CN109035591A

CN109035591A - 无线预充值智能遥控水表

Info

Publication number: CN109035591A
Application number: CN201810949596.8A
Authority: CN
Inventors: 曹祥春; 曹霞; 张凯
Original assignee: Jiangsu Sai Da Electronic Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Sai Da Electronic Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明公开了一种无线预充值智能遥控水表，涉及仪器仪表领域。该无线预充值智能遥控水表包括机械水表、控制器，机械水表通过流量传感器连接至控制器，用于完成用水量的计量；机械水表上安装有阀门，阀门经由电机连接至控制器，用于完成水表的开关阀功能；控制器还连接读写电路、报警关阀电路，用于完成预充值信息的写入和故障报警功能，并通过射频发送器和射频接收器分别与遥控器的射频接收器和射频发射器相连。本水表采用遥控器作为信息交换的传递载体，安全性及可实施性极强，读写信息可靠性得到大幅度提升，同时，便捷性和经济化得到解决，此外，对于水表的实时数据及流量的监控具有很好的控制效果，是新一代实用可靠的智能水表。

Description

无线预充值智能遥控水表

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域，具体涉及一种无线预充值智能遥控水表。

背景技术

随着工业技术的发展和科技水平的不断提升，智能化已成为高新科技的主流和象征，而智能家居便是应用最为广泛的智能化产品的综合体之一，包括智能门禁系统、智能照明系统、窗帘智能控制系统、空调智能控制系统、网络家电系统、数字影院系统、智能电表、智能水表和智能燃气表等；智能家居还包括智能遥控器，智能遥控器用于控制上述的所有智能实体。

占领水表市场主导地位的旋翼式水表，水司抄表员工逐户上门抄取水表的计量数据成为收费的前提，若上门不遇户，则无法实施抄表工作，这便是目前供水行业急需解决的一大难题；同时，先用水后交费的模式，极容易出现延迟甚至拖欠水费的情况，处理难度大大提升。随着电子科技的发展，已经出现了IC卡式智能水表，用户持卡交费买水，将购买水后的IC卡插入水表，即可实现自动计量自动开关，节约了抄表的难度和时间。但目前使用的几种智能水表存在以下不足：(1)IC卡智能水表，机械强度差，读写口的防潮、防水问题得不到解决；(2)TM卡智能水表，存在卡片易磨损，电磁阀可靠性低的情况；(3)红外水表，安全性低，抗干扰能力差，操控距离短，功耗大；(4)剩余流量/金额不具有实时可知性。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出一种无线预充值智能遥控水表，采用遥控器作为信息交换的传递载体，实现无线预充值功能，安全性及可实施性极强，读写信息可靠性得到大幅度提升，同时，便捷性和经济化得到解决，此外，对于水表的实时数据及剩余量的监控具有很好的控制效果。

技术方案：本发明所述的一种无线预充值智能遥控水表，包括机械水表、控制器，机械水表通过流量传感器连接至控制器，用于完成用水量的计量；机械水表上安装有阀门，阀门经由电机连接至控制器，用于完成水表的开关阀功能；控制器还连接读写电路、报警关阀电路，用于完成预充值信息的写入和故障报警功能，并通过射频发送器和射频接收器分别与遥控器的射频接收器和射频发射器相连。

优选地，流量传感器采用霍尔传感器。

优选地，报警关阀电路包括磁干扰关阀电路、剩余水量/金额不足关阀电路、倒计量关阀电路、时间校验出错关阀电路、欠压关阀电路，其中，剩余水量/金额不足关阀是指剩余水量/金额达到警告阈值时，控制器控制水表自主关闭阀门；磁干扰关阀：控制器检测霍尔传感器的状态，发现霍尔传感器均为低电平时，驱动电机实施关阀；电池欠压关阀：当电池电压低于一定的阈值时，电池电压被置为低电平状态，此时控制器检测到并驱动电机实施关阀；倒计量关阀：当控制器检测到传感器计量方向相反时，则驱动电机实施关阀；时间校验出错关阀：实施时间检验功能时，若发现与水表中的时间不一致，控制器则驱动电机实施关阀。

优选地，该无线预充值智能遥控水表还包括液晶显示屏，液晶显示屏连接控制器，用于显示用水量信息和故障信息。

优选地，该无线预充值智能遥控水表还包括壳体、托板，整块水表组装完成后固装于托板与壳体中。

优选地，在壳体外表面上与液晶显示屏相对应的位置设有透明窗，便于用户查看显示屏的显示信息。

优选地，该无线预充值智能遥控水表还包括对应的遥控器，遥控器包括红外接收管及红外发射管。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本表采用遥控器作为水量信息载体，遥控器具有优良的可操作性、便捷性、普适性、安全性和抗干扰性；同时，采用遥控器作为信息传输的媒介，不用再为距离担忧，减少了水司抄表员的工作量，也降低了抄表难度，节约了水司的经济成本；

(2)开设透明窗并采用液晶显示屏，方便用户即时查看剩余水量/金额，具有很高的可监测性及警告性能；

(3)水表设有水量和金额预充值两种方式，可满足水司和用户的不同需求，对于补充的金额充值而言，使用起来直观性和可评性更高；

(4)水表具有多重报警和防错功能，提高了可靠性。倒计量关阀报警功能，可直接发现安装过程中由于疏忽导致的错误的同时，大大降低了水司的损失；时间校验出错关阀报警功能，可直接发现水表设置参数错误，防止了因时间不正确而导致的水表数据上传有误或不计量/有误等情况的出现；磁干扰自主关阀功能，避免了水表被磁场干扰时，计量的准确性和稳定性受到影响；低电压关阀报警可防止因电池无法实现供电而导致的水表不工作或计量不准确的情况。

附图说明

图1(a)-1(c)为无线预充值智能遥控水表本体的结构图；

图2(a)-2(c)为无线预充值智能遥控水表配套的遥控器结构图；

图3为无线预充值智能遥控水表连接关系图；

图4为无线预充值智能遥控水表单片机控制电路框图。

图例说明：1、出水道；2、透明窗；3、进水道；4、液晶显示屏；5、单片机控制电路板(接天线)；6、托板；7、阀门；8、机械水表；9、壳体；10、电机；11、电池盒；12、传感器；13、遥控器电路板；14、遥控器电池盒；15、发射按键；16、收发指示灯；17、遥控器(壳体)；18、红外接收管；19、红外发射管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的无线预充值智能遥控水表采用计量、液晶显示和机电一体化设计，其结构如图1(a)-1(c)所示，其中图1(a)和1(b)分别为水表本体的正面和背面结构，图1(c)示出了内部结构。如图所示，水表外部由水平壳体9和托板6构成，正面下方设有透明窗2，透明窗2对应内部的液晶显示屏4，便于用户查看显示信息。背面设电池盒11，进水端3安装机械水表8，出水端1安装阀门7，阀门7由相连的电机10转动带动开闭。壳体9上设有凹槽，用于安装流量传感器，流量传感器用来与机械水表8配合实现计量，壳体内部布置有控制电路及外围电路5，控制电路采用单片机，在单片机上连接有天线，可以更好地和遥控器进行通信。并且控制电路及外围电路5、液晶显示屏4、电池盒11及电机10通过绝缘硅胶进行密封。

在一个实施例中，流量传感器采用霍尔传感器，利用霍尔效应把水表的机械读数转换为电信号，使得单片机可以直接对计量信号进行处理，实现水表计量的智能化。

在另一个实施例中，流量传感器基于模拟水表的旋翼式结构，通过在叶轮上安装磁钢与微型干簧管等机构，将叶轮的旋转转换成电信号，试下频率脉冲计数，进而实现水流量的计量。这种方式下耗电较小，且结构简单、精度较高，但是由于是机械触点式开关，容易磨损，也容易受到电磁干扰。

在一个实施例中，单片机采用AT89S51，这是ATMEL公司生产的低功耗、高性能CMOS8位单片微机，其突出的优点是片内集成了4KB可重复编程的Flash存储单元，该存储单元支持离线片成和应用系统中在线编程，工作速度快，晶振频率可达24MHz。

在另一个实施例中，单片机采用PICI6F628A，是MICROCHIP公司基于Flash的带外技术的8位CMOS单片机，它也具有Flash闪存，时钟频率可达20MHz。

图2(a)-2(c)示出了配套的遥控器结构图，其中图2(a)为侧面结构框图，图中13为遥控器电路板，用于写入预充值信息；14为遥控器电池盒；图2(b)为前端面示意图，18为红外接收管，19为红外发射管；图2(c)为俯视图，15为发射按键，16为收发指示灯，17为遥控器(壳体)。遥控器与水表之间通过红外收发进行通信，将遥控器17的红外收/发管对准水表，按下遥控器17上的发射按钮15，当收发指示灯16由红灯变为绿灯时，完成信息通讯和处理。

图3示出了水表内部主要部件连接关系，单片机中央处理器(下文简称单片机)作为核心部件，分别连接流量传感器、液晶显示屏、电机、电源，流量传感器连接机械水表，电机连接阀门，阀门连接机械水表，完成用水量的计量、显示以及开关阀功能。机械水表的出水道与阀门的进水道相连，在单片机的驱动下，电机反转时，关闭阀门；电机正转时，打开阀门，水流从水表出水端流出，即开启通水。单片机还连接读写电路、报警关阀电路，用于完成预充值信息的写入和相关报警功能，例如欠费告警、欠压告警灯。此外，单片机通过射频发送器和射频接收器分别与遥控器的射频接收器(红外接收管)和射频发射器(红外发射管)相连，用于完成与遥控器的通信。

参照图4，在一个实施例中，报警关阀电路包括磁干扰关阀电路、剩余水量/金额不足关阀电路、倒计量关阀电路、时间校验出错关阀电路、欠压关阀电路，其中，剩余水量/金额不足关阀是指剩余水量/金额达到警告阈值时，水表自主关闭阀门。水表具有水量和金额预充值两种方式，剩余量低于对应的报警值(如1吨或2元)时，水表会自主关阀，此时，按下遥控器发射按键唤醒水表后，水表便可以自主开阀，正常供水。当再次使用低至0吨或0元时，用户则必须持遥控器至水司进行充值方可开启正常供水。此外，针对可能的几种故障情况分别能够进行关阀处理，降低用户损失。磁干扰关阀：当水表周围出现磁干扰时，单片机通过检测霍尔传感器的状态，发现霍尔传感器均为低电平时，便为磁干扰状态，此时便驱动电机实施关阀。电池欠压关阀：当电池电压低于一定的阈值时，电池电压被置为低电平状态，此时单片机检测到并驱动电机实施关阀。倒计量关阀：当单片机检测到传感器计量方向相反时，则驱动电机实施关阀。时间校验出错关阀：实施时间检验功能时，若发现与水表中的时间不一致，单片机则驱动电机实施关阀。

该无线预充值智能遥控水表工作过程如下：

首先，用户需携带遥控器到水务管理部门，进行水量或者金额预充值操作之后，将遥控器对准家中水表的液晶显示屏，按下遥控器上的发射按键，先显示红灯，表示唤醒，只有再次显示绿灯时，表示充值成功，水表便可以自主开阀用水。单片机处理器读入遥控器的身份、水量/金额数据等信息，并将水量变化数据保存在表内。液晶显示屏的水量或金额相关参数均显示整数及一位小数，其余部分未显示。

遥控器充值成功后，在规定时间内液晶显示屏应当自动进入休眠状态，水量/金额达到报警状态、出现故障(倒计量、时间校验出错、磁干扰、低电压)状态或再次使用遥控器进行操作时才会被唤醒，大大提高了电池的使用寿命。由于采用唤醒——休眠的电路设计，使用寿命为6年以上。其中，报警状态和出现故障状态时，显示屏以长亮并显示相应的故障状态和关阀的操作来达到通知用户的效果。

水表在使用过程中每使用0.01吨水，计数传感器向单片机电路发送一个水量使用脉冲，单片机电路自动将表内存储器中的剩余水量值减0.01，当剩余水量小于1吨时，单片机控制电路驱动阀门关闭，同时屏幕常亮并显示“剩余0.9m³”、“阀关”和“交费”字样提示，提醒用户购水，此时用户可用遥控器再次对智能水表进行操作一次，单片机将驱动阀门开启供水，直至表中剩余水量用完为0时，单片机将驱动阀门关闭，同时屏幕常亮并显示“剩余0m³”、“阀关”和“交费”字样提示，停止供水，此时用户必须持购有水量的遥控器，向水表发送数据才可恢复供水。

水表在使用过程中每使用0.01*单价的水量时，计数传感器向单片机电路发送一个金额使用脉冲，单片机电路自动将表内存储器中的剩余金额值减0.01*单价，当剩余金额小于2元时，单片机控制电路驱动阀门关闭，同时屏幕常亮并显示“剩余1.9(元)”、“阀关”和“交费”字样提示，提醒用户购水，此时用户可用遥控器再次对智能水表进行操作一次，单片机将驱动阀门开启供水，直至表中剩余金额用完为0时，单片机将驱动阀门关闭，同时屏幕常亮并显示“剩余0(元)”、“阀关”和“交费”字样提示，停止供水，此时用户必须持购有金额的遥控器，向水表发送数据才可恢复供水。

当水表被装反时，会自主关阀，同时屏幕常亮并显示“ERR04”和“阀关”字样提示，此时用户必须持卡至水司方可清除故障并恢复供水，这一功能可直接发现安装过程中由于疏忽导致的错误，大大降低了水司的损失。

水表进行时间校验，发现时间不正确时，会自主关阀警报，同时屏幕常亮并显示“ERR08”和“阀关”字样提示，此时用户需至水司联系相关人员对水表进行处理。

水表的霍尔传感器受到磁干扰时，磁干扰报警关阀电路将会提出警告，并关闭阀门。同时屏幕常亮并显示“ERR01”和“阀关”字样提示，此时，用户需携带遥控器至水务公司进行故障清除，才可以对水表实施遥控器操作并使开阀供水。

水表采用3.6V锂电池，当电池低于设定的安全值时，电池欠压报警关阀电路将会提出警告，并关闭阀门，同时屏幕常亮并显示“ERR02”和“阀关”字样提示，断电自动保存所有数据。

Claims

1.一种无线预充值智能遥控水表，其特征在于，包括机械水表、控制器，所述机械水表通过流量传感器连接至所述控制器，用于完成用水量的计量；所述机械水表上安装有阀门，所述阀门经由电机连接至所述控制器，用于完成水表的开关阀功能；所述控制器还连接读写电路、报警关阀电路，用于完成预充值信息的写入和故障报警功能，并通过射频发送器和射频接收器与遥控器相连。

2.根据权利要求1所述的无线预充值智能遥控水表，其特征在于，所述流量传感器采用霍尔传感器。

3.根据权利要求1所述的无线预充值智能遥控水表，其特征在于，所述报警关阀电路包括磁干扰关阀电路、剩余水量/金额不足关阀电路、倒计量关阀电路、时间校验出错关阀电路、欠压关阀电路，其中，剩余水量/金额不足关阀是指剩余水量/金额达到警告阈值时，控制器控制水表自主关闭阀门；磁干扰关阀：控制器检测霍尔传感器的状态，发现霍尔传感器均为低电平时，驱动电机实施关阀；电池欠压关阀：当电池电压低于一定的阈值时，电池电压被置为低电平状态，此时控制器检测到并驱动电机实施关阀；倒计量关阀：当控制器检测到传感器计量方向相反时，则驱动电机实施关阀；时间校验出错关阀：实施时间检验功能时，若发现与水表中的时间不一致，控制器则驱动电机实施关阀。

4.根据权利要求1所述的无线预充值智能遥控水表，其特征在于，所述控制器采用AT89S51或PICI6F628A。

5.根据权利要求1所述的无线预充值智能遥控水表，其特征在于，还包括对应的遥控器，所述遥控器包括红外接收管及红外发射管。

6.根据权利要求1所述的无线预充值智能遥控水表，其特征在于，还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏连接所述控制器，用于显示用水量信息和故障信息。

7.根据权利要求6所述的无线预充值智能遥控水表，其特征在于，还包括壳体、托板，整块水表组装完成后固装于托板与壳体中。

8.根据权利要求7所述的无线预充值智能遥控水表，其特征在于，在壳体外表面上与液晶显示屏相对应的位置设有透明窗，便于用户查看显示屏的显示信息。