CN105318926A - 光电直读远传水表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电直读远传水表，包括供电控制器、供电芯片、光电直读远传水表、直读处理器、摄像头、振动马达、漫反射层和漫反射层驱动机构；抄表状态时供电，待机状态时不供电；存在气泡时启动振动马达，存在反光时展开漫反射层。本发明具有“瞬间供电读表”功能，表具平时无需供电，仅在抄表时才对表具进行供电，降低了表具功耗。在图像识别到有气泡存在时自动启动振动马达，抗气泡干扰效果明显，提高了表具读数准确度和可靠性。当检测到强光干扰时，由驱动机构驱动漫反射层展开以解决反光障碍，保障表具即使在阳光直射环境下，读数也准确可靠。

Description

光电直读远传水表

技术领域

本发明涉及一种光电直读水表，特别是涉及一种光电直读远传水表。

背景技术

光电直读水表是在普通水表的计数器字轮印刷0-9位置的外缘印刷特定标记，在其外围固定光电传感器及相关电路。外部供电读表时，通过光电传感器判断特定标记“有”和“无”的状态。光电直读远传水表通过对字轮建立数学模型，经过组合计算，从中求出唯一正确的解，然后再在字轮0-9的相应位置上按照数学规律印刷特定的标记，在其周围按照数学规律再安装固定光电传感器，这样就把一个数学问题通过电子电路方法来实现。同时考虑各种冗错、纠错的算法，就可以得出唯一正确的解——即字轮上的唯一数据。目前采用这种方式的直读表主要有光电对射（透射）式和光电反射式两种，主要的区别在于机械结构和数学算法的不同。光电对射（透射）式技术只能应用于干式水表，而光电反射式技术不仅可以应用于干式水表，而且可以应用于液封式水表。

光电直读远传水表的特点是：1)、直接读取表具的计数器码盘数字即“窗口值”，表内无需设置表底数、表常数等参数，无需存储数据，不存在累计误差，真正实现了“读表”，结束了累计脉冲、换算数值的历史。直读表具电子部分与表具内的计数器等装置完全分离、没有机械接触，不影响计量精度。2)、直读远传表直接传送数据，而非脉冲信号。它不仅不受机械震动影响，同时对电磁干扰也具有极高的抗干扰性，所以在复杂的使用环境下能稳定、准确、可靠地实现计量。3)、由于直读远传表采集的是机械计数器字轮的位置（而非脉冲），因此表具发生倒转情况时，抄表数据仍然与一次表具的读数保持一致。

然而，传统光电直读远传水表存在以下缺陷：（1）并未考虑“瞬间供电读表”设计，光电传感器持续通电，功耗高且直接限制了光电传感器的使用寿命。（2）湿式水表液封盒中容易产生气泡，尤其是在编码条上或编码槽中存在气泡时，光发射管发出的光线通过时容易产生折射等现象，使照射到光敏接收管的光强度降低，使得光敏接收管的感应电流降低，造成传感器编码错误，导致由于气泡干扰产生的读数错误；针对气泡干扰，目前业界还没有有效的方法，由于气泡干扰的限制，使得光电直读湿式水表的推广存在很大瓶颈。（3）在阳光直射环境下读数会出现很大误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的光电直读远传水表，表具平时无需供电，仅在抄表时才对表具进行供电；通过硬件辅助和软件处理，抗气泡干扰效果明显；可防强光干扰，即使在阳光直射环境下读数也准确可靠。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：光电直读远传水表，包括供电控制器、供电芯片、光电直读远传水表、直读处理器、摄像头、振动马达、漫反射层和漫反射层驱动机构；

供电控制器的控制信号输出端与供电芯片的使能端相连，供电芯片的电能输出端与光电直读远传水表的电源端相连，光电直读远传水表输出其抄表状态信息，供电控制器的采样信号输入端与光电直读远传水表的抄表状态输出端连接；所述的供电控制器中设置有抄表状态识别模块、瞬间供电控制模块和控制信号生成模块，抄表状态识别模块用于根据采集到的抄表状态数据判断光电直读远传水表的工作状态是抄表状态还是待机状态；瞬间供电控制模块用于根据光电直读远传水表的工作状态生成相应控制信号以驱动供电芯片，当光电直读远传水表的工作状态为抄表状态时，控制信号生成模块生成供电控制信号控制供电芯片给光电直读远传水表供电，当光电直读远传水表的工作状态为待机状态时，控制信号生成模块生成断电控制信号控制供电芯片不给光电直读远传水表供电；

所述的摄像头设置于表盘上方，摄像头用于拍摄水表表盘上指针的读数图像，所述漫反射层设置于表盘表面，漫反射层存在两种工作状态：第一工作状态为收缩状态，第二工作状态为展开状态；直读处理器中设置有抗气泡分析模块和反光分析模块，抗气泡分析模块用于提取读数图像中的特征信息，并根据该特征信息判断是否存在气泡，当判断为不存在气泡时，以该时刻读数图像显示的数值为水表读数值；当判断为存在气泡时，直读处理器发出驱动信号触发振动马达运作，并在振动马达运作期间捕捉清晰的不存在气泡的读数图像，将该读数图像显示的数值经过振动补偿得到该时刻水表读数值；反光分析模块用于提取读数图像中的特征信息，并根据该特征信息判断是否存在强光导致反光，当判断为不存在反光时，漫反射层驱动机构不动作，漫反射层维持在第一工作状态，以该时刻读数图像显示的数值为水表读数值；当判断为存在反光时，直读处理器发出驱动信号触发漫反射层驱动机构工作，使漫反射层变换为第二工作状态，以此后读数图像显示的数值为水表读数值。

本发明的有益效果是：

（1）采用光电直读技术直接读取字轮数据，与传统脉冲水表相比，可将读数误差降低至零，是自动抄表系统中机电转化零误差的智能表具。配合中心抄表管理软件，可实现阶梯计费功能，是一种取代IC卡表，满足国家相关政策，符合未来市场需求，提升自来水公司管理水平的理想换代产品。

（2）具有“瞬间供电读表”功能，表具平时无需供电，仅在抄表时才对表具进行供电，这是具有革命意义的技术进步，降低了表具功耗，同时可避免由于供电不稳定或故障引起的计量误差及大量的维护工作。另外，光电传感器平时不工作也不通电，因此寿命大大延长。

（3）在图像识别到有气泡存在时自动启动振动马达，以振动转移气泡位置，在此过程中捕捉清晰的不存在气泡的读数图像，并对该读数进行振动补偿，提高了读数精度，抗气泡干扰效果明显，提高了表具读数准确度和可靠性。避免气泡干扰影响光敏接收管接收到的光强度而使得光敏接收管的感应电流降低，造成传感器编码错误，导致读数错误。

（4）在正常情况下，漫反射层为收缩状态，避免影响摄像头正常拍摄读数图像的清晰度；当检测到强光干扰时，由驱动机构驱动漫反射层展开以解决反光障碍，保障表具即使在阳光直射环境下，读数也准确可靠。

具体实施方式

下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

光电直读远传水表，包括供电控制器、供电芯片、光电直读远传水表、直读处理器、摄像头、振动马达、漫反射层和漫反射层驱动机构；

供电控制器的控制信号输出端与供电芯片的使能端相连，供电芯片的电能输出端与光电直读远传水表的电源端相连，光电直读远传水表输出其抄表状态信息，供电控制器的采样信号输入端与光电直读远传水表的抄表状态输出端连接；所述的供电控制器中设置有抄表状态识别模块、瞬间供电控制模块和控制信号生成模块，抄表状态识别模块用于根据采集到的抄表状态数据判断光电直读远传水表的工作状态是抄表状态还是待机状态；瞬间供电控制模块用于根据光电直读远传水表的工作状态生成相应控制信号以驱动供电芯片，当光电直读远传水表的工作状态为抄表状态时，控制信号生成模块生成供电控制信号控制供电芯片给光电直读远传水表供电，当光电直读远传水表的工作状态为待机状态时，控制信号生成模块生成断电控制信号控制供电芯片不给光电直读远传水表供电；

所述的摄像头设置于表盘上方，摄像头用于拍摄水表表盘上指针的读数图像，所述漫反射层设置于表盘表面，漫反射层存在两种工作状态：第一工作状态为收缩状态，第二工作状态为展开状态；直读处理器中设置有抗气泡分析模块和反光分析模块，抗气泡分析模块用于提取读数图像中的特征信息，并根据该特征信息判断是否存在气泡，当判断为不存在气泡时，以该时刻读数图像显示的数值为水表读数值；当判断为存在气泡时，直读处理器发出驱动信号触发振动马达运作，并在振动马达运作期间捕捉清晰的不存在气泡的读数图像，将该读数图像显示的数值经过振动补偿得到该时刻水表读数值。

振动补偿的确定：在理想状态（不存在气泡）下启动振动马达，在某一振动频率下，将振动时测得的水表读数值与实际水表读数值进行比较，得到该振动频率下的读数误差关系，以此读数误差关系得到振动补偿的具体参数。

反光分析模块用于提取读数图像中的特征信息，并根据该特征信息判断是否存在强光导致反光，当判断为不存在反光时，漫反射层驱动机构不动作，漫反射层维持在第一工作状态，以该时刻读数图像显示的数值为水表读数值；当判断为存在反光时，直读处理器发出驱动信号触发漫反射层驱动机构工作，使漫反射层变换为第二工作状态，以此后读数图像显示的数值为水表读数值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.光电直读远传水表，其特征在于：包括供电控制器、供电芯片、光电直读远传水表、直读处理器、摄像头、振动马达、漫反射层和漫反射层驱动机构；

供电控制器的控制信号输出端与供电芯片的使能端相连，供电芯片的电能输出端与光电直读远传水表的电源端相连，光电直读远传水表输出其抄表状态信息，供电控制器的采样信号输入端与光电直读远传水表的抄表状态输出端连接；所述的供电控制器中设置有抄表状态识别模块、瞬间供电控制模块和控制信号生成模块，抄表状态识别模块用于根据采集到的抄表状态数据判断光电直读远传水表的工作状态是抄表状态还是待机状态；瞬间供电控制模块用于根据光电直读远传水表的工作状态生成相应控制信号以驱动供电芯片，当光电直读远传水表的工作状态为抄表状态时，控制信号生成模块生成供电控制信号控制供电芯片给光电直读远传水表供电，当光电直读远传水表的工作状态为待机状态时，控制信号生成模块生成断电控制信号控制供电芯片不给光电直读远传水表供电；

所述的摄像头设置于表盘上方，摄像头用于拍摄水表表盘上指针的读数图像，所述漫反射层设置于表盘表面，漫反射层存在两种工作状态：第一工作状态为收缩状态，第二工作状态为展开状态；直读处理器中设置有抗气泡分析模块和反光分析模块，抗气泡分析模块用于提取读数图像中的特征信息，并根据该特征信息判断是否存在气泡，当判断为不存在气泡时，以该时刻读数图像显示的数值为水表读数值；当判断为存在气泡时，直读处理器发出驱动信号触发振动马达运作，并在振动马达运作期间捕捉清晰的不存在气泡的读数图像，将该读数图像显示的数值经过振动补偿得到该时刻水表读数值；反光分析模块用于提取读数图像中的特征信息，并根据该特征信息判断是否存在强光导致反光，当判断为不存在反光时，漫反射层驱动机构不动作，漫反射层维持在第一工作状态，以该时刻读数图像显示的数值为水表读数值；当判断为存在反光时，直读处理器发出驱动信号触发漫反射层驱动机构工作，使漫反射层变换为第二工作状态，以此后读数图像显示的数值为水表读数值。