CN210244400U - 无源自发电仪表自动抄读装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无源自发电仪表自动抄读装置，包括主控电路板、RFID模块、电磁能量收集模块、数据传输模块和光电计数字轮，RFID模块和数据传输模块集成在主控电路板上，主控电路板上设有光电发射电路板和光电接收电路板，RFID模块包括RFID射频芯片和RFID射频天线，电磁能量收集模块集成在RFID模块中，电磁能量收集模块对RFID模块接收到的外部电磁信号进行放大处理，驱动光电发射电路板和光电接收电路板进行光电计数字轮读数的采集，光电计数字轮内设有互相隔离的圆弧形编码透光孔。本实用新型更加可靠高效简单，无需电池或者外部供电，安装方便，不仅大幅度降低成本，且稳定性较高。

Description

无源自发电仪表自动抄读装置

技术领域

本实用新型涉及计量仪表抄读计量领域，特别涉及一种无源自发电仪表自动抄读装置。

背景技术

在自来水、燃气、电力、工业控制等行业都会涉及到计量仪表抄读计量。以自来水行业为例，对于自来水行业来说，随着城市化的发展、城市规模以及供水人口的不断扩大增多，客观上给水务运营企业提出了越来越严峻的要求。抄表计量一直是水务运营企业工作中非常重要的一环，目前主要存在以下几种计量水表：

1、普通机型水表

普通机械表作为水务公司目前使用较为广泛的水表且相比其他水表使用比例较高。对于普通机械水表，目前主流的抄表方式有：

1.1表卡抄表

由水务公司抄表员按照一定的顺序将用水用户的档案进行归类，抄表周期内携带归类好的表卡对水表进行抄表，用户信息和水表是否一致完全依靠抄表员的记忆，所有负责下的线路用水用户抄完后由抄表员将表卡送回到水务公司，再交给其他人员将表卡上的用户水表读数逐一的输入到计算机上并完成水费的生成。

其弊端在于：1)用户信息和水表是否一致高度依赖抄表员的经验和记忆，容易发生错抄漏抄人情水等问题，造成水务公司经济上的损失和用户投诉。2)每个抄表员负责几千用水用户的抄表工作，每次抄表需要携带大量表卡，工作紧、任务重、效率低。3)数据的多次转移带来多重不必要的人力成本和效率的低下，并且增大了出错的风险。4)抄表数据的不准确给水务公司信息化系统建设造成数据上参考性不足，分析和数据决策失准。

1.2抄表机和智能手机抄表

抄表机解决了表卡的携带不便问题。每月开始抄表时抄表员下载表册或携带抄表机到水务公司用有线方式进行表册的下载，然后按照抄表排序进行现场抄表，全部抄完后再将抄表机送到水务公司进行有线连接电脑上传抄表数据或者点击无线上传生成水费。

其弊端在于：1)用户信息和水表是否一致高度依赖抄表员的经验和记忆，容易发生错抄漏抄人情水等问题，造成水务公司经济上的损失和用户投诉。2)管理难的问题依然得不到解决。3)抄表数据的不准确给水务公司信息化系统建设造成数据上参考性不足，分析和数据决策失准。

另外一方面由于水表安装位置和安装环境的多样性复杂性，给上述两种抄表方式也带来了许多不便，特别是安装在地下表井内的水表，地表井盖距离水表有一定的距离，而且表井内环境复杂也给抄表带来了诸多的不便。此外，由于水表长期暴露在户外，水表表盘玻璃处经常被厚厚的灰尘覆盖，表井内水表也由于积水等原因表盘玻璃很容易发生灰尘遮挡，抄表员在抄表的时候往往还需要擦干净玻璃后才能看到水表读数，这也在一定程度上影响了抄表效率。

3、智能水表

智能水表包括智能远传水表和IC卡预付费水表，其中智能远传水表又分为有线远传和无线远传以及新型NB-IOT水表。但是智能水表存在价格昂贵、安装和维护的工作量大并且存在部分电子元器件和电池的技术不成熟造成的抄不准、抄不到、管理难等突出问题。另一方面由于多种因素的影响，安装环境复杂对智能水表的推广使用产生了诸多的不利条件，改造成本较高。

综上，目前水表和水表抄读方式存在如下问题：1)用户信息和水表是否一致高度依赖抄表员的经验和记忆，容易发生错抄漏抄人情水等问题，造成水务公司经济上的损失和用户投诉。2)抄表工作工作紧、任务重，加上传统计量仪表的完全依赖人的记录，使得抄表工作效率低下。3)数据的多次转移带来多重不必要的人力成本和效率的低下，并且增大了出差的风险。4)抄表数据的不准确给水务公司信息化系统建设造成数据上参考性不足，分析和数据决策失准。5)智能水表价格高昂，大规模使用成本高，且存在一定的技术问题。6)智能水表受安装、楼宇设计等多种因素的影响，存在客观难以解决的瓶颈。7)水表安装位置和水表所处环境等给抄表带来较高的要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种更加可靠高效简单，无需电池或者外部供电，安装方便，不仅大幅度降低成本，且稳定性较高的无源自发电仪表自动抄读装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种无源自发电仪表自动抄读装置，包括主控电路板、RFID模块、电磁能量收集模块、数据传输模块和光电计数字轮，所述数据传输模块集成在所述主控电路板上，所述RFID模块集成在所述主控电路板、仪表表盘或者配合铅封外置悬挂方式，所述主控电路板上设有光电发射电路板和光电接收电路板，所述RFID模块包括RFID射频芯片和RFID射频天线，所述电磁能量收集模块集成在所述RFID模块中，所述电磁能量收集模块对所述RFID模块接收到的外部电磁信号进行放大处理，驱动所述光电发射电路板和光电接收电路板进行光电计数字轮读数的采集，所述光电计数字轮内设有互相隔离的圆弧形编码透光孔，所述光电计数字轮的表面设有从0到9顺序分布的编码，所述主控电路板插入到光电计数字轮间的空隙。

在本实用新型所述的无源自发电仪表自动抄读装置中，所述光电发射电路板和光电接收电路板穿过所述主控电路板，并通过焊锡固定。

在本实用新型所述的无源自发电仪表自动抄读装置中，还包括MCU主控芯片，所述MCU主控芯片集成在所述主控电路板上。

在本实用新型所述的无源自发电仪表自动抄读装置中，所述光电计数字轮上设置有用于实现联动进位的进位柱。

在本实用新型所述的无源自发电仪表自动抄读装置中，所述主控电路板上还集成有接线端子，所述接线端子包括数据接线端子和电源接线端子。

在本实用新型所述的无源自发电仪表自动抄读装置中，所述光电发射电路板上设有发射二极管，所述光电接收电路板上设有接收二极管。

在本实用新型所述的无源自发电仪表自动抄读装置中，所述外部电磁信号来自RFID读写器、带有NFC功能的移动终端或者智能手机。

在本实用新型所述的无源自发电仪表自动抄读装置中，所述数据传输模块包括M-BUS传输端口、RS485接口、TTL通讯接口和射频传输模块。

在本实用新型所述的无源自发电仪表自动抄读装置中，所述RFID射频天线的形状为规则形状或不规则的形状。

在本实用新型所述的无源自发电仪表自动抄读装置中，所述RFID射频天线的封装结构集成到水表表盘玻璃下方的无金属覆盖区域，或者集成到水表上方。

实施本实用新型的无源自发电仪表自动抄读装置，具有以下有益效果：由于设有主控电路板、RFID模块、电磁能量收集模块、数据传输模块和光电计数字轮，RFID模块包括RFID射频芯片和RFID射频天线，电磁能量收集模块集成在RFID模块中，电磁能量收集模块对RFID模块接收到的外部电磁信号进行放大处理，驱动光电发射电路板和光电接收电路板进行光电计数字轮读数的采集，本实用新型解决了目前市面上普通机械水表和智能水表存在的问题，其更加可靠高效简单，无需电池或者外部供电，安装方便，不仅大幅度降低成本，且稳定性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型无源自发电仪表自动抄读装置一个实施例中的正面结构示意图；

图2为所述实施例中无源自发电仪表自动抄读装置的背面结构示意图；

图3为所述实施例中RFID天线的结构示意图；

图4为所述实施例中光电计数字轮的结构示意图；

图5为所述实施例中无源自发电仪表自动抄读装置在使用时的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型无源自发电仪表自动抄读装置实施例中，该无源自发电仪表自动抄读装置的证明结构示意图如图1所示。图2为本实施例中无源自发电仪表自动抄读装置的背面结构示意图。本实施例中，该无源自发电仪表自动抄读装置包括主控电路板105、RFID模块、电磁能量收集模块、数据传输模块110和光电计数字轮114(参见图4)，图4为本实施例中光电计数字轮的结构示意图。RFID模块可以单独集成在主控电路板105、仪表表盘或者配合铅封外置悬挂方式，使用人员可以仅仅利用其身份识别功能，用RFID读写器、带有NFC功能的移动终端或者智能手机进行非接触识别抄表管理等操作。

数据传输模块110集成在主控电路板105上，数据传输模块110包括M-BUS传输端口、RS485接口、TTL通讯接口和射频传输模块。该无源自发电仪表自动抄读装置没有电池，也不需要外部供电，但保留了M-BUS传输端口、RS485接口和TTL通讯接口，当连接外部M-BUS、RS485和TTL通讯设备时又可以直接变为适应M-BUS、RS 485和TTL通讯模式。

主控电路板105上设有光电发射电路板109和光电接收电路板108，光电发射电路板109和光电接收电路板108穿过主控电路板105，并通过焊锡固定。光电发射电路板109上设有发射二极管，光电接收电路板108上设有接收二极管。主控电路板105、光电发射电路板109和光电接收电路板108的尺寸和形状可以随水表规格和结构的变化进行调整。

RFID模块包括RFID射频芯片111和RFID射频天线104，RFID射频芯片111具有全球唯一ID号，RFID射频芯片111内可储存仪表用户的信息，并且也可利用芯片唯一ID号属性和仪表用户进行关联储存于计算机服务器。RFID射频芯片111内储存的用户信息可以通过RFID读写器或者RFID移动终端进行擦写修改，同时该RFID射频芯片111具有高强度的数据加密能力，确保无权限人员无法操作和查看数据。RFID射频芯片111采用高频通讯协议。当外部RFID读写器或者RFID移动手持终端靠近该无源自发电仪表自动抄读装置时，其发射的微弱电磁场会触发该无源自发电仪表自动抄读装置的电磁能量收集模块进行能量的收集并转化为电能，以驱动光电发射电路板109和光电接收电路板108完成对光电计数字轮114度数的自动采集。上述自动采集完成后，采集到的数据可以通过RFID模块直接和外部RFID读写器或者RFID移动手持终端进行交互上传。在光电发射电路板109和光电接收电路板108完成对光电计数字轮114度数采集的同时，RFID射频芯片111内部储存的仪表用户信息也一并完成和外部RFID读写器或者RFID移动手持终端进行交互上传。

图3为本实施例中RFID天线的结构示意图，RFID射频天线104的形状可以为规则形状，也可以为不规则的形状，并可以根据水表的外观进行自定义，其频率可以为125KHZ、13.56MHZ、433MHZ、915MHZ。RFID射频天线104的封装结构可以集成到水表表盘玻璃下方的无金属覆盖区域，也可以集成到水表上方，如贴到金属上方则需要用抗金属吸波材料进行垫底处理。

电磁能量收集模块集成在RFID模块中，电磁能量收集模块可通过RFID模块接收到的外部电磁信号进行放大处理，以达到驱动光电发射电路板109和光电接收电路板108工作，以完成对光电计数字轮114读数的采集。该外部电磁信号来自RFID读写器、带有NFC功能的移动终端或者智能手机等。

当外部RFID读写器或者RFID移动手持终端靠近该无源自发电仪表自动抄读装置时，其自身发射的电磁波首先会触发RFID射频天线104接收电磁信号，电磁信号触发RFID射频芯片111产生弱电流将芯片ID号和芯片内部储存的信息以电磁方式返回到外部RFID读写器，完成部分信息的交互。外部RFID读写器可以为RFID移动终端、带有NFC功能手机。RFID射频天线104接收外部RFID电磁信号的同时，电磁能量收集模块会同步被触发开始进行电磁能量收集并进一步转化为电能。

当电磁能量收集到的电磁能量转化为电能达到一定阈值时，光电发射电路板109和光电接收电路板108被触发，开始对光电计数字轮114度数进行识读采集。采集到的度数数据先进入数据传输模块110并转化为电磁信号返回至外部RFID读写器同时将数据写入RFID射频芯片111供后续追溯管理。

光电计数字轮114内设有互相隔离的圆弧形编码透光孔101，本实施例中，光电计数字轮114内设有3个编码透光孔101，有些光线可以穿过光电计数字轮114上的编码透光孔101，一部分光线被档，从而达到编码识别的功能。光电计数字轮114的表面设有从0到9顺序分布的编码，主控电路板105扣下时刚好插入到光电计数字轮114间的空隙。

对于普通机械水表只需加装该无源自发电仪表自动抄读系统装置或者使用搭载该无源自发电仪表自动抄读装置的普通机械水表即可实现水表读数的自动上传，特别是安装在地下表井内的水表，地表井盖距离水表有一定的距离，只需要将读取装置(此读取装置可以为RFID读写器、带有NFC功能的智能手机)深入到表井内，碰触该无源自发电仪表自动抄读装置即可自动完成抄表，更加的可靠高效简单。

本实用新型解决了传统智能水表的安装不便问题，该无源自发电仪表自动抄读装置无需电池或者外部供电，不仅大幅度降低成本，并且稳定性较高。另外，该无源自发电仪表自动抄读装置预留M-BUS、RS485、TTL数据传输模式端口，可将搭载该无源自发电仪表自动抄读装置的水表直接变为智能水表。本实用新型无需自带电池和外部供电即可实现仪表读数的自动上传。

本实施例中，该无源自发电仪表自动抄读装置还包括MCU主控芯片112，MCU主控芯片112集成在主控电路板105上。

本实施例中，光电计数字轮114上设置有进位柱102，该进位柱102用于实现联动进位。

本实施例中，主控电路板105上还集成有接线端子113，接线端子113包括数据接线端子A、B和电源接线端子+、-(如图5所示)。图5为本实施例中无源自发电仪表自动抄读装置在使用时的示意图。当采用M-BUS传输端口时，只接A/B；当带有阀控功能时，可以在信号输出端子连接阀控驱动装置；RFID识读时，该接线端子113不接；RS485/TTL时，需要外接电源线到+/-端。

本实用新型可用于干式水表和湿式水表。RFID模块可以将该无源自发电仪表自动抄读装置使用详细信息进行加密储存，或者通过RFID射频芯片111全球唯一ID号将仪表使用详细信息储存至计算机服务器。外部电磁信号靠近时可完成对RFID射频芯片111内储存的或者通过RFID射频芯片111全球唯一ID号关联储存至计算机服务器仪表使用详细信息的交互获取，在获取计光电计数字轮114上读数的同时完成读数信息和仪表使用详细信息的一并关联交互。

RFID射频天线104的工作频率可以为125KHZ、13.56MHZ、433MHZ、915MHZ。RFID射频天线104可以集成到表盘上或者延伸外接到水表外部。本实用新型可以应用到燃气表、其他特殊仪表的数据采集。该无源自发电仪表自动抄读装置的尺寸以及计数字轮的数量可以根据仪表的不同口径、参数规格等进行灵活调整。

总之，当外部RFID读写器、RFID移动手持终端或带有NFC功能的智能手机((可外接伸缩延长杆))靠近时，RFID射频天线104首先接收到外部RFID射频电磁感应，并触发电磁能量收集模块将电磁能量收集后转化为电能，电能驱动光电计数字轮114完成度数采集，数据传输模块110将采集到的度数数据通过RFID模块完成与外部RFID读写器、RFID移动手持终端或带有NFC功能的智能手机的交互。

本实用新型将普通机械水表以低成本变成智能自动抄读水表，既保留了普通机械水表的稳定性、耐用性又集成了智能水表的便捷功能。

本实用新型能实现精准抄读，解决了人工抄表存在的看错数、抄错户的问题。

由于水表安装位置部分位于地下，特别是我国北方地区，水表绝大多数位于地下且表井较深，抄表人员往往需要爬到地上手伸到表井内擦干净表盘上的脏污后才能看到水表度数，本实用新型专利解决了地下水表的抄表不便，只需使用RFID天线或者读卡器轻轻一扫即可实现快速抄表。

本实用新型无需供电，使用寿命长且不易出现故障。

本实用新型可以将用户信息储存到RFID射频芯片111，抄表人员通过外部电磁信号来自RFID读写器、带有NFC功能的移动终端或者智能手机靠近本实用新型后自动获取用户信息并完成一一对应，确保100％抄表准确到位。

本实用新型功能强大，适用于户外等恶劣环境下的水表，表盘玻璃脏污无需擦拭也不影响读数的自动抄读，进一步可用于燃气表、热力表、其他仪表上。

本实用新型使得抄表操作变得极为简单，可大幅度提高工作效率，并且利用RFID模块的扫描感应可确保人员的到位，便于水务公司根据管理需要将抄表工作进行抄表计件、抄表外包下的到位率和准确性监管。

相比于其他拍照识别技术、图像识别技术、条形码识别技术受外部环境和技术因素影响，表盘表面的脏污和OCR识别存在技术上的误码率以及对焦成像技术的制约，本实用新型由于采用直接识别光电结构计数字轮，准确性大幅度提高，其完成识别速度也大幅度提升，并且其成本有了较大幅度的降低。

本实用新型集成有RFID电子身份识别功能可以储存一定的信息数据，便于实现从仪表的生产环节到仪表的安装使用直至仪表的报废整个生命周期的闭环追溯管理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，包括主控电路板、RFID模块、电磁能量收集模块、数据传输模块和光电计数字轮，所述数据传输模块集成在所述主控电路板上，所述RFID模块集成在所述主控电路板、仪表表盘或者配合铅封外置悬挂方式，所述主控电路板上设有光电发射电路板和光电接收电路板，所述RFID模块包括RFID射频芯片和RFID射频天线，所述电磁能量收集模块集成在所述RFID模块中，所述电磁能量收集模块对所述RFID模块接收到的外部电磁信号进行放大处理，驱动所述光电发射电路板和光电接收电路板进行光电计数字轮读数的采集，所述光电计数字轮内设有互相隔离的圆弧形编码透光孔，所述光电计数字轮的表面设有从0到9顺序分布的编码，所述主控电路板插入到光电计数字轮间的空隙。

2.根据权利要求1所述的无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，所述光电发射电路板和光电接收电路板穿过所述主控电路板，并通过焊锡固定。

3.根据权利要求1所述的无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，还包括MCU主控芯片，所述MCU主控芯片集成在所述主控电路板上。

4.根据权利要求1所述的无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，所述光电计数字轮上设置有用于实现联动进位的进位柱。

5.根据权利要求1所述的无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，所述主控电路板上还集成有接线端子，所述接线端子包括数据接线端子和电源接线端子。

6.根据权利要求1所述的无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，所述光电发射电路板上设有发射二极管，所述光电接收电路板上设有接收二极管。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，所述外部电磁信号来自RFID读写器、带有NFC功能的移动终端或者智能手机。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，所述数据传输模块包括M-BUS传输端口、RS485接口、TTL通讯接口和射频传输模块。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，所述RFID射频天线的形状为规则形状。

10.根据权利要求9所述的无源自发电仪表自动抄读装置，其特征在于，所述RFID射频天线的封装结构集成到水表表盘玻璃下方的无金属覆盖区域，或者集成到水表上方。

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