CN1793795A - 采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统 - Google Patents

Abstract

一种采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统，属于无线传输技术领域。本发明包括：磁性传感器列、声表面波器件、无线阅读查询机和计算机控制中心，与声表面波器件电气连接的磁性传感器列采集表具机械字轮的位置状态，把位置状态转换为电气上的短路和断路状态，电气上的短路和断路状态信息作为声表面波器件模块的信息输入，无线阅读查询机接收声表面波器件发送的包含表具数值、编码等信息的无线电波信号，无线阅读查询机把接收的无线电波信号进行放大、滤波、模拟－数字转换，计算机控制中心从无线阅读查询机中读取表具编号和数值信息。本发明可以对表具进行纯无线、无源的读取，减少布线复杂度，节约成本。

Description

采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统

技术领域

本发明涉及的是一种无线传输技术领域的系统，具体地说，是一种采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统。

背景技术

目前，机械字轮方式的计数结构广泛用于水表、电表、气表等以及其他累计式计量表上，由于其结构简单，价格便宜，工作可靠，近年内都是一个不可替代的计量方式。以上提及的表具中，都是由若干位字轮组成，都是机械读数方式。随着技术的发展，提出了需要这些机械装置能够以电子化、数字化的形式输出计量结果的要求，以远程传输给上层计算机系统，便于统计和管理。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号CN1460841A，公开日为2003.12.10，专利名称为：采用图像传感器的水表自动抄表系统，该专利自述为：“系统由摄像系统、水表图像采集、压缩、存储系统、和水表读数识别系统三部分构成，摄像系统和水表图像的采集、压缩、存储系统之间采用数据线或视频线连接，并进行信号传输，水表图像采集、压缩、存储系统和水表读数识别系统之间是通信接口连接和数据传输，摄像系统摄取水表的表盘图像，所摄取图像的数字信号或视频信号，由水表图像采集、压缩、存储系统进行采集、压缩和储存，然后将存储的所有图像传送给水表读数识别系统集中进行读数的自动识别，得出并记录水表的用水计量值。”其不足之处是：1.系统都是有线的，无论何种表具，无论安装于何处都需要信号传输线和电源线。2.系统都要求外部或内部(电池)供电，没有电源都不可能工作。3.对表具本身不具有ID编码能力，只能靠数据传输协议或其他间接方法把表具读数与用户信息相对应。4.每套读取系统只能读取一个表具的数值，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统，使其可以对表具进行纯无线、无源的读取，每套无线阅读查询机可以无线读取一个小区内多个表具，减少布线复杂度，节约成本。

本发明包括：磁性传感器列、声表面波器件、无线阅读查询机和计算机控制中心，与声表面波器件电气连接的磁性传感器列采集表具机械字轮的位置状态，把位置状态转换为电气上的短路和断路状态，电气上的短路和断路状态信息作为声表面波器件模块的信息输入，声表面波器件模块输出的无线电波以无线方式发送到无线阅读查询机模块，无线阅读查询机以无线电波形式向声表面波器件发送查询信号，并接收声表面波器件发送的包含表具数值、编码等信息的无线电波信号，无线阅读查询机把接收的无线电波信号进行放大、滤波、模拟-数字转换，并解码得到表具编号和数值信息，计算机控制中心从无线阅读查询机中读取表具编号和数值信息。

所述的磁性传感器列包括：编码磁体和舌簧管，编码磁体采用二进制绝对编码方法排列，把表具的当前数值以二进制的方式反映到舌簧管的吸合状态上。

所述的编码磁体设在表具机械字轮上，随表具机械字轮转动。

所述的舌簧管设在表具基座上，舌簧管的吸合状态通过电气上的短路和断路状态传送给声表面波器件。

所述的声表面波器件包括：器件基体、天线、叉指换能器、读数反射栅阵列和编码反射栅阵列，天线接收无线阅读查询机发射的查询信号，并发送来自叉指换能器的包含表具编码、数值信息的应答信号到无线阅读查询机，叉指换能器把天线接收的查询信号(电磁波)转换为声波信号，沿器件基体表面传播，同时叉指换能器把反射回的声波信号转换为电磁波信号并传送给天线，位于声波传播路径上的读数反射栅阵列以固定位置排列，读数反射栅阵列接收从叉指换能器传播过来的声波信号，并反射回带有表具数值信息的回波信号，位于声波传播路径上的编码反射栅阵列接收叉指换能器传播过来的声波信号，并反射回由出厂编码决定的表具编码，作为区分不同表具的辨识号码。

所述的无线阅读查询机包括：公共天线、发射电路、接收电路、数字解码电路和控制电路，发射电路按照控制电路的控制发射查询信号到公共天线，公共天线发射从发射电路来的电磁波信号，并接收由声表面波器件上天线返回的信号，然后将此信号传送到接收电路，接收电路把接收的信号放大、滤波、变频、解调后传送给数字解码电路，数字解码电路把接收的信号进行模拟到数字的转换，经数字滤波，解码后得到表具数值和表具编号，保存数值并传送到计算机控制中心。

所述的计算机控制中心向无线阅读查询机发送控制命令，并接收无线阅读查询机发送来的表具数值信息，汇总处理。

本发明的工作过程和工作原理是：表具的机械字轮转时动带动安装于其上的编码磁体转动，编码磁体位置的变化改变安装于磁体附近的舌簧管的吸合状态，从而使与之相连的读数反射栅的通路状态发生改变，这种状态的改变使读数反射栅在反射声波时有不同的反射特性。当手持或固定安装的无线阅读查询机经发射电路发出查询信号时，声表面波器件上的天线接收到信号，并把信号传送到与之电气连接的叉指换能器上，在叉指换能器上发生电波到声波的转换，得到的声波沿基体传播过程中遇到通路状态不同的读数反射栅阵列产生不同的反射特性，这样反射回的声波中包含了表具的数值信息，反射波在叉指换能器上发生声波到电波的逆转换，并经天线发射。无线阅读查询机通过接收反射回的电波信号，经解码后得到表具读数值。声表面波器件上的编码反射栅同时也对查询信号产生反射，这样在返回信号中利用时间、幅值、相位特性可以辨别当前表具的识别号码。无线阅读查询机发射查询信号后，转为接收信号状态，接收电路对接收到的信号进行预处理，经解码算法得到表具当前的读数值和编号。无线阅读查询机的控制电路控制完成查询、接收和解码的控制，同时把获得的信息保存并传送到计算机控制中心。计算机中心可以通过有线或无线的方式收集分布于各个地方的无线查询机的阅读数据，并汇总处理。

本发明的优点是：1.表具的传感部分是纯无源的，对机械字轮数值的检测不需要任何电源就可完成。2.表具上数值信息的发送是无线的，不需要任何与表具的有线连接就可读取数值。3.表具本身具有制造时给定的固定且唯一的标识号码，这个号码在数值录入时一并录入，不需要专门的通讯协议或其它方法来区分用户。4.表具编码是绝对式编码，不存在积累误差。5.具有机械读数与电子读数，且保持完全一致，电子读数装置不影响原来一次仪表的计量。

附图说明

图1是本发明原理框图。

图2是声表面波器件结构示意图。

图3是无线阅读查询机结构框图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本发明包括：磁性传感器列、声表面波器件、无线阅读查询机和计算机控制中心，与声表面波器件电气连接的磁性传感器列采集表具机械字轮的位置状态，把位置状态转换为电气上的短路和断路状态，电气上的短路和断路状态信息作为声表面波器件模块的信息输入，声表面波器件模块输出的无线电波以无线方式发送到无线阅读查询机模块，无线阅读查询机以无线电波形式向声表面波器件发送查询信号，并接收声表面波器件发送的包含表具数值、编码等信息的无线电波信号，无线阅读查询机把接收的无线电波信号进行放大、滤波、模拟-数字转换，并解码得到表具编号和数值信息，计算机控制中心从无线阅读查询机中读取表具编号和数值信息。

所述的磁性传感器列和声表面波器件均设在表具内部，磁性传感器列包括设在机械字轮周围的舌簧管1，设在字轮转动部件上的编码磁体2。编码磁体2按照绝对编码方式排列，本发明也适用于其他的编码排列。本发明中采用四位绝对编码，有十六种状态来标识0-9十个数字。每个字轮周围安装有四个磁性舌簧管1，其与四位编码盘上的圆周相对应。机械字轮转动到不同位置时，磁力使舌簧管1产生不同的闭合状态组合。舌簧管1的输出引线3连接到声表面波器件上的读数反射栅阵列4。声表面波器件包括器件基体5、天线6、叉指换能器7、读数反射栅阵列4和编码反射栅阵列8。天线6接收无线阅读查询机发送的查询信号，并传送到叉指换能器7。叉指换能器7把天线6接收到的电波信号转换为声波信号，并沿基体5表面传播，叉指换能器7也把由读数反射栅阵列4、编码反射栅8反射回的声波逆转换为电波信号，回送到天线6。读数反射栅阵列4与舌簧管1电气连接，因而，舌簧管1的通断状态，转换为读数反射栅阵列4的短路或断路状态，两种状态下的读数反射栅4对声波的反射特性是不同的，从而把表示表具数值的磁性开关信号转换为反射声波的强弱。包含读数值信息的信号经上述叉指换能器7的声电转换，由天线6发射出去。编码反射栅8的排列位置是根据特定编码方法实现的，编码状态在生产时产生，而且不能修改。这样在回波信号中，通过幅值、相位、时间等信息可以检测到编码反射栅8的编码，以此作为表具的唯一号码。

如图3所示，所述的无线阅读查询机是一个无线工作系统，由公共天线，发射电路，接收电路，数字解码和控制电路组成，发射电路按照查询指令经公共天线发射查询信号接收电路对从公共天线返回的反射信号进行调理后输送到数字解码和控制电路。数字解码和控制电路对数字化的接收信号进行计算，得到当前查询表具的数值和表ID号码，并存入相应的数据库，数据处理部分的通信接口可以与主控计算机通信。

所述的计算机控制中心，位于生活区的管理中心，通过通信接口与各单元的无线阅读查询机相连接，对各小区数据汇总，中心数据库软件处理数据，打印费用清单，并统一调度系统。

Claims (6)

1.一种采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统，包括：计算机控制中心、声表面波器件、磁性传感器列，其特征在于，还包括：无线阅读查询机，与声表面波器件电气连接的磁性传感器列采集表具机械字轮的位置状态，把位置状态转换为电气上的短路和断路状态，电气上的短路和断路状态信息作为声表面波器件模块的信息输入，声表面波器件模块输出的无线电波以无线方式发送到无线阅读查询机模块，无线阅读查询机以无线电波形式向声表面波器件发送查询信号，并接收声表面波器件发送的包含表具数值、编码等信息的无线电波信号，无线阅读查询机把接收的无线电波信号进行放大、滤波、模拟-数字转换，并解码得到表具编号和数值信息，计算机控制中心从无线阅读查询机中读取表具编号和数值信息；

所述的无线阅读查询机包括：公共天线、发射电路、接收电路、数字解码电路和控制电路，发射电路按照控制电路的控制发射查询信号到公共天线，公共天线发射从发射电路来的电磁波信号，并接收由声表面波器件上天线返回的信号，然后将此信号传送到接收电路，接收电路把接收的信号放大、滤波、变频、解调后传送给数字解码电路，数字解码电路把接收的信号进行模拟到数字的转换，经数字滤波，解码后得到表具数值和表具编号，保存数值并传送到计算机控制中心。

2.根据权利要求1所述的采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统，其特征是，所述的磁性传感器列包括：编码磁体(2)和舌簧管(1)，编码磁体(2)采用二进制绝对编码方法排列，把表具的当前数值以二进制的方式反映到舌簧管(1)的吸合状态上。

3.根据权利要求2所述的采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统，其特征是，所述的编码磁体(2)设在表具机械字轮上，随表具机械字轮转动。

4.根据权利要求2所述的采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统，其特征是，所述的舌簧管(1)设在表具基座上，舌簧管(1)的吸合状态通过电气上的短路和断路状态传送给声表面波器件。

5.根据权利要求1所述的采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统，其特征是，所述的声表面波器件包括：读数反射栅阵列(4)、器件基体(5)、天线(6)、叉指换能器(7)和编码反射栅阵列(8)，天线(6)接收无线阅读查询机发射的查询信号，并发送来自叉指换能器(7)的包含表具编码、数值信息的应答信号到无线阅读查询机，叉指换能器(7)把天线(6)接收的查询信号转换为声波信号，沿器件基体(5)表面传播，同时叉指换能器(7)把反射回的声波信号转换为电磁波信号并传送给天线(6)，位于声波传播路径上的读数反射栅阵列(4)以固定位置排列，读数反射栅阵列(4)接收从叉指换能器(7)传播过来的声波信号，并反射回带有表具数值信息的回波信号，位于声波传播路径上的编码反射栅阵列(8)接收叉指换能器(7)传播过来的声波信号，并反射回由出厂编码决定的表具编码，作为区分不同表具的辨识号码。

6.根据权利要求1所述的采用声表面波技术的纯无源无线自动抄表系统，其特征是，所述的计算机控制中心向无线阅读查询机发送控制命令，并接收无线阅读查询机发送来的表具数值信息，汇总处理。

Images