CN115512489A - 一种智能水表及异常检测方法、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能水表，包括基表、电子装置和线性磁传感器，线性磁传感器设于电子装置内，与智能水表上的电子装置内的控制模块电性连接，用于感应磁场强度和方向的变化并生成电信号，以及将电信号发送给控制模块，从而使得控制模块根据电信号判断智能水表是否处于异常状态；控制模块，还用于当判断得出水表处于异常状态时，向远程终端发送预警通知。本发明具有功耗小、成本低等特点。本发明还提供一种智能水表的异常检测方法及介质。

Description

一种智能水表及异常检测方法、存储介质

技术领域

本发明涉及水表，尤其涉及一种智能水表、智能水表的异常检测方法及存储介质。

背景技术

为了防止水表被盗，目前一般是通过在智能水表的电子装置内部设置GPS系统，来实时将对应水表的位置信息上传至远程终端，以实现对智能水表的监控。但是，由于GPS系统具有体积大、成本高、功耗高等问题，导致水表的功耗过大、造价高，同时GPS系统在对水表进行定位时其还会产生其它冗余的数据，进一步增加水表的功耗。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种智能水表，其能够解决现有的水表监控存在功耗大、成本高等问题。

本发明的目的之二在于提供一种智能水表的异常检测方法，其能够解决现有的水表监控存在功耗大、成本高等问题。

本发明的目的之三在于提供一种存储介质，其能够解决现有的水表监控存在功耗大、成本高等问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种智能水表，包括基表、电子装置和线性磁传感器，所述线性磁传感器设于所述电子装置内，与所述智能水表上电子装置内的控制模块电性连接，用于感应磁场强度和方向的变化并生成电信号，以及将所述电信号发送给所述控制模块，从而使得所述控制模块根据所述电信号判断所述智能水表是否处于异常状态；所述控制模块，还用于当判断得出所述水表处于异常状态时，向远程终端发送预警通知。

进一步地，所述智能水表的电子装置内还包括通讯模组；其中，所述控制模块与通讯模组电性连接，用于接收所述电信号并根据所述电信号判断得出所述智能水表处于异常状态时，通过通讯模组向远程终端发送预警通知。

进一步地，还包括电压放大模块，所述电压放大模块的一端与线性磁传感器电性连接、另一端与控制模块电性连接，用于接收所述线性磁传感器的电信号并对所述电信号进行放大处理后发送给所述控制模块。

进一步地，所述智能水表的电子装置还包括电源模块，所述控制模块、电压放大模块、线性磁传感器分别与电源模块电性连接。

进一步地，所述电压放大模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和三级管；其中，三级管的基极与线性磁传感器的第一输出端电性连接、发射极通过第四电阻接地、集电极通过第五电阻与控制模块电性连接；第二电阻的一端接地、另一端与三极管的基极电性连接；第一电阻的一端与三极管的基极电性连接、另一端与电源模块电性连接；第三电阻的一端与电源模块电性连接、另一端与三极管的集电极电性连接；第一电容的一端接地、另一端与电源模块电性连接；

所述线性磁传感器的第二输出端接地、电源端与电源模块电性连接、接地点接地。

进一步地，还包括模数转换模块，所述模数转换模块设于所述电压放大模块与控制模块之间，用于对经过所述电压放大模块放大处理后的电信号进行模数转换后发送给控制模块；所述线性磁传感器包括隧道磁电阻传感器芯片。

进一步地，所述异常状态包括倒装状态和非法移动状态；所述控制模块，用于对所述电信号进行分析以得出检测电压，并且当检测电压大于预设电压时所述智能水表处于非法移动状态，以及当检测电压为预设电压的反向时所述智能水表处于倒装状态。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种智能水表的异常检测方法，应用于如本发明的目的之一采用的一种智能水表，所述异常检测方法包括：

数据获取步骤：当智能水表处于非运输状态时，通过智能水表的电子装置中的控制模块实时获取线性磁传感器的电信号，并对所述电信号进行分析；

判断步骤：通过智能水表的电子装置中的控制模块根据分析结果判断得出所述智能水表处于异常状态时，向远程终端发送异常通知；

待机步骤：当智能水表处于运输状态时，通过智能水表的电子装置中的控制模块将线性磁传感器置于低功耗状态。

进一步地，所述判断步骤具体包括：当分析结果中的检测电压大于预设电压时，向远程终端发送智能水表处于非法移动状态的异常通知；当分析结果中的检测电压为预设电压的反向，向远程终端发送所述智能水表处于倒装状态的异常通知。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种介质，所述介质为存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，其上存储有异常检测程序，所述异常检测程序为计算机程序，所述异常检测程序被处理器执行时实现如本发明的目的之一采用的一种智能水表的异常检测方法的步骤。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过在智能水表内部增加线性磁传感器，通过线性磁传感器感应磁场的强度与方向的变化而生产电信号，从而根据该电信号判断智能水表是否处于异常状态，以及当判断得出智能水表存在异常时，及时向远程终端发送异常通知。本发明相对于GSP定位的方式来说，其冗余数据少、功耗低、体积小、成本更低。

附图说明

图1为本发明提供的一种智能水表的模块图；

图2为图1中的线性磁传感器、电压放大模块与控制模块、电源模块的电路连接示意图；

图3为本发明提供的一种智能水表的异常检测方法流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能水表，通过在智能水表的电子装置内设置线性磁传感器来代替现有的GPS模块，以实现对水表的异常监控，既可以实现对水表的非法移动进行监控，还可对水表的倒装进行监控，相对于现有技术采用GPS模块仅能获取智能水表大致位置来说，具有精度高、体积小、功耗更低、成本更低；同时，由于线性磁传感器是通过感应外磁场的变化来感应水表的倒装或非法移动，不需要获取额外无关的冗余数据，相对于GPS模块在对水表进行定位时还获取其他与位置无关的冗余数据来说，进一步降低水表的功耗。

本发明不仅适用于电子水表，还可以适用于带有电子装置的机械水表，在实现对水表的安装以及使用过程进行监控的同时，大大降低智能水表的体积、功耗和维护成本。

如图1所示，本发明提供一种智能水表，包括基表、电子装置和线性磁传感器。其中，线性磁传感器设于智能水表的电子装置内，与智能水表的电子装置内的控制模块电性连接。

优选地，当智能水表的安装方向或安装位置不对时，线性磁传感器通过感应外部磁场的强度和方向的变化而生成电信号，并将电信号发送给控制模块，这样，控制模块即可对电信号进行分析以判断智能水表所处的状态是否异常，实现对智能水表的监测。

同时，当水表的电子模块判断得出智能水表处于异常状态时，向远程终端发送异常通知，及时通知相关工作人员智能水表可能存在的异常问题，以便及时对智能水表进行维护。

优选地，本发明中的智能水表的异常状态包括倒装状态和非法移动状态。其中，非法移动状态是指智能水表可能存在被盗或非法拆卸等情况导致水表所在的位置与预先安装的位置不同的状态。这里的移动并不包括水表的正常运输的移动。在实际的使用过程中，当智能水表处于运输过程中，将智能水表处于断电状态或待机状态，此时线性磁传感器处于低功耗状态，不工作，智能水表也不会上报任何数据，节省功耗。

倒装状态是指智能水表的安装方向与正确的安装方向反向的状态。

优选地，本发明中的线性磁传感器采用隧道磁电阻传感器芯片来实现，其灵敏度很高，智能水表的安装稍微发生变化时，该传感器即可感受到磁场强度和方向的变化，以提高判断结果的灵敏度。具体地，当外磁场强度沿敏感方向分量较大时，电子隧穿过绝缘层的可能性会更大，其宏观表现为电阻较小，则输出的电信号的电压较大；反之，电子隧穿过绝缘层的可能性较小，其宏观表现为电阻较大，则输出的电信号的电压较小。也即，当传感器的磁阻较大时，输出电压较小；当传感器的磁阻较小时，输出电压较大；当该传感器反置时，输出电压正负极颠倒。因此，本发明根据线性磁传感器输出的电信号的电压变化来判断水表所处的状态。比如：当智能水表安装好后，存在被盗或非法拆卸时，水表会发生非法移动，则此时线性磁传感器会感受到磁场发生变化并生成对应的电信号发送给控制模块。当智能水表正常安装后，其电信号中的电压不会发生变化，一旦水表被拆卸时，电信号中的电压会发生变化。具体地，当控制模块分析得出电信号的电压大于预设阈值时，则认为智能水表处于非法移动状态，有可能存在被盗的风险，及时向远程终端发送异常通知。当然，若智能水表处于正常维护的状态时，远程终端的工作人员会将异常通知与维护时间进行匹配，来最终确定智能水表是否被盗。

同理，当智能水表倒装时，线性磁传感器会产生电信号并发送给控制模块。由于智能水表处于倒装状态，则线性磁传感器生成的电信号中的电压属于反向电压，从而判断智能水表是否处于倒装状态。

当智能水表在运输过程中，可将线性磁传感器处于待机状态，避免上传多余的冗余数据，节省功耗。比如当智能水表运输过程中，也即智能水表处于运输模式，即使检测到线性磁传感器的电信号发生改变时，也不会认为智能水表处于异常状态。同样地，在安装或使用过程中，将智能水表切换到对应模式下，此时线性磁传感器启动并开始工作。具体地，可通过在智能水表上设置一按钮，来切换智能水表所处的模式，比如当智能水表在运输状态时，将智能水表切换为运输模式，此时智能水表不会上传任何的数据，处于低功耗状态，节省功耗；当智能水表在安装或使用过程中时，将智能水表切换为非运输模式，启动线性磁传感器开始检测。

更进一步，本发明还可将智能水表的非运输模式分为安装模式、使用模式，在不同的模式下实现不同触发条件的匹配，使得判断结果更为准确。同时，本发明在检测到智能水表处于异常状态时，向远程终端发送异常通知，不需要实时上传数据，进一步节省能耗。

优选地，智能水表的电子装置还包括通讯模组。其中，控制模块与通讯模组电性连接，用于接收电信号并对电信号进行分析判断得出智能水表处于异常状态时，通过通讯模组向远程终端发送异常通知。同时，控制模块，在发送异常通知的同时，还向远程终端发送检测数据和分析结果以便存储，以便后续分析统计使用。

优选地，本发明还包括电源模块，与控制模块、线性磁传感器电性连接，用于为控制模块、线性磁传感器提供供电电源。优选地，电源模块可集成于智能水表的电子装置内部，也可以为单独设置的电源模块，具体可根据实际的需求设置。

优选地，本发明还包括电压放大模块。电压放大模块的一端与线性磁传感器电性连接、另一端与控制模块电性连接，用于对线性磁传感器的电信号进行放大后发送给控制模块处理。

更为具体地，如图2所示，电压放大模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、电容C1和三级管Q1。线性磁传感器采用芯片U1。

其中，三级管Q1的基极与线性磁传感器的第一输出端电性连接，也即线性磁传感器的芯片U1的OUT+端(第一输出端)电性连接。

三级管Q1的发射极通过第四电阻R4接地，集电极通过第三电阻R3与电源模块电性连接。

三级管Q1的集电极还通过电阻R5与控制模块电性连接。

第二电阻R2的一端接地、另一端与三极管Q1的基极电性连接。第一电阻的一端与三极管Q1的基极电性连接、另一端与电源模块电性连接。

电容C1的一端接地、另一端与电源模块电性连接。芯片U1的GND端(接地端)、OUT-端(第二输出端)均接地，VCC端(电源端)与电源模块电性连接。

电源模块还与控制模块电性连接，为控制模块提供对应电源。

更为优选地，本发明还包括模数转换模块，设于电压放大电路和控制模块之间，用于对电压放大电路放大后的电信号进行模数转换后发送给控制模块。

本发明通过线性磁传感器感受外部磁场的变化进而生成电信号，通过对电信号的电压变化来判断智能水表是否处于非法移动状态或倒装状态等问题，并当存在异常时及时向远程终端发送通知，实现对智能水表的远程监控。

本发明具有灵敏度高、体积小、成本低、功耗低等特点。比如目前的GPS模块来说，其俯视长宽一般在15mm×15mm到几十上百毫米不等，但是本发明所采用的线性磁传感器仅几毫米，规格书上大约为3.5mm×1.5mm，大大降低占用面积，进而使得智能水表的体积更小、节省成本。

实施例二

基于实施例一，本发明还提供另一实施例，一种用于水表的异常检测方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤S1、当智能水表处于非运输状态时，通过智能水表的电子装置中的控制模块实时获取线性磁传感器的电信号，并对电信号进行分析。

当智能水表发生非法移动或倒装时，外部磁场会发生改变而被线性磁传感器感应到并生成对应的电信号发送给控制模块。

步骤S2、通过智能水表的电子装置中的控制模块根据分析结果判断得出智能水表处于异常状态时，向远程终端发送异常通知。

也即，当判断得出智能水表处于异常状态时，及时向远程终端发送异常通知，及时通知相关工作人员，以便采取对应措施。

优选地，步骤S2还包括：当分析结果中的检测电压大于预设电压时，向远程终端发送智能水表处于非法移动状态的异常通知；当分析结果中的检测电压为预设电压的反向，向远程终端发送智能水表处于倒装状态的异常通知。本发明可实现水表的非法拆卸以及倒装的监控。

优选地，当水表处于非运输状态时，执行步骤S1～步骤S2；当智能水表处于运输状态时，通过智能水表的电子装置中的控制模块将线性磁传感器置于低功耗状态，节省功耗，避免上传冗余数据。

实施例三

本发明还提供一种存储介质，存储介质为计算机可读存储介质，其上存储有异常检测程序，所述异常检测程序为计算机程序，所述异常检测程序被处理器执行时实现以下步骤：

数据获取步骤：当智能水表处于非运输状态时，通过智能水表的电子装置中的控制模块实时获取线性磁传感器的电信号，并对所述电信号进行分析；

判断步骤：通过智能水表的电子装置中的控制模块根据分析结果判断得出所述智能水表处于异常状态时，向远程终端发送异常通知；

待机步骤：当智能水表处于运输状态时，通过智能水表的电子装置中的控制模块将线性磁传感器置于低功耗状态。

进一步地，所述判断步骤具体包括：当分析结果中的检测电压大于预设电压时，向远程终端发送智能水表处于非法移动状态的异常通知；当分析结果中的检测电压为预设电压的反向，向远程终端发送所述智能水表处于倒装状态的异常通知。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种智能水表，其特征在于，包括基表、电子装置和线性磁传感器，所述线性磁传感器设于所述电子装置内，与所述智能水表的电子装置内的控制模块电性连接，用于感应磁场强度和方向的变化并生成电信号，以及将所述电信号发送给所述控制模块，从而使得所述控制模块根据所述电信号判断所述智能水表是否处于异常状态；所述控制模块，还用于当判断得出所述水表处于异常状态时，向远程终端发送预警通知。

2.根据权利要求1所述的智能水表，其特征在于，所述智能水表的电子装置内还包括通讯模组；其中，所述控制模块与通讯模组电性连接，用于接收所述电信号并根据所述电信号判断得出所述智能水表处于异常状态时，通过通讯模组向远程终端发送预警通知。

3.根据权利要求2所述的智能水表，其特征在于，还包括电压放大模块，所述电压放大模块的一端与线性磁传感器电性连接、另一端与控制模块电性连接，用于接收所述线性磁传感器的电信号并对所述电信号进行放大处理后发送给所述控制模块。

4.根据权利要求3所述的智能水表，其特征在于，所述智能水表的电子装置还包括电源模块，所述控制模块、电压放大模块、线性磁传感器分别与电源模块电性连接。

5.根据权利要求4所述的智能水表，其特征在于，所述电压放大模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和三级管；其中，三级管的基极与线性磁传感器的第一输出端电性连接、发射极通过第四电阻接地、集电极通过第五电阻与控制模块电性连接；第二电阻的一端接地、另一端与三极管的基极电性连接；第一电阻的一端与三极管的基极电性连接、另一端与电源模块电性连接；第三电阻的一端与电源模块电性连接、另一端与三极管的集电极电性连接；第一电容的一端接地、另一端与电源模块电性连接；

所述线性磁传感器的第二输出端接地、电源端与电源模块电性连接、接地点接地。

6.根据权利要求3所述的智能水表，其特征在于，还包括模数转换模块，所述模数转换模块设于所述电压放大模块与控制模块之间，用于对经过所述电压放大模块放大处理后的电信号进行模数转换后发送给控制模块；所述线性磁传感器包括隧道磁电阻传感器芯片。

7.根据权利要求1所述的智能水表，其特征在于，所述异常状态包括倒装状态和非法移动状态；所述控制模块，用于对所述电信号进行分析以得出检测电压，并且当检测电压大于预设电压时所述智能水表处于非法移动状态，以及当检测电压为预设电压的反向时所述智能水表处于倒装状态。

8.一种智能水表的异常检测方法，应用于如权利要求1-7中任一项所述的一种智能水表，其特征在于，所述异常检测方法包括：

数据获取步骤：当智能水表处于非运输状态时，通过智能水表的电子装置中的控制模块实时获取线性磁传感器的电信号，并对所述电信号进行分析；

判断步骤：通过智能水表的电子装置中的控制模块根据分析结果判断得出所述智能水表处于异常状态时，向远程终端发送异常通知；

待机步骤：当智能水表处于运输状态时，通过智能水表的电子装置中的控制模块将线性磁传感器置于低功耗状态。

9.根据权利要求8所述的智能水表的异常检测方法，其特征在于，所述判断步骤具体包括：当分析结果中的检测电压大于预设电压时，向远程终端发送智能水表处于非法移动状态的异常通知；当分析结果中的检测电压为预设电压的反向，向远程终端发送所述智能水表处于倒装状态的异常通知。

10.一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，其上存储有异常检测程序，其特征在于，所述异常检测程序为计算机程序，所述异常检测程序被处理器执行时实现如权利要求8-9中任一项所述的一种智能水表的异常检测方法的步骤。

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