CN2775621Y - 一种无线水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线水表，其包括脉冲水表本体、电源、显示屏，其特点是，还包括一数据采集端、一水表数据采集处理单元、一射频收发单元、以及一天线；数据采集端与水表的输出端连接，数据采集端的输出端与水表数据采集处理单元的输入端连接，水表数据采集处理单元与射频收发单元双向连接，射频收发单元通过天线收发无线信号。该无线水表可实时采集表头显示的数据，在小区范围内采用多层无线传输结构，数据逐级汇总到社区表具数据管理中转装置后利用有线网络将数据上报。具有实时、方便和可靠的优点。

Description

一种无线水表

技术领域

本实用新型涉及一种无线水表，尤其涉及一种应用在小区内，数据通过多层无线网络逐层上传，再经由社区表具数据管理中转装置通过有线方式传至账务中心的远程无线抄表系统中的无线水表。

背景技术

随着城市建设的发展，居民小区规模日益扩大，水表读取逐渐成为一个突出的问题，传统的抄表模式是挨家挨户入室进行，主要的不足在于用户与收费部门时间上难以协调、费时费力等，并带来了安全上的隐患，因此开发一种自动抄表系统迫不容缓，在自动抄表系统的不同方案中，无线传输模式因其无需布线、安装简便的优点而受到格外的重视。

现有技术中无线抄表系统如我国专利号96202204.7，公开了一种多用户煤气、电、水表自动抄表装置，它在每个用户仪表的转动位置安装一个用户数据采集单元，通过检测器件，将转动信号转换成电脉冲信号，对脉冲信号进行累计计数。再将每个数据采集单元汇总连接到一个数据集中处理单元，红外抄表器通过控制数据集中处理单元对每个数据采集单元的累计结果进行读取、清零。红外抄表器通过输出接口将读取的数据向其它装置输出。该技术采用红外方式传输数据，具有传输距离短，传输不稳定的不足。

在中国专利号02200581.1中，公开了一种利用电话线的自动抄表系统，该系统包括用户端和管理端，用户端由水表、采集器、数据处理器组成，水表将数据传输给采集器，采集器与数据处理器通过无线方式传输数据，无线发射频率为400MHz左右，数据处理器与管理端通过电话线传输数据，实现自动抄表。该系统的不足是无线方式只局限在用户端范围，要求用户必须具有电话线的硬件条件。

如果利用空间的无线信道实现远距数据传送的，其简单、方便，不需对现有的线路进行改动，传输频带较宽，通信距离长，(一般几十公里，还可通过中继站延伸到更远)，其避免布线入户，抄表入户，对旧城改造有着重要的实际意义，但这种系统面临着这样的一个问题：无线数据传输存在着在建筑物对无线电信号的反射、吸收等作用下，信号传输不稳定、功耗大以及不能提供自检功能等缺陷，因此使系统无法迅速确定故障位置乃至排除，难以保证系统长期稳定的运行，并且不便于未来的维护。

发明内容

本实用新型是为了解决目前对无线抄表系统的需求和需要重点解决的问题而开发的一种短距无线和有线连接方式相结合的、以小区为基本应用对象的远程无线抄表系统中采用的无线水表，该无线水表可实时采集表头显示的数据，在小区范围内采用多层无线传输结构，数据逐级汇总到社区表具数据管理中转装置后利用有线网络将数据上报。

本实用新型采取的及时方案是：一种无线水表，包括脉冲水表本体、提供该脉冲水表工作的电源、以及设在脉冲水表本体正面的显示屏，其特点是，还包括一数据采集端、一水表数据采集处理单元、一射频收发单元、以及一天线；所述的数据采集端与水表的输出端连接，数据采集端的输出端与水表数据采集处理单元的输入端连接，所述的水表数据采集处理单元与射频收发单元双向连接，所述的射频收发单元通过天线收发无线信号。

上述无线水表，其中，所述的水表数据采集处理单元包括：系统管理模块、数据采集模块、数据分析模块、数据存储模块、无线通信模块、中断处理模块、定时器模块、无线测试模块、串口通信模块、命令分析模块、参数处理模块、参数存储模块；

所述的系统管理模块协调控制该水表数据采集处理单元的整体流程和各模块的调度以及低功耗控制；

所述的数据采集模块通过数据采集端采集水表的脉冲数据；

所述的数据分析模块接收数据采集模块输出的数据，对采集的水量脉冲进行分析处理，判断越界、报警，并进行水量累计；

所述的数据存储模块接收数据分析模块输出的数据，将得到的水量数据按照已经的格式进行数据组合并存储；

所述的无线通信模块与射频收发模块双向连接，负责该水表的无线数据的收发；

所述的定时器模块按照系统参数设置，定时器模块定时调用数据存储模块和无线通信模块发送水量、报警数据。

所述的中断处理模块调度数据采集模块以中断的形式通知系统管理模块，以保证对水量的精确计量；

所述的串口通信模块建立与手持机的通信，发送接收串口数据；

所述的命令分析模块接收和分析手持机命令，按协议划分功能；

所述的参数处理模块接收从命令分析模块输出的手持机的参数设置命令，修改系统的相应参数；并响应手持的参数读取指令，返回系统的参数，状态；

所述的参数存储模块用于存储设置的参数；

所述的无线测试模块用于接收命令响应手持机的无线测试，并返回场强等参数。

上述一种无线水表，其中，所述水表数据采集处理单元由一CPU单片机构成。

上述一种无线水表，其中，还包括一用于监测电源的电压的电压监控芯片，所述的电压监控芯片的输出端与水表数据采集处理单元的输入端连接。

上述一种无线水表，其中，还包括一用于复位的复位电路，所述的复位电路的输出端与水表数据采集处理单元的复位端连接。

上述一种无线水表，其中，还包括一用于与手持机通信的TTL串口通讯模块，所述的TTL串口通讯模块与水表数据采集处理单元双向连接。

由于本实用新型采用了以上的技术方案，其产生的效果是明显的：

1)采集水表脉冲，记录以小时为单位的水量及时间；

2)将累积数据按照动态申请的时间片例如每天一次发送到楼层集中器；

3)每次上报数据同时接受基准时钟校时及采样间隔、水量初值参数配置；

4)采用复位键，用于非时间片内激活水表和楼层集中器连接，获取楼层集中器ID，申请时间片并以LED指示工作状态；

5)提供与手持机的串口及无线接口，供远距离对水表信息进行读取和设置；

6)TTL串口可激活测试模式，取手持机基准时间按测试时间片发送信号强度检测Beacon(包)；

7)保存最近上报周期的数据。

附图说明

图1是远程无线抄表系统的结构示意图；

图2是本实用新型无线水表的结构示意图；

图3是本实用新型无线水表中中央控制单元的结构示意图。

图4是本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

本实用新型无线水表应用在无线远程抄表系统中。

请参阅图1，这是无线远程抄表系统的结构示意图。无线远程抄表系统100包括水表101、楼层集中器102、楼栋集中器103、社区数据中转管理单元104、手持机105、账务中心106。无线水表是该系统中的首要环节，主要用于实时采集、处理和传输水表的数据。

请参阅图2，这是本实用新型无线水表的结构示意图。本实用新型无线水表包括水表数据采集处理单元11、射频收发模块12、电压监控芯片13、射频开关14、发光二极管15、复位电路16、TTL串口通讯17、数据采集端18。

其中，

水表数据采集端18从脉冲水表获得脉冲信号，并将脉冲信号传输给单片机CPU11，脉冲信号包括两个干簧管信号和一断线检测信号。水表数据采集处理单元11采用一CPU单片机构成，该单片机采用的型号例如为MSP430F149。水表数据采集处理单元11采集水表脉冲，将累积数据按照动态申请的时间片通过无线方式上报给楼层集中器，并可以将脉冲信号转换为电数据储存起来，供其它终端抄录使用。

电压控制芯片13与水表数据采集处理单元11相连，电压控制芯片例如采用R3111H301C芯片构成，当输入电压低于3.0V，输出低电平，电路板中利用这个信号作为弱电检测。

复位电路16与水表数据采集处理单元11相连，提供复位键，用于激活水表和楼层集中器连接，进行功能检测并以二极管LED指示工作状态。

TTL串口通讯17与水表数据采集处理单元11双向连接，用于与手持机进行通讯连接，以设置水表模块的参数等。

发光二极管15与水表数据采集处理单元11相连接，在测试时候使用，以提供直观的信号。

水表数据采集处理单元11并与射频收发模块12双向连接。射频收发模块12例如可采用无线收发芯片CC1020构成，射频开关14与射频收发模块12相连接，射频开关14可使用芯片HMC154S8构成。

请参阅图3。本实用新型无线水表中的水表数据采集处理模块11按照功能划分包括：系统管理模块111、数据采集模块112、数据分析模块113、数据存储模块114、无线通信模块115、中断处理模块116、定时器模块117、串口通信模块118、命令分析模块119、参数处理模块200、参数存储模块201、无线测试模块202，其中：

系统管理模块用于协调控制系统的整体流程和个功能单元的调度以及低功耗控制。

数据采集模块用于采集水表脉冲数据。

中断处理模块用于调度数据采集模块以中断的形式通知系统管理模块，以保证对水量的精确计量。

数据分析模块用于对采集的水量脉冲进行分析处理，判断越界、报警，进行水量累计。

数据存储模块用于将得到的水量数据按照已经的格式进行数据组合并存储。

无线通信模块用于无线通信模块负责无线数据的收发；将水量、报警数据打包发送以及接收参数设置数据，发送接收无线信号测试数据等。

定时器模块用于按照系统参数设置，定时器模块定时调用数据存储模块和无线通信模块发送水量、报警数据。

串口通信模块用于与手持机通信，发送接收串口数据。

命令分析模块用于分析手持机命令，按协议划分功能。

参数处理模块用于接收手持机的参数设置命令，修改系统的相应参数。同时响应手持机的参数读取指令，返回系统的参数，状态。

参数存储模块用于存储设置的参数。

无线测试模块用于响应手持机的无线测试，并返回场强等参数。

该水表数据采集处理单元与水表相连接，可以完成数据采集、传输和报警以及功能测试，参数设置和读取。模块平时工作在低功耗状态。当时钟到达设定的上报时间，该水表数据采集处理单元上报数据，上报数据包括警报数据和水量数据，它详细记载了自上次汇报数据到这次的水量变化过程。

如果当次上报数据失败，间隔12小时后，该水表数据采集处理单元会尝试再次进行连接。

通讯完毕后，在两种情况下，该水表数据采集处理单元会进入底功耗工作状态，分别是：

①上报时间到，在定时器中断，程序退出低功耗，并置上报数据标志为真；

②通过串口通讯，手持机设置模块进入测试模式(在测试模式，程序等待无线数据，并对测试信号做出响应，通过这种方式，手持机可以测试相关模块的发射功率和灵敏度)。

水表程序在定时器中断中查询水量脉冲信号的状态，保存水量脉冲值，并按照抄表间隔保存，到达上报时间后水表模块将缓冲区中的水量数据上报给楼层集中器。

水表模块采集水量脉冲，并将数值按照设置的抄表间隔参数记录下来，但是并不是每次都将数据发送出去，而是在每天的某个时刻才将数据发送，所以这时候上报的数据是累计数据。

水表在各自时间片内与楼层集中器交换数据。时间片的概念是指时间片指用于设定各水表上报顺序的时间序列。水表的时间片并非初始就固定好的，而是在安装的时候，当水表第一次和楼层集中器通讯连接的时候，由楼层集中器动态分配给它。

请参阅图4，这是本实用新型的工作流程图。

本实用新型水表的工作流程按照功能可以划分为两部分，图4a是水量的采集、存储和上报，图4b是系统设置和测试功能。

a、水量的采集、存储和上报。在这个流程中，

1-1水量脉冲首先以中断的形式被水表模块采集；

1-2脉冲的中断信息交给脉冲处理程序，脉冲处理程序完成对脉冲信息的分析、累积；

1-3处理完的水量数据由临时数据存储程序存储在系统的缓存中；

1-4定时器程序按照系统参数的要求，每隔一定的时间间隔对水量数据调用数据组合程序，将水量数据按照固定的格式进行打包；

1-5定时器程序按照系统参数的要求，在每天的固定时间调用数据分析/打包程序，并将分析得到的报警和水量数据通过无线发送出去。

b、系统设置、测试。在这个流程中，

2-1手持机首先通过串口将数据设置到本实用新型无线水表；

2-2本实用新型无线水表接收到数据，并对命令进行分析，分别交给参数设置、参数读取和无线信号测试等不同的功能模块进行处理；

2-3在参数设置程序中，水表数据采集处理单元接收到参数命令，并对相应的参数作修改，最后将参数存储到系统的固定缓存中；系统内部初始化，以适应新的参数配置；

2-4如果接收到的是读取信息命令，水表模块响应相应的参数要求，整理内部的状态信息，数据打包并返回；

2-5在信号测试数据程序中，本实用新型无线水表打开无线测试功能，响应手持机的无线测试，并返回场强等参数。

本实用新型无线水表可实时采集表头显示的数据，在小区范围内采用多层无线传输结构，数据逐级汇总到社区表具数据管理中转装置后利用有线网络将数据上报。具有实时、方便和可靠的优点。

Claims (6)

1、一种无线水表，包括脉冲水表本体、提供该脉冲水表工作的电源、以及设在脉冲水表本体正面的显示屏，其特征在于，还包括一数据采集端、一水表数据采集处理单元、一射频收发单元、以及一天线；所述的数据采集端与水表的输出端连接，数据采集端的输出端与水表数据采集处理单元的输入端连接，所述的水表数据采集处理单元与射频收发单元双向连接，所述的射频收发单元通过天线收发无线信号。

2、根据权利要求1所述的无线水表，其特征在于，所述的水表数据采集处理单元包括：系统管理模块、数据采集模块、数据分析模块、数据存储模块、无线通信模块、中断处理模块、定时器模块、无线测试模块、串口通信模块、命令分析模块、参数处理模块、参数存储模块；

所述的系统管理模块协调控制该水表数据采集处理单元的整体流程和各模块的调度以及低功耗控制；

所述的数据采集模块通过数据采集端采集水表的脉冲数据；

所述的数据分析模块接收数据采集模块输出的数据，对采集的水量脉冲进行分析处理，判断越界、报警，并进行水量累计；

所述的数据存储模块接收数据分析模块输出的数据，将得到的水量数据按照已经的格式进行数据组合并存储；

所述的无线通信模块与射频收发模块双向连接，负责该水表的无线数据的收发；

所述的定时器模块按照系统参数设置，定时器模块定时调用数据存储模块和无线通信模块发送水量、报警数据。

所述的中断处理模块调度数据采集模块以中断的形式通知系统管理模块，以保证对水量的精确计量；

所述的串口通信模块建立与手持机的通信，发送接收串口数据；

所述的命令分析模块接收和分析手持机命令，按协议划分功能；

所述的参数处理模块接收从命令分析模块输出的手持机的参数设置命令，修改系统的相应参数；并响应手持的参数读取指令，返回系统的参数，状态；

所述的参数存储模块用于存储设置的参数；

所述的无线测试模块用于接收命令响应手持机的无线测试，并返回场强等参数。

3、根据权利要求1所述的一种无线水表，其特征在于，所述水表数据采集处理单元由一CPU单片机构成。

4、根据权利要求1所述的一种无线水表，其特征在于，还包括一用于监测电源的电压的电压监控芯片，所述的电压监控芯片的输出端与水表数据采集处理单元的输入端连接。

5、根据权利要求1所述的一种无线水表，其特征在于，还包括一用于复位的复位电路，所述的复位电路的输出端与水表数据采集处理单元的复位端连接。

6、根据权利要求1所述的一种无线水表，其特征在于，还包括一用于与手持机通信的TTL串口通讯模块，所述的TTL串口通讯模块与水表数据采集处理单元双向连接。

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