CN1110781C - 遥控测量 - Google Patents

Abstract

一种用于射频遥控测量装置中的测量仪器包括天线；用于经由该天线发送测量仪器信号的发射器；与所述天线连接、用于接收和滤波入射的射频信号的接收器；以及一个载波信号检测电路，连接这个载波信号检测电路，以便接收滤波过的射频信号，并且，能够使得这个载波信号检测电路工作，从而检测是否存在载波信号，并响应于存在该载波信号防止启动上述发射器，且响应于没有所述载波信号而启动所述发射器。

Description

遥控测量装置

本发明涉及遥控测量，更具体地说，涉及用于遥控测量用途的射频发射器。

公有和私营的分送民用资源的公司，例如，自来水公司、天然气公司、以及电力公司的分送者们不断探索新的方式，以便监控服务设备并降低成本。增加读取某一特定的表的读数的次数可改进监控服务。然而，用当前的人力方式增加读取读数的次数会导致更高成本，这是由于需要增加读表人员的人数。

这样，就需要提供可做遥控读数，例如，通过射频(RF)装置读数的用途的表。

图1中示意性地示出了先前考虑的遥控测量装置，这种遥控测量装置包含大量的遥控测量仪器1，这些测量仪器成组地与遥控测量集中器2连通。遥控测量集中器2顺次又与中央记帐单元3连接并通信。在这样的一个装置中，遥控测量仪器1可理想地通过射频通讯线路与遥控测量集中器2连通。集中器2可与一个选通电路连通，借助于一条射频线路、一条PSTN线路、或其它宽域网络连接到中央记帐单元3。

避免在同一组中的两个遥控单元之间的信号相抵触的一种方法就是对该组中的每一遥控测量仪器提供一条不同的通道。然而，这将表明在钱和宽带要求这两方面的代价都是很高的。减少一组中的遥控测量仪器的数量就会减少所需通道的数量，但这就意味着需要多得多的集中器，因此，提高了成本。

然而，对于这样的测量用途来说，采用射频通信有一个问题，这是因为涉及到大量的测量仪器，特别是在城市中尤其是这样。这样大量的测量仪器容易导致来自相邻的测量仪器的信号的碰撞，并因此导致损失数据。

先前考虑的那些装置已具有无线电连接，其中，通过集中器来产生遥控测量仪器的轮询。集中器轮询测量仪器，以便查询信息，而作为回答，所涉及的测量仪器送回测量仪器的读数。这就要求在每一测量仪器中配备有一种复杂的接收器和解码器。

按照本发明的第一个方面，提供了一种用于射频遥控测量装置的测量仪器，该测量仪器包括用于发射测量信号的发射器、用于接收和滤波入射的射频信号的接收器、以及载波信号检测电路，连接该载波信号检测电路，以便接收滤波过的射频信号，而且，能够使得该载波信号检测电路工作从而检测载波信号存在与否，并且，响应于上述载波信号的存在防止启动所述发射器，并响应于没有所述载波信号的而启动上述发射器。

优选地，可通过发射器提供给接收器一个本地振荡器信号，而且，该发射器的输出口与它的天线隔离开。本地振荡器的频率优选地设定为不同于所述发射器发射信号所需要的频率。

在本发明的一个实施例中，测量仪器的信息存储在永久性存储器中。在实施本发明的电测量仪器中，供电干线线路提供用于测量仪器的电力。

按照本发明的第二个方面，提供了一种遥控测量装置，该装置包括许多按照本发明的第一个方面的测量仪器，至少一个遥控测量仪器集中器用于接收来自一组预先确定遥控测量仪器的信号，而且，一个中央控制单元用于接收来自每一遥控测量仪器集中器的信号。

来自那些测量仪器的数据保存在集中器中，当设备查询读数时，就减少了来自测量仪器的数据通信量。当国家的法令要求20％/80％的许可的数据流量时，这一点是必须的，这免除了在测量仪器和集中器之间的频率分配。

这样，本发明的那些方面并不需要进行先前所考虑的装置所具有的轮询、查询、回答的过程。

遥控测量装置的另一个问题是愿意使遥控仪器的外壳的尺寸小，这使得该遥控仪器不引人注目。这限制了天线的尺寸，这一点转而又可限制在发射器和接收器之间的有效传播范围。

按照本发明的第三个方面，提供了一种用于测量装置的射频发射器装置，其特征在于一条测量装置的电源线用作发射器的天线。

实施本发明的第三个方面的一种电测量仪器利用了地线作为天线。

这样，本发明的第三个方面可提供一条比先前可用于小的测量仪器用途的天线更长的天线。这导致后续的传播和工作中的改进。

为了更好地理解本发明，并表明本发明怎样有效地工作，现在，以举例的方式，来参照附图，在附图中：

图1显示了一种遥控测量装置的一幅示意性的方框图；

图2显示了实施本发明的的一种遥控测量仪器的一幅方框图；

图3A和图3B显示了一幅实施本发明的遥控测量仪器的一种专门的设计的详细的电路图。

图1的先前所考虑的遥控测量装置的整个图可与本发明的各个方面的实施例一起使用。

图2中示意性地显示了实施本发明的一种可遥控的电测量仪器，而这样的一种仪器的一个专门的例子详细地示于图3A和图3B中。该测量仪器包括电源输入和输出10和一个测量仪器圆盘100，当电流流过电源终端时使得该圆盘100旋转。遥控测量仪器1的这一方面完全是常规的。

提供了一个电源108，并从电源输入的电压线圈取得电力。如图3A更详细地示出的那样，电压108为处理电路和RF电路提供两个独立的电源电压(分别为UP 5V和RF 5V)。以这种方式，这两个电路可有效地互相隔离，这是为了抑制在这两个电路之间的传输。

测量仪器圆盘100配置有一个标记，例如，一种黑漆标记，该标记用来检测圆盘100的旋转。一个反射光开关检测器102经由一个信号放大器104与一个微控制器106连接。每次上述标记通过光开关102时，光开关102提供一个脉冲。该光开关包括一个光源，该光源产生光束，由圆盘100的表面反射所述光束。当反射光束被漆标记阻断时，就产生脉冲。

放大器104放大并滤波脉冲信号，以便提供一种干净的(无回波的)信号，以便减少由于被刮掉的漆、圆盘颤动、在该圆盘上的停止等等所造成错误的读数的数量，第二个传感器可用来检测圆盘100的反向旋转。

微控制器106工作以便计数和存储与全部脉冲数有关的测量仪器读数。该读数存储在永久性存储器110中，这使得甚至当断掉电源时也能保存该读数。

适当的时候，微控制器106工作，以便经由发射器116和天线装置120将当前存储的测量仪器读数发送给遥控测量仪器集中器2(图1)。

优选地，可给予测量仪器用于集中器组中的、大量不同的频率中的一个，例如，全部十六条通道可被配置在一个集中器组中。这样做的优点是可配置许多测量仪器，这许多测量仪器可安置在腔室中并可分开在两种时间和频率域中。可从有关频率的已编制成为程序软件中得到的一种进一步的功能是如果任何频率被缺陷单元、其它的使用者等等所阻断，就可利用另外的通道。

在本发明的一个特定的实施例中，发射器可以183.875MHz为中心，并可有十六条独立的、在183.675MHz和184.050MHz之间隔开25KHz的通道。用通道选择开关112选择通道，或用软件选择，该软件优选的是一种双重在线的开关包SWI。

可以任何适当的方式控制发送读数的时间。例如，可在一条特定的RF通道上、以预定的间隔(例如，每三个小时)发送测量仪器读数。

可以选择地，对于特定的发射器的通道的选择和发送时间的选择可以这样选取，使得对于该通道发送时间选取一条特定的通道。例如，在每小时的头三分钟期间可用通道1，而在下一个三分钟用通道2，等等。在集中器组中的其它发射器可在不同的时间指定给第一发射器，以便提供有效的时间域多路传输。

时间域的多路传输可用来使得集中器例如能够每小时提供300个左右的读数，而每一测量仪器例如可每三个小时发送一次。

由于安装在给定区域中的遥控测量仪器的量很大，特别是在城市中，因此，必须避免发送信号的碰撞。配备大量的通道以及分配通道可用于减少在两个所发送的信号之间的碰撞的机会。自然地，就可能在所有的通道同时具有各个所发送的信号，但在同一通道同时由不同的遥控测量仪器所发送的信号将会碰撞，而数据也许可能会损失。

因此，实施本发明的遥控测量仪器1具有一个接收器114和一个载波检测电路115。RF接收器114工作，以便接收和滤波入射的RF信号，而载波检测电路115的工作只是检测用于所述测量仪器将发送信号的通道上是否存在载波频率。为了将发送检测电路与虚假的检测发射器电路分开，将该发射器的本地振荡器转换到非发射频率(CH-1)。这用来防止发射器产生所期望的载波频率的信号。

此外，使得输出衰减器(图3中的126)工作，并使得发射器的射频功率放大器断电。优选地提供PIN二极管组件的衰减器。接收器114从发射器接收本地振荡器信号，为了能够搜索信号。这通过减少用于发射和接收信号所需的本地振荡器的数量从而简化了整个整机电路。然后，使得发送检测电路115能够可靠地检测所涉及的通道的载波频率的存在，并且，当未检测到这一载波频率时，就启动发射器。在一个实施例中，检测电路工作，以便检测在它的带宽范围内的任何载波信号，这样，就大大简化了检测电路。

微控制器106接收来自发射器检测电路115的输出信号(coll-det)。发送控制器106的发送控制信号TXON(来自引出头3.7)使得该发射器在开和关之间转换。

当启动发射器时，就停止衰减器126的工作，给RF功率放大器供电，并且，将输出数据调制序列提供给该发射器。在发射给天线120之前，一个输出滤波器用来滤波调制过的输出信号。

如图3B所示，在本发明的一个特定的实施例中，采用了一种二极管组件D3来检测载波信号。D3的一半检测由接收器所给出的脉动频率，而另一半提供温度和电压补偿。

在图3所示出的特定的例子中，由二极管D1和D2提供衰减器126。发射器放大器的的输出可通过D1和D2的一半与天线断开，并且，接收器采用发射器的本地振荡器的频率。D1的另一半将天线连接到接收器。然后，可反转使用D1和D2的功能，这是为了将发射器的输出连接到天线。

输出数据序列包括用于发送给遥控测量仪器集中器2的数据。一般地，这一序列可包括一个前序部分或头部部分、涉及测量仪器类型和测量仪器ID的数据、全部的脉冲计数数据(测量仪器读数数据)、误差检测编码以及校验和、还有最终的停止比特。优选地给纯粹的数据序列编码成高频数字调制组合，这可提供增强的通信和最小的数据损失。

永久性存储器110可优选地存储直到三页的数据，这可用来当电源断开时使得测量仪器的读数相关。

在本发明的一些优选地实施例中，天线120配有供电干线的接地线。通过供电干线的中性线提供射频的接地。以这种方式，用供电干线的线路使得输出通信的有效长度能够大大增加超过测量仪器外壳所限制的范围。这是由于这一事实，即RF信号施加到供电干线线路。这些线路起到天线的作用，一直达到电源所达到的最初的接地点或变压器处。这样，在大的建筑物中，实际上全部的供电干线系统都可用作天线。这大大地改进了发射器的输出。

图2、图3A和图3B中所示的测量仪器是一种电测量仪器，尽管假如可提供用于整机电路的电源的话，原理当然可用于水和气体测量仪器。

遥控测量装置包括许多按照本发明的第一个方面的测量仪器、至少一个用于接收来自一组预先确定的遥控测量仪器的信号的遥控测量仪器集中器、以及用于接收来自所述遥控测量仪器集中器或每一个遥控测量仪器集中器的信号的中央控制单元。

采用实施本发明的第一个方面的许多测量仪器，有用地提供了一种延迟中继器装置，并且，至少在中继器上，将所述那些测量仪器连接到一个遥控测量仪器集中器。中继器能够在任何集中器或测量仪器所用的RF通道上重新发送测量仪器读数。

当集中器用作其它用途的同时的数据通路时，该集中器可提供进一步的功能。它可用来监控任何射频连接的装置，在由集中器和延迟中继器的组合所覆盖的地理范围内，需要监控该射频连接装置。所述装置的一种组合将安全装置和防火装置与适当的设备连接。

上述组合提供了所有这样的装置的、全面的、双向通信。例如，可从中央设备数据库那里关闭测量仪器。

Claims (12)

1、一种遥控测量装置，包括：

许多遥控测量仪器(1)，每一遥控测量仪器包括天线(120)、用于经由天线(120)发送测量仪器信号的发射器(116)、与天线(120)连接用于接收并滤波入射的射频信号的接收器、以及载波信号检测电路(115)，连接这个载波信号检测电路(115)以便接收滤波后的射频信号，并且能够使这个载波信号检测电路(115)工作从而检测载波信号存在与否，并响应于载波信号的存在防止启动所述发射器，或响应于没有所述载波信号而启动所述发射器；

许多集中器单元(2)，安置这些集中器单元(2)用来引导与各个遥控测量仪器组的直接RF通信，以从所述各个测量仪器组接收各个测量仪器数据；以及

中央控制单元(3)，安置中央控制单元(3)用来与上述许多集中器单元(2)通信，用于从上述许多集中器单元(2)接收测量仪器数据，

其特征在于在测量仪器组中的所述遥控测量仪器(1)能够可操作，来在各个预先确定的时间段启动与相应的集中器单元(2)的通信。

2、如权利要求1所述的遥控测量装置，其特征在于每一集中器单元(2)确定许多RF通信通道，在这些RF通信通道上进行集中器单元(2)和相应的测量仪器组中的测量仪器(1)之间的通信。

3、如权利要求2所述的遥控测量装置，其特征在于一个测量仪器组中的每一测量仪器被指定一个预先确定的通道，由用于与该测量仪器(1)通信的、相应的集中器单元(2)确定所述通道。

4、如权利要求1所述的遥控测量装置，其特征在于在测量仪器组中的每一测量仪器(1)可操作在预定的时间间隔，与上述相应的集中器单元通信。

5、如权利要求1所述的遥控测量装置，其特征在于遥控测量仪器(1)中的至少一个可操作，接收来自相关的集中器单元(2)的发射信号，这样的发射信号与所涉及的测量仪器的工作条件的变化相关。

6、如权利要求1所述遥控测量装置，其特征在于由所述发射器(116)给所述接收器(114)提供本地振荡器信号，在提供这样的本地振荡器信号期间，将发射器(116)的的输出与天线(120)隔离开。

7、如权利要求6所述的遥控测量装置，其特征在于本地振荡器频率设置不同于用于发射器(116)发射信号所需频率。

8、如权利要求1所述遥控测量装置，其特征在于将测量仪器数据存储在所涉及的遥控测量仪器中的一个永久性存储器中。

9、如权利要求1所述遥控测量装置，其特征在于如果测量仪器(1)是电测量仪器，就由供电线路来提供天线(120)，或者如果所述测量仪器是一种水测量仪器，就由该测量仪器的传感器线来提供所述天线。

10、如权利要求1所述遥控测量装置。其特征在于每一遥控测量仪器(1)是电测量仪器，由测量仪器(1)的电源线来提供每一测量仪器(1)的天线(120)。

11、如前述权利要求中的任何一个所述遥控测量装置，其特征在于能够使得至少一个集中器单元(2)可操作，接收来自不是在所述组中的那些遥控测量仪器的、另外的一些单元的信号，并且，将这些其它信号传送给其它一些预先确定中央控制单元。

12、如权利要求11所述的遥控测量装置，其特征在于所述那些另外的单元提供了安全和防火装置。

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