一種水錶數據採集裝置的製作方法
2023-04-23 06:39:51
專利名稱：一種水錶數據採集裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子通訊技術領域，具體設計一種用於採集對城市居民用水數據的水錶數據採集裝置。
背景技術：
傳統的居名所用水錶的數據採集大多採用人工入戶抄表的方式，這種方式存在抄表工作量大、工作效率低下、水費回收速度緩慢的問題，而且入戶抄收常常帶來許多麻煩。
近年來水錶應用行業正在出現網絡抄表、戶外顯示、IC卡自動收費和普通水錶四種方式並駕齊驅的新局面。隨著網絡科技的發展，遠傳水錶將成為新世紀水錶應用的主流產品。
現在主要的遠傳水錶分為有線遠傳水錶和無線遠傳水錶兩種。相對來說有線遠傳水錶布線和維護都比較困難，經常會給工程帶來很多的麻煩與不便。而無線遠傳水錶以不需要布線，安裝起來方便，便於維護等優點越來越成為遠傳水錶首選。
但現在市場上的無線水錶數據採集裝置都不完善，其存在以下缺陷1.計數不準漏數據，傳輸後數據中心的數據與水錶數據有差別。
2.單個遠傳表供電困難，且難以初始化表頭電子單元。
3.由於受無線發射功率的影響，單個採集器接收的範圍較小，不利於數據集中處理。
4.表頭電子單元無某些狀態信息，如電池狀態；感應元器件好壞；幹擾等，也不能記錄歷史數據中國實用新型專利CN2578798Y所公開的《水錶自動抄表系統》，其由水錶、採集器及數據處理器所組成的用戶端和接口板及管理計算機所組成的管理端組成，該系統通過數據處理器與公共電話線並聯，水錶數據通過電話線傳到接口板管理端，來實現遠程抄表。該系統利用現有的電話線實現遠傳成本低、安裝方便，但其數據傳輸的準確率較低。中國實用新型專利CN2570736Y公開了一種《水、電、氣自動抄表裝置》，它包括一個以上用於接收水電氣表計數脈衝的信號變送器、用於轉發數據的路由器、抄表儀及微機，信號變送器並接後連接到路由器，路由器連接到抄表儀，抄表儀與微機連接進行數據通訊，信號變送器、路由器和抄表儀之間均通過RS485總線進行信號傳輸。以上這種技術方案雖然解決了抄表的問題，但應用範圍較小，布線和安裝困難，而且不易維護，無法進行更廣泛的範圍推廣。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種施工簡單、可靠性高的水錶數據採集裝置。
本實用新型是通過以下技術方案實現的設計一種水錶數據採集裝置，包括位於用戶端的水錶、與水錶相連的數據採集器以及數據管理終端，信號水錶表頭內設置有採集數據和數據信號遠傳電子單元，接收水錶數據的採集器之間形成無線區域網，採集器區域網通過遠傳系統與數據管理終端聯結通訊。
水錶表體內設置有兩個感應水錶指針轉動的感應元件，水錶表頭電子單元包括水錶信號檢測電路、無線發射電路、初始化電磁感應無接觸式寫碼電路及電壓檢測電路，水錶表頭內的信號檢測電路與水錶內的兩個感應元件相連接，水錶信號檢測電路檢測到的數據通過無線發射電路發射出去。
採集器之間通過無線連接，所述採集器區域網內的採集器上有整個網絡裡的水錶的數據。採集器區域網內設置有一主採集器，採集器包括無線發射與接收電路，數據存貯電路，接口電路，時鐘電路，死機自動復位的硬體看門狗電路以及變壓穩壓電路，時鐘電路與無線發射與接收電路相聯，控制接收數據的時間，接收的數據信號送到數據存儲電路存儲。
採集器區域網與數據中心相通訊的遠傳系統可以是行動電話網、國際網際網路，公共電話網。也可以採用手持機、PDA或手提電腦等數據處理器直接與採集器通訊。
本實用新型與現有技術相比具有以下顯著效果1.全無線裝置，不需要布線，施工簡單，維護方便，施工費用低。
2.表頭電子單元初始化簡單方便，進行無接觸式感應寫碼。
3.表頭電子單元電路功耗超低，可用電池供電，使用壽命長。
4.採集器之間能進行無線通訊，有利於數據採集和數據集中。
5.智能判別電池狀態、感應元器件好壞、幹擾等。
6.提供歷史數據查詢功能。
7.多種數據上傳方式，適應多種需求。
圖1是本實用新型結構框圖圖2圖1中表頭電子單元接口框圖圖3是圖1採集器接口框圖圖4是圖2中寫碼電路接口框圖圖5是圖1電子單元初始化流程示意圖圖6是圖2的電路原理圖圖7是圖3採集器無線接收發送部分原理圖圖8是圖3採集器主板電路原理圖圖9是圖2中寫碼電路的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述參見圖1圖9，一種水錶數據採集裝置，包括位於用戶端的信號水錶1、與水錶相連的數據採集器3以及數據中心通訊管理終端4，信號水錶表頭內設置有採集數據和數據信號遠傳電子單元1b，水錶表頭電子單元包括水錶信號檢測電路7、無線發射電路5、初始化電磁感應無接觸式寫碼電路及電壓檢測電路6。
在信號水錶1的表體1a中設有雙感應元件，感應元件A和感應元件B與表頭電子單元1b的水錶信號檢測電路7連接，當水錶指針經過感應元件時就會吸合導通，當感應元件分別單獨導通一次算一次計數即水錶指針走了一圈；當AB同時導通判斷為幹擾；如果其中某一元件單獨導通一段時間後，完全斷開一斷時間，接著又單獨導通一段時間中間另一感應元件沒有導通過，這樣重複發生幾次，本裝置的表頭電子單元就會記錄判斷感應元件出現了問題，並可將此信息傳給管理終端。而且水錶還可以單感應元件的方式繼續進行計數，即壞一個感應元件後，表頭電子單元部分仍能進行計數。
水錶信號檢測電路7把檢測處理過得水錶數據傳送到無線發設電路，表頭電子單元就會通過無線發射電路5將數據發射出去。表頭電子單元採用微功耗電路，MCU採用TI的MSP430晶片，無線發射採用的CC1050晶片，都是超低功耗的晶片。整個電子單元在不進行無線發送時靜態電流只有幾個uA，進行發送時電流為20-30個mA，且一天只定時發送幾次每次耗時幾百個mS。該單元可以採用電池供電，2400mAh的電池就可工作6年以上。
表頭電子單元1b的電池電壓檢測電路通過對電池電壓經過兩個電阻串連分壓和一個特定電壓比較來判別電壓是否是低電壓，一旦電壓過低就會向數據中心發送電壓報警信息。表頭電子單元不僅可以檢測電池狀態、感應元器件好壞及幹擾，而且還具有歷史數據查詢功能。
表頭電子單元的初始化本裝置採用電磁感應無接觸式寫碼電路。在寫碼電路18中用一個電感和一個幹簧管，當幹簧管導通時，電子單元將電感得到的變化交流電磁信息通過比較器電路轉換為數據信息。而寫碼柄20由一個電感線圈和一塊小磁鐵構成，當初始化表頭電子單元時用寫碼柄靠近電子單元磁鐵觸發寫碼電路的幹簧管，然後通過電磁感應將寫碼器的信息通過寫碼柄感應線圈寫入表頭的電子單元內。
表頭電子單元1b的初始化設置(寫碼)流程示意圖由圖5所示，當需要對電子單元初始化時，將初始化信息在管理軟體中設置好，然後運行寫碼寫碼數據流程a→b→c→da.在由管理設備21(電腦，PDA，手持機)軟體上設置好水錶信息後通過RS232串口19發給寫碼器。
b.寫碼器通過控制寫碼柄上線圈電流大小變化快慢將a過程傳來的數據調製成變化的磁場信號，由表頭電子單元的接收電磁感應無接觸式寫碼電路接收。
c.表頭電子單元將接收的感應磁信息通過電磁感應寫碼及電壓檢測電路解碼後，存貯起來，並將信息通過無線晶片發送出去。由寫碼器通過無線接收電路16接收。
d.寫碼器將無線接收到的表頭返回信息通過串口傳回給管理設備，由管理設備檢查是否正確。
無線數據採集器3包括無線發射與接收電路10，數據存貯電路11，RS232接口電路12，時鐘電路13，死機自動復位的硬體看門狗電路14以及變壓穩壓電路15，主要功能為數據接收和數據存貯。它的組成框圖見圖3，它由無線發射和接收電路10接收表頭電子單元的信息，接收到信息後判斷ID看是否是採集器所需要採集的表頭信息，不是則捨棄，如果是記錄接收時間，時間從時鐘電路13的時鐘晶片中讀取時間。並由存貯電路11中的FLASH晶片把數據存貯下來，以供數據下載和查詢。同時還可通過無線發射和接收電路10的發射功能來實現數據採集器的無線組網，使整個區域網內所有的數據都可以共享。在採集器區域網內設置有主採集器，無線數據採集器3的組網是在一個有多個無線數據採集器3組成的區域網路內，由其中的所設主採集器每天在某特定的時間啟動一次組網，主採集器組網的時間間隔可以設定，組網的目的是每個採集器將自身的採集到的水錶數據通過無線發送給同一網絡中的其它採集器。即使兩個採集器之間無法直間通訊，可通過同一網絡中的其它採集器的中轉而彼此交換數據，這樣使採集範圍形成一個區域網路。無線數據採集器3的設置，採集器ID，系統時間，無線組網時間等由上端軟體通過RS232接口電路12設置。同時數據下載也可經過RS232接口電路12傳送到管理終端4。其中傳送的方法可提供多種選擇可用GPRS，CDMA等電信網絡，也可用電話網絡，或者由人拿手持設備，PDA或移動PC去直接現場對無線數據採集器3進行操作。為了防止無線數據採集器3死機，無線數據採集器3裡加了死機自動復位的硬體看門狗電路14。它主要由計數器構成的，計數器的某輸出腳接單片機9的復位腳，它的原理是由單片機，不斷對計數晶片進行清零，避免計數器與單片機復位腳相連的腳輸出電壓變化而使單片機復位。當單片機死機後，計數器因沒被清零而使單片機復位。無線數據採集器3供電取的是市電，它是通過變壓及穩壓電路15，將市電經過一變壓器先降壓，經橋式整流，再通過穩壓IC而得到的直流穩定的工作電壓。
管理終端4，是本數據採集裝置的數據管理核心，它給水務中心提供從無線數據採集器3傳送回來的數據查看，管理，對水錶用戶收費管理等功能。
權利要求1.一種水錶數據採集裝置，包括位於用戶端的水錶(1)、與水錶相連的數據採集器(3)以及數據管理終端(4)，其特徵在於所述水錶的表頭內設置有採集數據和數據信號遠傳的電子單元(1b)，接收水錶數據的採集器(3)之間形成無線區域網，採集器區域網通過數據遠傳系統與數據管理終端(4)相聯結。
2.根據權利要求1所述的水錶數據採集裝置，其特徵在於所述水錶表體(1a)內設置有兩個感應水錶指針轉動的感應元件。
3.根據權利要求2所述的水錶數據採集裝置，其特徵在於所述水錶表頭電子單元(1b)包括與水錶表體內感應元件相連接的水錶信號檢測電路(7)、無線發射電路(5)、初始化電磁感應無接觸式寫碼電路及電壓檢測電路(6)，水錶信號檢測電路把檢測到的數據通過無線發射電路發射出去。
4.根據權利要求1所述的水錶數據採集裝置，其特徵在於所述採集器區域網內設置有一主採集器。
5.根據權利要求4所述的水錶數據採集裝置，其特徵在於所述採集器包括無線發射與接收電路(10)，數據存貯電路(11)，RS232接口電路(12)，時鐘電路(13)，死機自動復位的硬體看門狗電路(14)以及變壓穩壓電路(15)，時鐘電路與無線發射與接收電路相聯，控制接收數據的時間，接收的數據信號送到數據存儲電路存儲。
6.根據權利要求1所述的水錶數據採集裝置，其特徵在於所述採集器之間通過無線連接，所述採集器區域網內的採集器上有整個網絡裡的水錶的數據。
7.根據權利要求1所述的水錶數據採集裝置，其特徵在於所述採集器區域網與數據中心相通訊的遠傳系統為行動電話網或國際網際網路。
8.根據權利要求1所述的水錶數據採集裝置，其特徵在於所述採集器區域網與數據中心相通訊的遠傳系統為公共電話網。
9.根據權利要求1所述的水錶數據採集裝置，其特徵在於所述採集器區域網與數據中心相通訊的數據處理器為手持機或PDA或手提電腦。
專利摘要本實用新型公開了一種水錶數據採集裝置，包括位於用戶端的水錶、與水錶相連的數據採集器以及數據管理終端，水錶表頭內設置有數據信號遠傳電子單元，接受水錶數據的採集器之間形成區域網，採集器上有整個網絡裡的水錶的數據，採集器區域網可通過多種遠傳系統與管理終端通訊。本實用新型所提供的水錶數據採集裝置不需要布線，施工簡單，維護方便，施工費用低；表頭電子單元電路功耗低，初始化簡單方便；採集器與採集器之間能進行無線通訊，有利於數據採集和數據集中。
文檔編號G01F15/06GK2788147SQ20052005761
公開日2006年6月14日 申請日期2005年4月20日 優先權日2005年4月20日
發明者李書能, 邢旭峰, 趙海鵬 申請人:惠州市九聯科技有限公司