CN107481502A - 一种直读远传光电水表系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直读远传光电水表系统，包括水表、水表通讯系统和水表数据收集系统，所述水表包括字轮、光电发射装置、光电接收装置和单片机，所述字轮设于光电发射装置和光电接收装置中部，所述单片机采集字轮与光电发射装置和光电接收装置形成的光电信号并转化为数据；所述水表通讯系统采用M‑Bus总线通讯，所述M‑Bus总线通讯核对通讯地址码后将数据传递到水表数据收集系统；所述水表数据收集系统进行数据的查询，核查和备份。光电直读远传水表直接传送数据而非脉冲信号，它不仅不受机械震动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够稳定准确可靠的实现计量。

Description

一种直读远传光电水表系统及使用方法

技术领域

本发明涉及水表技术领域，具体地说，是一种直读远传光电水表系统。

背景技术

电表是常用的一种电气仪表设备，广泛应用于工业和家庭。随着用水户的不断增多和用户对供水服务要求的不断提高，传统的水表及抄表方式已经不能满足城市供水的发展需要。随着现代化科技的发展，在智能家居中对电表的抄表方式也提出了新的要求，即智能家居中要求电表及电表的抄表方式具有更高的可靠性、实时性和数据处理方便性。为保证抄表员抄表的准确、快捷、高效，抄表工作进入现代化、智能化的管理模式，使用智能抄表器、远传抄表替代传统的记录本手工抄写已成趋势。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种直读远传光电水表系统，采用红外发光二极管和红外光敏元件形成水表数据，同时采用M-Bus进行数据通讯，克服了现有技术的水表普遍存在的结构复杂、容易受到外界光线干扰、相邻透射管之间相互干扰、总线式抄表系统容易出现故障、抄表速度慢等问题。

技术方案：本发明提供了一种直读远传光电水表系统，包括水表、水表通讯系统和水表数据收集系统，所述水表包括字轮、光电发射装置、光电接收装置和单片机，所述字轮设于光电发射装置和光电接收装置中部，所述单片机采集字轮与光电发射装置和光电接收装置形成的光电信号并转化为数据；所述水表通讯系统采用M-Bus总线通讯，所述M-Bus总线通讯核对通讯地址码后将数据传递到水表数据收集系统；所述水表数据收集系统进行数据的查询，核查和备份。本发明所述的直读远传光电水表系统，相对于传统的脉冲计数型远传水表，光电直读远传水表可以始终保持机械码盘示数与抄表数据一致，不存在累计误差。光电直读远传水表直接传送数据而非脉冲信号，它不仅不受机械震动的影响 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够稳定准确可靠地实现计量。由于是基于M-Bus抄表系统，从而不再需要工人去逐家抄表，节省人力成本，节约时间。

进一步的，上述的直读远传光电水表系统，所述字轮、光电发射装置和光电接收装置各有4个，构成4组工作单元，分别代表千位、百位，十位、个位，最大读数为9999吨。四个字轮形成的数字，即可构成电表用量。

进一步的，上述的直读远传光电水表系统，所述字轮上设有2个扇形通孔，第一扇形孔和第二扇形孔。光源发出的平行光到达到对应的接收器，而挡住其它的发射光。当表字轮随着用户用水而转动时，在传感器和感应器之间必然出现透空和隔断的情况，有的接收器能够接收到发射光而导通，有的接收器没有接收到发射光而无法导通。

进一步的，上述的直读远传光电水表系统，所述光电发射装置上设有红外发光二极管，在光电接收装置的对称位置设有红外光敏元件。在对称位置设置红外发光二极管和红外光敏元件，用来接收光电信号。

进一步的，上述的直读远传光电水表系统，所述光电发射装置由5个红外发光二极管和发射电路组成，所述光电接收装置由5个红外光敏元件和接收电路构成。光电发射装置发射光用于光电接收装置接收，光敏元件因为其特性在光照条件下呈现低阻抗状态，在无光条件下呈现高阻抗状态，这样接收不同光形成不同编码状态。

进一步的，上述的直读远传光电水表系统，所述红外发光二极管沿半圆周设置，位于两侧的红外发光二极管与半圆的两边缘半径成18度夹角，其余红外发光二极管之间成36度夹角均匀布置；所述红外光敏元件对称分布于字轮的另一侧。采用此设置方式，可以提高光电信号采集的准确度。

进一步的，上述的直读远传光电水表系统，所述单片机上设有防磁电路。该电路对电磁干扰具有极高的抗干扰性，所以在复杂的使用环境下能够稳定准确可靠地实现计量。

进一步的，上述的直读远传光电水表系统，所述水表上设有流量传感器，采用的流量传感器是韦根型流量传感器。韦根型流量传感器作用是提供可靠的流量脉冲给单片机用于统计流量。

进一步的，上述的直读远传光电水表系统，所述M-Bus总线通讯给水表供电。光电直读远传水表日常工作无需供电，避免了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。只有在需要抄表时才通过M-Bus总线给仪表供电，抄表结束后即可断电。

进一步的，上述的直读远传光电水表系统的使用方法，

1）启动水表数据收集系统；进入水表数据收集系统的主程序，并初始化IO端口，配置时钟、通讯参数；

2）启动水表通讯系统：进行M-Bus通讯地址核对，M-Bus通讯地址核对正确时，开始通讯；通讯地址核对错误，进入休眠状态；

3）水表接收水表数据收集系统发送的数据采集指令；

4）水表中的单片机启动光电发射装置；同时单片机接收光电接收装置的信号；

5）关闭光电发射装置和光电接收装置；

6）单片机处理采集信号，并形成水表数据；

7）单片机向M-Bus总线通讯发送水表数据，上传水表数据至水表数据收集系统；

8）水表数据收集系统备份水表数据。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的直读远传光电水表系统，采用光电直读远传水表可以始终保持机械码盘示数与抄表数据一致，不存在累积误差。光电直读远传水表直接传送数据而非脉冲信号，它不仅不受机械震动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够稳定准确可靠的实现计量。采用此光电水表系统，可在水表数据收集系统里直接查找水表数据，免去了人员直接上门的步骤，节省了人力物力，同时该系统能够进行备份，有助于数据的统计和存档。

附图说明

图1为本发明所述直读远传光电水表系统的工作结构示意图；

图2为本发明所述直读远传光电水表系统的软件流程图；

图3为本发明所述直读远传光电水表系统的字轮和光电发射与接收装置的结构示意图；

图4为本发明所述直读远传光电水表系统的字轮结构示意图；

图5为本发明所述直读远传光电水表系统的字轮截面图；

图6为本发明所述直读远传光电水表系统的红外发光二极管与红外光敏元件布局图。

图中：1水表、2水表通讯系统、3水表数据收集系统、4字轮、5光电发射装置、6光电接收装置、7单片机、8第二扇形孔、9红外发光二极管、10红外光敏元件、11第一扇形孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1-图3所示的直读远传光电水表系统，包括水表1、水表通讯系统2和水表数据收集系统3，所述水表1包括字轮4、光电发射装置5、光电接收装置6和单片机7，所述字轮4设于光电发射装置5和光电接收装置6中部。并且，字轮随着用户用水而转动。因此，当字轮处在不同的位置时，就对应不同的编码状态，根据编码状态就可确定显示窗口所对应的数字。

进一步的，如图4、图5所示，所述字轮4、光电发射装置5和光电接收装置6各有4个，构成4组工作单元，分别代表千位、百位，十位、个位，最大读数为9999吨。并且，字轮4上设有2个扇形通孔，第一扇形孔11和第二扇形孔8，此两扇形孔使某些光源发出的平行光到达到对应的接收器，而挡住其它的发射光，接收器导通，其对应的电平为“0”；不导通，其对应的电平为“1”。

进一步的，所述单片机7采集字轮4与光电发射装置5和光电接收装置6形成的光电信号并转化为数据；所述水表通讯系统2采用M-Bus总线通讯，所述M-Bus总线通讯核对通讯地址码后将数据传递到水表数据收集系统3；所述水表数据收集系统3进行数据的查询，核查和备份。

此外，如图3、图6所述光电发射装置5上设有红外发光二极管9，在光电接收装置6的对称位置设有红外光敏元件10。并且，光电发射装置5由5个红外发光二极管9和发射电路组成，所述光电接收装置6由5个红外光敏元件10和接收电路构成。其中，所述红外发光二极管9沿半圆周设置，位于两侧的红外发光二极管9与半圆的两边缘半径成18度夹角，其余红外发光二极管9之间成36度夹角均匀布置；所述红外光敏元件10对称分布于字轮4的另一侧。

另，所述单片机7上设有防磁电路。并且，水表1上设有流量传感器，采用的流量传感器是韦根型流量传感器，采集水表数据时，M-Bus总线通讯给水表1供电。

本发明的一种直读远传光电水表系统的使用方法，具体如下：

1）启动水表数据收集系统3；进入水表数据收集系统3的主程序，并初始化IO端口，配置时钟、通讯参数；

2）启动水表通讯系统2：进行M-Bus通讯地址核对，M-Bus通讯地址核对正确时，开始通讯；通讯地址核对错误，进入休眠状态；

3）水表1接收水表数据收集系统3发送的数据采集指令；

4）水表1中的单片机7启动光电发射装置5；同时单片机7接收光电接收装置6的信号；

5）关闭光电发射装置5和光电接收装置6；

6）单片机7处理采集信号，并形成水表数据；

7）单片机7向M-Bus总线通讯发送水表数据，上传水表数据至水表数据收集系统3；

8）水表数据收集系统3备份水表数据。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直读远传光电水表系统，其特征在于：包括水表（1）、水表通讯系统（2）和水表数据收集系统（3），所述水表（1）包括字轮（4）、光电发射装置（5）、光电接收装置（6）和单片机（7），所述字轮（4）设于光电发射装置（5）和光电接收装置（6）中部，所述单片机（7）采集字轮（4）与光电发射装置（5）和光电接收装置（6）形成的光电信号并转化为数据；所述水表通讯系统（2）采用M-Bus总线通讯，所述M-Bus总线通讯核对通讯地址码后将数据传递到水表数据收集系统（3）；所述水表数据收集系统（3）进行数据的查询，核查和备份。

2.根据权利要求1所述的一种直读远传光电水表系统，其特征在于：所述字轮（4）、光电发射装置（5）和光电接收装置（6）各有4个，构成4组工作单元，分别代表千位、百位，十位、个位，最大读数为9999。

3.根据权利要求2所述的一种直读远传光电水表系统，其特征在于：所述字轮（4）上设有2个扇形通孔，第一扇形孔（11）和第二扇形孔（8）。

4.根据权利要求2所述的一种直读远传光电水表系统，其特征在于：所述光电发射装置（5）上设有红外发光二极管（9），在光电接收装置（6）的对称位置设有红外光敏元件（10）。

5.根据权利要求4所述的一种直读远传光电水表系统，其特征在于：所述光电发射装置（5）由5个红外发光二极管（9）和发射电路组成，所述光电接收装置（6）由5个红外光敏元件（10）和接收电路构成。

6.根据权利要求5所述的一种直读远传光电水表系统，其特征在于：所述红外发光二极管（9）沿半圆周设置，位于两侧的红外发光二极管（9）与半圆的两边缘半径成18度夹角，其余红外发光二极管（9）之间成36度夹角均匀布置；所述红外光敏元件（10）对称分布于字轮（4）的另一侧。

7.根据权利要求1所述的一种直读远传光电水表系统，其特征在于：所述单片机（7）上设有防磁电路。

8.根据权利要求1所述的一种直读远传光电水表系统，其特征在于：所述水表（1）上设有流量传感器，采用的流量传感器是韦根型流量传感器。

9.根据权利要求1所述的一种直读远传光电水表系统，其特征在于：所述M-Bus总线通讯给水表（1）供电。

10.根据权利要求1-9所述的一种直读远传光电水表系统的使用方法，其特征在于：

1）启动水表数据收集系统（3）；进入水表数据收集系统（3）的主程序，并初始化IO端口，配置时钟、通讯参数；

2）启动水表通讯系统（2）：进行M-Bus通讯地址核对，M-Bus通讯地址核对正确时，开始通讯；通讯地址核对错误，进入休眠状态；

3）水表（1）接收水表数据收集系统（3）发送的数据采集指令；

4）水表（1）中的单片机（7）启动光电发射装置（5）；同时单片机（7）接收光电接收装置（6）的信号；

5）关闭光电发射装置（5）和光电接收装置（6）；

6）单片机（7）处理采集信号，并形成水表数据；

7）单片机（7）向M-Bus总线通讯发送水表数据，上传水表数据至水表数据收集系统（3）；

8）水表数据收集系统（3）备份水表数据。