CN2788147Y - 一种水表数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水表数据采集装置，包括位于用户端的水表、与水表相连的数据采集器以及数据管理终端，水表表头内设置有数据信号远传电子单元，接受水表数据的采集器之间形成局域网，采集器上有整个网络里的水表的数据，采集器局域网可通过多种远传系统与管理终端通讯。本实用新型所提供的水表数据采集装置不需要布线，施工简单，维护方便，施工费用低；表头电子单元电路功耗低，初始化简单方便；采集器与采集器之间能进行无线通讯，有利于数据采集和数据集中。

Description

一种水表数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及电子通讯技术领域，具体设计一种用于采集对城市居民用水数据的水表数据采集装置。

背景技术

传统的居名所用水表的数据采集大多采用人工入户抄表的方式，这种方式存在抄表工作量大、工作效率低下、水费回收速度缓慢的问题，而且入户抄收常常带来许多麻烦。

近年来水表应用行业正在出现网络抄表、户外显示、IC卡自动收费和普通水表四种方式并驾齐驱的新局面。随着网络科技的发展，远传水表将成为新世纪水表应用的主流产品。

现在主要的远传水表分为有线远传水表和无线远传水表两种。相对来说有线远传水表布线和维护都比较困难，经常会给工程带来很多的麻烦与不便。而无线远传水表以不需要布线，安装起来方便，便于维护等优点越来越成为远传水表首选。

但现在市场上的无线水表数据采集装置都不完善，其存在以下缺陷：

1.计数不准漏数据，传输后数据中心的数据与水表数据有差别。

2.单个远传表供电困难，且难以初始化表头电子单元。

3.由于受无线发射功率的影响，单个采集器接收的范围较小，不利于数据集中处理。

4.表头电子单元无某些状态信息，如电池状态；感应元器件好坏；干扰等，也不能记录历史数据

中国实用新型专利CN2578798Y所公开的《水表自动抄表系统》，其由水表、采集器及数据处理器所组成的用户端和接口板及管理计算机所组成的管理端组成，该系统通过数据处理器与公共电话线并联，水表数据通过电话线传到接口板管理端，来实现远程抄表。该系统利用现有的电话线实现远传成本低、安装方便，但其数据传输的准确率较低。中国实用新型专利CN2570736Y公开了一种《水、电、气自动抄表装置》，它包括一个以上用于接收水电气表计数脉冲的信号变送器、用于转发数据的路由器、抄表仪及微机，信号变送器并接后连接到路由器，路由器连接到抄表仪，抄表仪与微机连接进行数据通讯，信号变送器、路由器和抄表仪之间均通过RS485总线进行信号传输。以上这种技术方案虽然解决了抄表的问题，但应用范围较小，布线和安装困难，而且不易维护，无法进行更广泛的范围推广。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种施工简单、可靠性高的水表数据采集装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

设计一种水表数据采集装置，包括位于用户端的水表、与水表相连的数据采集器以及数据管理终端，信号水表表头内设置有采集数据和数据信号远传电子单元，接收水表数据的采集器之间形成无线局域网，采集器局域网通过远传系统与数据管理终端联结通讯。

水表表体内设置有两个感应水表指针转动的感应元件，水表表头电子单元包括水表信号检测电路、无线发射电路、初始化电磁感应无接触式写码电路及电压检测电路，水表表头内的信号检测电路与水表内的两个感应元件相连接，水表信号检测电路检测到的数据通过无线发射电路发射出去。

采集器之间通过无线连接，所述采集器局域网内的采集器上有整个网络里的水表的数据。采集器局域网内设置有一主采集器，采集器包括无线发射与接收电路，数据存贮电路，接口电路，时钟电路，死机自动复位的硬件看门狗电路以及变压稳压电路，时钟电路与无线发射与接收电路相联，控制接收数据的时间，接收的数据信号送到数据存储电路存储。

采集器局域网与数据中心相通讯的远传系统可以是移动电话网、国际互联网，公共电话网。也可以采用手持机、PDA或手提电脑等数据处理器直接与采集器通讯。

本实用新型与现有技术相比具有以下显著效果：

1.全无线装置，不需要布线，施工简单，维护方便，施工费用低。

2.表头电子单元初始化简单方便，进行无接触式感应写码。

3.表头电子单元电路功耗超低，可用电池供电，使用寿命长。

4.采集器之间能进行无线通讯，有利于数据采集和数据集中。

5.智能判别电池状态、感应元器件好坏、干扰等。

6.提供历史数据查询功能。

7.多种数据上传方式，适应多种需求。

附图说明

图1是本实用新型结构框图：图2图1中表头电子单元接口框图：

图3是图1采集器接口框图：图4是图2中写码电路接口框图：

图5是图1电子单元初始化流程示意图：图6是图2的电路原理图：

图7是图3采集器无线接收发送部分原理图：

图8是图3采集器主板电路原理图：图9是图2中写码电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述

参见图1图9，一种水表数据采集装置，包括位于用户端的信号水表1、与水表相连的数据采集器3以及数据中心通讯管理终端4，信号水表表头内设置有采集数据和数据信号远传电子单元1b，水表表头电子单元包括水表信号检测电路7、无线发射电路5、初始化电磁感应无接触式写码电路及电压检测电路6。

在信号水表1的表体1a中设有双感应元件，感应元件A和感应元件B与表头电子单元1b的水表信号检测电路7连接，当水表指针经过感应元件时就会吸合导通，当感应元件分别单独导通一次算一次计数即水表指针走了一圈；当AB同时导通判断为干扰；如果其中某一元件单独导通一段时间后，完全断开一断时间，接着又单独导通一段时间中间另一感应元件没有导通过，这样重复发生几次，本装置的表头电子单元就会记录判断感应元件出现了问题，并可将此信息传给管理终端。而且水表还可以单感应元件的方式继续进行计数，即坏一个感应元件后，表头电子单元部分仍能进行计数。

水表信号检测电路7把检测处理过得水表数据传送到无线发设电路，表头电子单元就会通过无线发射电路5将数据发射出去。表头电子单元采用微功耗电路，MCU采用TI的MSP430芯片，无线发射采用的CC1050芯片，都是超低功耗的芯片。整个电子单元在不进行无线发送时静态电流只有几个uA，进行发送时电流为20-30个mA，且一天只定时发送几次每次耗时几百个mS。该单元可以采用电池供电，2400mAh的电池就可工作6年以上。

表头电子单元1b的电池电压检测电路通过对电池电压经过两个电阻串连分压和一个特定电压比较来判别电压是否是低电压，一旦电压过低就会向数据中心发送电压报警信息。表头电子单元不仅可以检测电池状态、感应元器件好坏及干扰，而且还具有历史数据查询功能。

表头电子单元的初始化本装置采用电磁感应无接触式写码电路。在写码电路18中用一个电感和一个干簧管，当干簧管导通时，电子单元将电感得到的变化交流电磁信息通过比较器电路转换为数据信息。而写码柄20由一个电感线圈和一块小磁铁构成，当初始化表头电子单元时用写码柄靠近电子单元磁铁触发写码电路的干簧管，然后通过电磁感应将写码器的信息通过写码柄感应线圈写入表头的电子单元内。

表头电子单元1b的初始化设置(写码)流程示意图由图5所示，当需要对电子单元初始化时，将初始化信息在管理软件中设置好，然后运行写码：

写码数据流程：a→b→c→d

a.在由管理设备21(电脑，PDA，手持机)软件上设置好水表信息后通过RS232串口19发给写码器。

b.写码器通过控制写码柄上线圈电流大小变化快慢将a过程传来的数据调制成变化的磁场信号，由表头电子单元的接收电磁感应无接触式写码电路接收。

c.表头电子单元将接收的感应磁信息通过电磁感应写码及电压检测电路解码后，存贮起来，并将信息通过无线芯片发送出去。由写码器通过无线接收电路16接收。

d.写码器将无线接收到的表头返回信息通过串口传回给管理设备，由管理设备检查是否正确。

无线数据采集器3包括无线发射与接收电路10，数据存贮电路11，RS232接口电路12，时钟电路13，死机自动复位的硬件看门狗电路14以及变压稳压电路15，主要功能为数据接收和数据存贮。它的组成框图见图3，它由无线发射和接收电路10接收表头电子单元的信息，接收到信息后判断ID看是否是采集器所需要采集的表头信息，不是则舍弃，如果是记录接收时间，时间从时钟电路13的时钟芯片中读取时间。并由存贮电路11中的FLASH芯片把数据存贮下来，以供数据下载和查询。同时还可通过无线发射和接收电路10的发射功能来实现数据采集器的无线组网，使整个局域网内所有的数据都可以共享。在采集器局域网内设置有主采集器，无线数据采集器3的组网是在一个有多个无线数据采集器3组成的局域网络内，由其中的所设主采集器每天在某特定的时间启动一次组网，主采集器组网的时间间隔可以设定，组网的目的是每个采集器将自身的采集到的水表数据通过无线发送给同一网络中的其它采集器。即使两个采集器之间无法直间通讯，可通过同一网络中的其它采集器的中转而彼此交换数据，这样使采集范围形成一个局域网络。无线数据采集器3的设置，采集器ID，系统时间，无线组网时间等由上端软件通过RS232接口电路12设置。同时数据下载也可经过RS232接口电路12传送到管理终端4。其中传送的方法可提供多种选择：可用GPRS，CDMA等电信网络，也可用电话网络，或者由人拿手持设备，PDA或移动PC去直接现场对无线数据采集器3进行操作。为了防止无线数据采集器3死机，无线数据采集器3里加了死机自动复位的硬件看门狗电路14。它主要由计数器构成的，计数器的某输出脚接单片机9的复位脚，它的原理是由单片机，不断对计数芯片进行清零，避免计数器与单片机复位脚相连的脚输出电压变化而使单片机复位。当单片机死机后，计数器因没被清零而使单片机复位。无线数据采集器3供电取的是市电，它是通过变压及稳压电路15，将市电经过一变压器先降压，经桥式整流，再通过稳压IC而得到的直流稳定的工作电压。

管理终端4，是本数据采集装置的数据管理核心，它给水务中心提供从无线数据采集器3传送回来的数据查看，管理，对水表用户收费管理等功能。

Claims (9)

1、一种水表数据采集装置，包括位于用户端的水表(1)、与水表相连的数据采集器(3)以及数据管理终端(4)，其特征在于：所述水表的表头内设置有采集数据和数据信号远传的电子单元(1b)，接收水表数据的采集器(3)之间形成无线局域网，采集器局域网通过数据远传系统与数据管理终端(4)相联结。

2、根据权利要求1所述的水表数据采集装置，其特征在于：所述水表表体(1a)内设置有两个感应水表指针转动的感应元件。

3、根据权利要求2所述的水表数据采集装置，其特征在于：所述水表表头电子单元(1b)包括与水表表体内感应元件相连接的水表信号检测电路(7)、无线发射电路(5)、初始化电磁感应无接触式写码电路及电压检测电路(6)，水表信号检测电路把检测到的数据通过无线发射电路发射出去。

4、根据权利要求1所述的水表数据采集装置，其特征在于：所述采集器局域网内设置有一主采集器。

5、根据权利要求4所述的水表数据采集装置，其特征在于：所述采集器包括：无线发射与接收电路(10)，数据存贮电路(11)，RS232接口电路(12)，时钟电路(13)，死机自动复位的硬件看门狗电路(14)以及变压稳压电路(15)，时钟电路与无线发射与接收电路相联，控制接收数据的时间，接收的数据信号送到数据存储电路存储。

6、根据权利要求1所述的水表数据采集装置，其特征在于：所述采集器之间通过无线连接，所述采集器局域网内的采集器上有整个网络里的水表的数据。

7、根据权利要求1所述的水表数据采集装置，其特征在于：所述采集器局域网与数据中心相通讯的远传系统为移动电话网或国际互联网。

8、根据权利要求1所述的水表数据采集装置，其特征在于：所述采集器局域网与数据中心相通讯的远传系统为公共电话网。

9、根据权利要求1所述的水表数据采集装置，其特征在于：所述采集器局域网与数据中心相通讯的数据处理器为手持机或PDA或手提电脑。

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