CN105139531A - 具有阶梯计价功能的物联网智能水表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有阶梯计价功能的物联网智能水表，属一种水表，包括阶梯计价主控制模块、无线通信模块、时钟芯片与水流量测量装置，所述阶梯计价主控制模块分别与无线通信模块、时钟芯片、水流量测量装置相连接，所述阶梯计价主控制模块包括处理器与存储器，所述处理器与存储器相连接；所述无线通信模块还接入物联网，用于将控制端传输的价格方案指令传输至处理器；表端在与控制端进行通信的过程同时与控制端进行时间同步，进而使表端始终与控制端的时间保持一致，避免两者出现时间偏差，导致计价及调价不统一；亦可根据价格方案中的周期结束时间判断是否应当结束当前周期，除时间同步外，整个过程均在表端完成。

Description

具有阶梯计价功能的物联网智能水表

技术领域

本发明涉及一种水表，更具体的说，本发明主要涉及一种具有阶梯计价功能的物联网智能水表。

背景技术

随着社会的发展，自来水的使用需求逐年增加，为响应国家发改委对能源价格方案的统一部署，部分自来水公司将对终端水表实行阶梯价格计费的运营方式，但目前主流的智能水表均不具备阶梯计价的功能，市面上的部分类似产品由于表端的时间与控制端存在差异，在计价过程中无法实行统一的价格阶梯调整及价格方案调整，从而造成自来水公司运营过程中存在计费不一致的问题，因而有必要针对现有的主流智能水表的功能进行研究和改进。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种具有阶梯计价功能的物联网智能水表，以期望解决现有技术中物联网智能水表不具备阶梯计价的功能，类似产品表端的时间与控制端存在差异，造成计价及调价不统一等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明的所提供的一种具有阶梯计价功能的物联网智能水表，包括阶梯计价主控制模块、无线通信模块、时钟芯片与水流量测量装置，所述阶梯计价主控制模块分别与无线通信模块、时钟芯片、水流量测量装置相连接，所述阶梯计价主控制模块包括处理器与存储器，所述处理器与存储器相连接；所述无线通信模块通过物联网接入控制端，用于通过物联网接收控制端的价格方案指令并传输至处理器；所述水流量测量装置用于将水流计数结果传输至处理器；由处理器根据价格方案中的周期持续时间，记录周期持续时间内的累计用水量并存储至存储器中；所述处理器用于将价格方案指令中的价格方案存储至存储器中，并可由处理器将时钟芯片的时钟信息与控制端的时间进行同步，使时钟芯片的时间与控制端的时间保持一致；按照价格方案中的初始价格阶梯对计数结果进行价格计算；且处理器还读取存储器中周期持续时间内的累计用水量，与初始价格阶梯的上限值进行比较，判断当前周期持续时间内的累计用水量是否达到初始价格阶梯的上限，如判断结果为是，则按照价格方案中的下一价格阶梯对计数结果进行价格计算，反之则继续按照当前价格阶梯对计数结果进行价格计算；所述处理器还用于根据时钟芯片中的时间判断当前时间是否与价格方案中的周期结束时间相同，如判断结果为是，则认为当前周期结束，将存储器中周期持续时间内的累计用水量清零，且复位到价格方案的初始价格阶梯对计数结果进行价格计算；反之则继续按当前价格阶梯对计数结果进行价格计算。

作为优选，进一步的技术方案是：所述的无线通信模块通过Wifi信号、GPRS信号、Zigbee信号当中的任意一种接入物联网。

更进一步的技术方案是：所述价格方案包括当前价格方案和新价格方案，所述当前价格方案与新价格方案均由处理器分别存储至存储器，用于由处理器读取新价格方案的执行时间，与时钟芯片中的当前时间进行比较，判断当前时间是否满足新价格方案的执行时间，如判断结果为是，则将当前价格方案替换为新价格方案并执行，反之则继续执行当前价格方案。

更进一步的技术方案是：所述存储器中还存储有充值量数据，用于由处理器按照当前价格阶梯对计数结果进行价格计算，得到计算结果后，将计算结果的值从存储器中的充值量数据中扣除。

更进一步的技术方案是：所述阶梯计价主控制模块中的处理器还接入显示器，用于由处理器同时记录所有累计用水量与周期持续时间内的累计用水量并存储至存储器，并由处理器从存储器中读取所有累计用水量与周期持续时间内的累计用水量，通过显示器显示。

更进一步的技术方案是：所述处理器判断当前周期是否结束为：首先根据时钟芯片中的时间判断当前日是否是与当前价格方案中的周期起始日相同，如判断结果为否，则继续按当前价格阶梯对计数结果进行价格计算，反之则通过下式继续判断是否满足周期起始月的条件：

mod(m+12-M,T)＝0

上式中，mod为求余函数，M为当前价格方案的任一周期起始月，m为时钟芯片的时间中的当前月份，T为当前价格方案中的周期持续时间，且T为12的约数，当上式成立时，则认为周期结束，反之则继续按当前价格阶梯对计数结果进行价格计算。

更进一步的技术方案是：所述价格方案指令中还包括时钟信息，用于由处理器将时钟信息同步至时钟芯片。

更进一步的技术方案是：处理器将时钟芯片的时钟信息与控制端的时间进行同步的方式为由控制端定期向物联网中的数据集中器发送时钟同步指令，由数据集中器按照当前时钟信息为起点继续运行时间，并定期向无线通信模块发送时钟同步指令，由处理器将时钟同步指令中的时钟信息同步至时钟芯片。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：表端在与控制端进行通信的过程同时与控制端进行时间同步，进而使表端始终与控制端的时间保持一致，避免两者出现时间偏差，导致计价及调价不统一；并且价格方案中设置有多个价格阶梯，可通过表端处理器根据周期持续时间内的累计用水量，实时判断是否启动下一个价格阶梯进行计费，亦可根据价格方案中的周期结束时间判断是否应当结束当前周期，除时间同步外，整个过程均在表端完成；同时本发明所提供的一种具有阶梯计价功能的物联网智能水表结构简单，在实现阶梯计价的同时，也保证了表端与控制端之间时间的一致性，且可基于现有的智能水表进行改进，应用范围广阔。

附图说明

图1为用于说明本发明一个实施例的智能水表结构示意框图；

图2为用于说明本发明一个实施例的物联网结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

参考图1所示，本发明的一个实施例是一种具有阶梯计价功能的物联网智能水表，该智能水表包括阶梯计价主控制模块、无线通信模块、时钟芯片与水流量测量装置，其中阶梯计价主控制模块分别与无线通信模块、时钟芯片、水流量测量装置相连接，所述阶梯计价主控制模块包括处理器与存储器，所述处理器与存储器相连接；

不仅如此，前述的所述无线通信模块还通过物联网接入控制端，用于通过物联网接收控制端的价格方案指令并传输至处理器；实际应用中，无线通信模块可通过Wifi信号、GPRS信号、Zigbee信号等方式接入物联网，进而接收物联网中来自于控制端的价格方案指令及必要的其它指令。

上述水流量测量装置用于将水流计数结果传输至处理器；由处理器根据价格方案中的周期持续时间，记录周期持续时间内的累计用水量并存储至存储器中；前述的水流量测量装置可安装在水管的内部，通过水流量测量装置的采集端采集水管内水流的流速进行电子计数；

上述处理器为阶梯计价主控制模块中的核心部件，用于将价格方案指令中的价格方案存储至存储器中，并可将时钟芯片的时钟信息与控制端的时间进行同步，使时钟芯片的时间与控制端的时间保持一致；并且处理器按照价格方案中的初始价格阶梯对计数结果进行价格计算；且处理器还读取存储器中周期持续时间内的累计用水量，与初始价格阶梯的上限值进行比较，判断当前周期持续时间内的累计用水量是否达到初始价格阶梯的上限，如判断结果为是，则按照价格方案中的下一价格阶梯对计数结果进行价格计算，反之则继续按照当前价格阶梯对计数结果进行价格计算；而前述处理器读取周期持续时间内的累计用水量的实际一般选择在周期持续时间内的累计用水量达到整数时进行；在本实施例中，前述的价格阶梯可理解为每吨自来水的单价，一个价格方案中包含多个不同的价格阶梯(1阶、2阶、3阶……N阶)以及计价周期的开始时间与周期持续时间，不同的价格阶梯即不同的自来水计费单价，而每个单价均设有一个上限值，用于作为多个计费单价的切换条件，录入当X元/吨的自来水使用达到50吨时，从51吨自来水的使用量开始按照Y元/吨的单价进行价格计算，一般情况下，X＜Y，即周期持续时间内，使用的自来水量越多，自来水计费的单价就越高。

上述的周期持续时间以月为单位，0表示1年，月可以为1、2、3、4、6、12；周期的开始时间包括周期起始月与周期起始日，周期起始月以0开始，0表示1月，1表示2月，以此类推，11表示12月；周期起始日以0开始，0表1日，以此类推，可设置月末，月末默认值31。

除此之外，上述处理器还用于根据时钟芯片中的时间判断当前时间是否与价格方案中的周期结束时间相同，如判断结果为是，则认为当前周期结束，将存储器中周期持续时间内的累计用水量清零，且复位到价格方案的初始价格阶梯对计数结果进行价格计算；反之则继续按当前价格阶梯对计数结果进行价格计算。前述的周期结束时间是指周期开始时间加上周期持续时间；例如周期的开始时间为2015年8月1日，周期结束时间为周期开始的12个月之后，即周期结束的时间应当为2016年8月1日，当前述的时间到达后，即复位到初始的价格阶梯的价格单价，对自来水的使用进行计费，开始下一个周期的循环。

对于处理器对判断价格方案的周期是否结束，发明人考虑到实际使用中可能会出现周期持续时间跨自然年度的情况，为避免周期持续时间跨自然年度的情况导致处理器无法识别，保证周期是否结束判断的准确性；发明人对此做了进一步的研究，即在在发明用于解决技术问题更为优选的一个实施例中，处理器判断当前周期是否结束为：

首先根据时钟芯片中的时间判断当前日是否是与当前价格方案中的周期起始日相同；如判断结果为否，则继续按当前价格阶梯对计数结果进行价格计算，反之则通过下式继续判断是否满足周期起始月的条件：

mod(m+12-M,T)＝0

上式中，mod为求余函数，M为当前价格方案的任一周期起始月，m为时钟芯片的时间中的当前月份，T为当前价格方案中的周期持续时间，且T为12的约数(即T的值只能是1、2、3、4、6、12)，并以月为单位，当上式成立时，则认为周期结束，反之则继续按当前价格阶梯对计数结果进行价格计算。具体来说上述公式应理解为是当前月份加12减去周期起始月份再除以周期持续时间的月份，如能够整除(余数为0)，则说明公式成立；并且上述公式也可理解为当前月份加12再除以周期持续时间的月份，当得到的余数等于周期起始月份时，则说明公式成立，当前周期应当结束；通过前述的方法，即便价格方案中周期的持续时间跨自然年度，也能通过上述公式精确计算出当前周期是否应当结束。

在本实施例中，表端在与控制端进行通信的过程同时与控制端进行时间同步，进而使表端始终与控制端的时间保持一致，避免两者出现时间偏差，导致计价及调价不统一；并且价格方案中设置有多个价格阶梯，可通过表端处理器根据周期持续时间内的累计用水量，实时判断是否启动下一个价格阶梯进行计费，亦可根据价格方案中的周期结束时间判断是否应当结束当前周期，除时间同步外，整个过程均在表端完成；并且本发明在实现阶梯计价的同时，也保证了表端与控制端之间时间的一致性，且可基于现有的智能水表进行改进，应用范围广阔。

根据本发明的另一实施例，为方便自来水公司进行实时调价，前述的价格方案中可以包含多套价格方案，即每套价格方案中均包含价格阶梯以及计价周期的开始时间与周期持续时间；具体来说，价格方案中包括当前价格方案和新价格方案，所述当前价格方案与新价格方案均由处理器分别存储至存储器，用于由处理器读取新价格方案的执行时间，与时钟芯片中的当前时间进行比较，判断当前时间是否满足新价格方案的执行时间(例如执行时间的年月日与当前时间的年月日相同，或者执行时间的年月日在当前时间的年月日之前的情况)，如判断结果为是，则将当前价格方案替换为新价格方案并执行，反之则继续执行当前价格方案。

进一步的，上述存储器中还存储有充值量数据，用于由处理器按照当前价格阶梯对计数结果进行价格计算，得到计算结果后，将计算结果的值从存储器中的充值量数据中扣除。并且为便于用户查看当前用水量与累计用水量，还可在上述的智能水表中增设显示器，并将上述阶梯计价主控制模块中的处理器接入显示器，用于由处理器同时记录所有累计用水量与周期持续时间内的累计用水量并存储至存储器，并由处理器从存储器中读取所有累计用水量与周期持续时间内的累计用水量，输出至显示器进行显示。

正如本上述实施例所提到的，阶梯计价实现的关键为如何保证表端与控制端的时间一致，否则即便如上述设置价格方案及其内部的价格阶梯与周期持续时间，也难以使自来水公司对终端的智能水表阶梯计价进行统一有效的管理，因此对于表端与控制端时间同步的问题，发明人做了诸多的尝试，并提出了如下的几个优选方式，用以对表端与终端的时间进行同步：

一方面，可将控制端的时钟信息直接集成在价格方案指令中，当控制端向表端发送价格方案指令时，即可使两者进行一次时间同步。具体为无线通信模块通过物联网接收控制端的价格方案指令并传输至阶梯计价主控制模块内的处理器，前述的物联网为数据采集器与接入互联网的数据集中器组成，并且前述价格方案指令中需设置时钟信息，用于由处理器在读取指令中的价格方案时，同时读取指令中的时钟信息，并将时钟信息同步至时钟芯片，更新时钟芯片内的当前时间。

另一方面，控制端并非短时间内多次向表端发送价格方案指令，如长期不进行控制端与表端的时钟同步，易造成表端与控制端之间的时间出现偏差，因此在控制端不向表端发送价格方案指令时，也有必要定期的对终端的智能水表进行时钟同步。具体为处理器将时钟芯片的时钟信息与控制端的时间进行同步的具体方式为：由控制端定期向分别与多个物联网智能水表相连的数据集中器发送时钟同步指令，数据集中器按照同步时间为起点继续运行时间，并定期通过数据采集器向终端智能水表的无线通信模块发送时钟同步指令，也可以由阶梯计价主控制模块中的处理器定期主动通过无线通信模块向远程的数据集中器获取当前时钟信息，并将时钟信息同步至时钟芯片。

同时为保证时钟芯片的准确，通过校准频率的提高来提升时钟芯片的准确性，并且按照上述的方式，时钟信息可由年、月、日组成，根据实际需求，也可将该时钟信息精确到时、分、秒、毫秒。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (8)

1.一种具有阶梯计价功能的物联网智能水表，包括阶梯计价主控制模块、无线通信模块、时钟芯片与水流量测量装置，其特征在于：所述阶梯计价主控制模块分别与无线通信模块、时钟芯片、水流量测量装置相连接，所述阶梯计价主控制模块包括处理器与存储器，所述处理器与存储器相连接；所述无线通信模块通过物联网接入控制端，用于通过物联网接收控制端的价格方案指令并传输至处理器；所述水流量测量装置用于将水流计数结果传输至处理器；由处理器根据价格方案中的周期持续时间，记录周期持续时间内的累计用水量并存储至存储器中；

所述处理器用于将价格方案指令中的价格方案存储至存储器中，并可由处理器将时钟芯片的时钟信息与控制端的时间进行同步，使时钟芯片的时间与控制端的时间保持一致；按照价格方案中的初始价格阶梯对计数结果进行价格计算；且处理器还读取存储器中周期持续时间内的累计用水量，与初始价格阶梯的上限值进行比较，判断当前周期持续时间内的累计用水量是否达到初始价格阶梯的上限，如判断结果为是，则按照价格方案中的下一价格阶梯对计数结果进行价格计算，反之则继续按照当前价格阶梯对计数结果进行价格计算；

所述处理器还用于根据时钟芯片中的时间判断当前时间是否与价格方案中的周期结束时间相同，如判断结果为是，则认为当前周期结束，将存储器中周期持续时间内的累计用水量清零，且复位到价格方案的初始价格阶梯对计数结果进行价格计算；反之则继续按当前价格阶梯对计数结果进行价格计算。

2.根据权利要求1所述的具有阶梯计价功能的物联网智能水表，其特征在于：所述的无线通信模块通过Wifi信号、GPRS信号、Zigbee信号当中的任意一种接入物联网。

3.根据权利要求1所述的具有阶梯计价功能的物联网智能水表，其特征在于：所述价格方案包括当前价格方案和新价格方案，所述当前价格方案与新价格方案均由处理器分别存储至存储器，用于由处理器读取新价格方案的执行时间，与时钟芯片中的当前时间进行比较，判断当前时间是否满足新价格方案的执行时间，如判断结果为是，则将当前价格方案替换为新价格方案并执行，反之则继续执行当前价格方案。

4.根据权利要求1所述的具有阶梯计价功能的物联网智能水表，其特征在于：所述存储器中还存储有充值量数据，用于由处理器按照当前价格阶梯对计数结果进行价格计算，得到计算结果后，将计算结果的值从存储器中的充值量数据中扣除。

5.根据权利要求1或4所述的具有阶梯计价功能的物联网智能水表，其特征在于：所述阶梯计价主控制模块中的处理器还接入显示器，用于由处理器同时记录所有累计用水量与周期持续时间内的累计用水量并存储至存储器，并由处理器从存储器中读取所有累计用水量与周期持续时间内的累计用水量，通过显示器显示。

6.根据权利要求1或3所述的具有阶梯计价功能的物联网智能水表，其特征在于所述处理器判断当前周期是否结束为：首先根据时钟芯片中的时间判断当前日是否是与当前价格方案中的周期起始日相同，如判断结果为否，则继续按当前价格阶梯对计数结果进行价格计算，反之则通过下式继续判断是否满足周期起始月的条件：

mod(m+12-M,T)＝0

上式中，mod为求余函数，M为当前价格方案的任一周期起始月，m为时钟芯片的时间中的当前月份，T为当前价格方案中的周期持续时间，且T为12的约数，当上式成立时，则认为周期结束，反之则继续按当前价格阶梯对计数结果进行价格计算。

7.根据权利要求1所述的具有阶梯计价功能的物联网智能水表，其特征在于：所述价格方案指令中还包括时钟信息，用于由处理器将时钟信息同步至时钟芯片。

8.根据权利要求1所述的具有阶梯计价功能的物联网智能水表，其特征在于：所述处理器将时钟芯片的时钟信息与控制端的时间进行同步的方式为：由控制端定期向物联网中的数据集中器发送时钟同步指令，由数据集中器按照当前时钟信息为起点继续运行时间，并定期向无线通信模块发送时钟同步指令，由处理器将时钟同步指令中的时钟信息同步至时钟芯片。