
其中，当该供应管中的一流体流动时，该电力产生器利用该流体的流动产生一供应电力，并供给该供应电力至该流量检测器、该存储器以及该微控制器；
当该流量检测器检测该流体流动时，该流量检测器检测该供应管输出的该流体的一流量得到一检测值；以及
该微控制器接收该检测值，其中该微控制器包括一低供电模式以及一高供电模式，该微控制器在该低供电模式时将该检测值写入该存储器，该微控制器在该高供电模式时将该检测值转换为一流量值，并将该流量值写入该存储器中，当该微控制器仅接收到该电力产生器利用该流体的流动所产生的该供应电力时，该微控制器进入该低供电模式；当该电池模块的一电量大于一预设值或该电力产生器无法提供该供应电力时，供给电力至该流量检测器、该存储器以及该微控制器，其中该微控制器进入该高供电模式。
2.如权利要求1所述的流体流量记录装置，其特征在于，该微控制器包括一数值转换单元，该微控制器进入该高供电模式时，通过一查表方式将该检测值转换为该流量值。
3.如权利要求1所述的流体流量记录装置，其特征在于，当该微控制器进入该高供电模式，并且该流量检测器检测该流体流动时，该微控制器从该流量检测器接收该检测值，转换该检测值并写入该存储器；以及
当该微控制器进入该高供电模式，并且该存储器中存储有该检测值时，该微控制器读出该检测值，转换该检测值为该流量值，并且将该流量值写入该存储器。
4.如权利要求1所述的流体流量记录装置，其特征在于，该微控制器根据多个参数转换该检测值为该流量值，其中所述参数包括该供应管与该流体之间的一摩擦系数以及该电力产生器的动能/电能转换系数。
5.如权利要求1所述的流体流量记录装置，其特征在于，该电池为一太阳能电池。
6.如权利要求1所述的流体流量记录装置，其特征在于，所述的流体流量记录装置还包括：
一无线模块，耦接至该存储器，当该无线模块以一无线连线方式连线至一外部装置时，该无线模块传送该存储器中存储的该流量值或该检测值至该外部装置。
7.如权利要求6所述的流体流量记录装置，其特征在于，该无线连线方式符合无线保真度标准、蓝牙标准、宽频分码多工标准、近场通信连线标准、无线射频辨识标准或长期演进技术标准。
8.如权利要求6所述的流体流量记录装置，其特征在于，该无线模块还耦接至该流量检测器以及该微控制器；以及
当该无线模块以该无线连线方式连线至该外部装置时，该无线模块从该外部装置接收电力，并供电至该流量检测器、该存储器以及该微控制器。
9.如权利要求1所述的流体流量记录装置，其特征在于，所述的流体流量记录装置还包括：
一显示单元，耦接该微控制器，
其中，当该微控制器判断该流量值大于一阈值时，该微控制器控制该显示单元显示一警示信息。
10.如权利要求1所述的流体流量记录装置，其特征在于，该存储器为具有低操作电压、低电流或低功率消耗特性的一非挥发性存储器。
11.如权利要求1所述的流体流量记录装置，其特征在于，该存储器为一可变电阻式存储器、一铁电随机存取存储器、一磁阻随机存取存储器、一相变式随机存取存储器或一导通微通道存储器。
12.一种流体流量记录方法，适用于设置于供应一流体的一供应管中的一流体流量记录装置，其特征在于，所述方法包括：
当该流体流动时，接收经由该流体流动而产生的一供应电力；
当接收该供应电力时，检测该流体的一流量得到一检测值；以及
在该流体流量记录装置的一微控制器于一低供电模式时，将该检测值写入该流体流量记录装置的一存储器，在该微控制器于一高供电模式时，将该检测值转换为一流量值，并将该流量值写入该存储器中；其中，当仅有利用该流体的流动所产生的该供应电力时，该微控制器进入低供电模式；当从一电池模块接收高功率供应电力时，该微控制器进入该高供电模式。
13.如权利要求12所述的流体流量记录方法，其特征在于，转换该检测值为该流量值的步骤还包括：
当该微控制器于该高供电模式，并且该存储器中存储有该检测值时，读出该检测值，转换该检测值为该流量值，并且将该流量值写入该存储器。
14.如权利要求12所述的流体流量记录方法，其特征在于，转换该检测值为该流量值的步骤还包括：
根据多个参数转换该检测值为该流量值，其中所述参数包括该供应管与该流体之间的一摩擦系数以及该供应电力的动能/电能转换系数。
15.如权利要求12所述的流体流量记录方法，其特征在于，所述流体流量记录方法还包括：
以一无线连线方式无线地连线至一外部装置；
传送该存储器中存储的该流量信息至该外部装置。
16.如权利要求12所述的流体流量记录方法，其特征在于，所述流体流量记录方法还包括：
通过无线供电的方式由一外部装置接收电力。
17.如权利要求12所述的流体流量记录方法，其特征在于，所述流体流量记录方法还包括：
其中，当判断该流量值大于一阈值时，控制一显示单元显示一警示信息。
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