今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利——快速高精度光電直讀式智能水表系統(tǒng)。該專利由揚(yáng)州恒隆軟件有限公司申請(qǐng)，并于2017年2月8日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說明

本實(shí)用新型涉及水表領(lǐng)域，具體涉及一種快速高精度光電直讀式智能水表系統(tǒng)。

發(fā)明背景

水表是關(guān)系民生的重要計(jì)量器具，近年來城市建設(shè)快速發(fā)展，但水表行業(yè)發(fā)展卻相對(duì)緩慢。隨著微電子技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，智能水表技術(shù)發(fā)展進(jìn)入快車道，各類新技術(shù)用用層出不窮。

我國(guó)目前水表生產(chǎn)企業(yè)大約有600多家，雖然下游用戶自來水廠、房地產(chǎn)公司等十分分散，但是競(jìng)爭(zhēng)仍然比較激烈。攝像直讀式遠(yuǎn)傳水表產(chǎn)品最早是由北京北保電器公司2008年研發(fā)的，由于圖像傳輸和數(shù)字譯碼方面不太成熟，導(dǎo)致產(chǎn)品沒有普及推廣。第二代產(chǎn)品由廣東華旭等公司20011年研制，較好解決了圖像處理、圖像傳輸和譯碼傳輸?shù)燃夹g(shù)難題，使該項(xiàng)技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，目前，該產(chǎn)品已投入小批量生產(chǎn)，并在北京等地掛表試用，大面積推廣還有待于應(yīng)用時(shí)間和應(yīng)用數(shù)量的考驗(yàn)。

雖然市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)直讀式水表及其抄表系統(tǒng)，但抄表速度慢、容易誤讀、受環(huán)境光線影響等問題依然存在。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種快速高精度光電直讀式智能水表系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有的遠(yuǎn)傳直讀水表的普遍存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、容易受到外界光線干擾、相鄰?fù)干涔苤g相互干擾、總線式抄表系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障、抄表速度慢等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供以下的技術(shù)方案：一種快速高精度光電直讀式智能水表系統(tǒng)，主要由多個(gè)終端水表、抄表集中器以及抄表管理系統(tǒng)組成，所述終端水表包括單片機(jī)和多個(gè)字輪單元，每個(gè)字輪單元包括機(jī)械字輪和多組光發(fā)射接收對(duì)管，每組光發(fā)射接收對(duì)管中的發(fā)射管和接收管之間采用唯一對(duì)應(yīng)的正交碼序列CDMA信號(hào)通訊連接，所述正交碼序列CDMA信號(hào)的每個(gè)碼還采用曼徹斯特編碼以使其跳變，所述單片機(jī)分別驅(qū)動(dòng)每組光發(fā)射接收對(duì)管的發(fā)射管向接收管發(fā)出信號(hào)。

上述技術(shù)方案中，所述機(jī)械字輪采用透射式碼盤，所述透射式碼盤包括盤體和沿圓周方向依次設(shè)置并貫通所述盤體的兩側(cè)盤面的多個(gè)透光孔，每組光發(fā)射接收管的發(fā)射管和接收管分別位于位于所述盤體的兩側(cè)并投影在所述圓周位置處。每個(gè)字輪單元包括5組光發(fā)射接收對(duì)管，5組光發(fā)射接收對(duì)管的5個(gè)發(fā)射管沿半圓周方向依次設(shè)置，位于半圓周方向兩端點(diǎn)位置的兩個(gè)發(fā)射管的相鄰兩側(cè)面之間形成180度夾角，位于半圓周方向兩端點(diǎn)位置的兩個(gè)發(fā)射管分別和與其相鄰的兩個(gè)發(fā)射管的相鄰兩側(cè)面之間形成36度夾角，其余的三個(gè)發(fā)射管的相鄰兩側(cè)面之間形成36度夾角，5組光發(fā)射接收對(duì)管的5個(gè)接收管沿半圓周方向依次設(shè)置，位于半圓周方向兩端點(diǎn)位置的兩個(gè)接收管的相鄰兩側(cè)面之間形成180度夾角，位于半圓周方向兩端點(diǎn)位置的兩個(gè)接收管分別和與其相鄰的兩個(gè)接收管的相鄰兩側(cè)面之間形成36度夾角，其余的三個(gè)接收管的相鄰兩側(cè)面之間形成36度夾角。

所述抄表集中器和多個(gè)終端水表之間通過M＿BUS總線通訊供電，并且通過GPRS或接入internet的以太網(wǎng)通訊連接。同時(shí)采用抄表集中器輪詢和終端水表自主通訊相結(jié)合的方式，抄表集中器設(shè)定各終端水表的通訊順序，當(dāng)后一終端水表檢測(cè)到前一終端水表通訊完成后，后一終端水表立即發(fā)送采集信息，當(dāng)抄表集中器發(fā)現(xiàn)個(gè)別終端水表的通訊數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，采用單獨(dú)召喚通訊方式所述M＿BUS總線還接入有DC/DC直流斬波器。

每個(gè)終端水表對(duì)應(yīng)設(shè)有一唯一的二維碼，所述快速高精度光電直讀式智能水表系統(tǒng)還包括手持式抄表器，所述手持式抄表器與所述終端水表通過二維碼相互識(shí)別并與所述抄表集中器通訊連接。所述手持式抄表器為智能手機(jī)或?qū)Ｓ媒K端設(shè)備，所述智能手機(jī)或所述專用終端設(shè)備安裝有設(shè)定的APP。所述單片機(jī)為帶有可進(jìn)行預(yù)付費(fèi)，分段計(jì)量、分段計(jì)價(jià)功能的固化程序的微處理器。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)發(fā)射管的發(fā)射信號(hào)不是發(fā)射簡(jiǎn)單的有光、無(wú)光的脈沖信號(hào)，而是發(fā)射經(jīng)過挑選的正交碼序列，而每個(gè)碼采用曼切斯特編碼，保證每個(gè)碼有跳變，消除環(huán)境因素的影響；而不同發(fā)射管采用不同的正交碼序列，消除了鄰近干擾；解決了目前難以在低成本方式下解決的不同發(fā)射接收對(duì)管之間的鄰近干擾和外界環(huán)境透射光線對(duì)讀數(shù)的干擾問題；通過提高總線驅(qū)動(dòng)，提高通訊的通訊速率，在此基礎(chǔ)上開發(fā)具有輪詢和自主發(fā)送相結(jié)合的專用通訊協(xié)議，大大減小了抄表時(shí)輪詢的等待時(shí)間，從而極大提高了抄表速度，提高了抄表效率、延長(zhǎng)了集中器電池壽命，本實(shí)用新型中，抄表速到降低到40ms左右；抄表集中器靜態(tài)功耗《5W；水表終端靜態(tài)功《4mA；抄表集中器故障時(shí)，采用圖像識(shí)別技術(shù)和二維碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水表斷電時(shí)的抄表，利用二維碼能夠水表進(jìn)行唯一識(shí)別，二維碼容易定位的特點(diǎn)，解決了水表數(shù)字的定位難題，利用智能手機(jī)的照相機(jī)實(shí)現(xiàn)低成本的基于圖像的抄表；通過設(shè)置預(yù)付費(fèi)模塊、分段計(jì)量模塊以及分段計(jì)價(jià)模塊，使水表系統(tǒng)具有預(yù)付費(fèi)，分段計(jì)量、分段計(jì)價(jià)功能；設(shè)置階梯水量不少于三級(jí)，滿足國(guó)家推行階梯水價(jià)要求。