一種無電源水表無線抄表系統技術方案

一種無電源水表無線抄表系統，可解決傳統人工抄表效率低，工作量大的技術問題。包括依次連接的水表數據采集模塊、數據傳輸模塊及接收機模塊，所述水表數據采集模塊設置在水表碼盤旁邊，還包括自發電模塊，所述自發電模塊與水表數據采集模塊連接；其中，所述自發電模塊采用微型水流發電機，設置在水管中；還包括電源管理模塊，所述電源管理模塊分別與自發電模塊、水表數據采集模塊及數據傳輸模塊連接；本發明專利技術的有益效果：系統無需外部供電，由水流通過微型永磁式直流發電機產生系統所需的電能；水表數據無線傳輸，抄表人員只需在水表附近通過接收機設備便可獲取水表數據當前值以及歷史值；水表數據自動錄入管理系統，無需人工繁瑣錄入。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及抄表系統，具體涉及一種無電源水表無線抄表系統。
技術介紹
隨著我國城市化進程的不斷推進，家庭用水已從一家一戶式轉變為由企業統一為個體或單位提供。“一戶一表，以表計量”的方法目前依然是公司作為計量家庭或單位用水用量的主要方法。該傳統方法在水表數量較少，位置相對集中的條件下效果比較理想，但在表位置比較分散、水表數量較多的情況下，這種由專門人員負責抄表方式所存在的問題便會顯露出來。比如，水表位置偏遠，水表環境糟糕，水表排布零散等問題便給抄表人員的工作造成一定的阻礙，甚至會使得抄表不全面、因環境問題而誤抄以及抄表工作持續時間長，工作量大。2015年中國江蘇網報道了一篇關于“水表抄表員一天”的報道。文中指出，抄表員一天需要沿街走巷掀開200多用戶的井蓋，一個抄表水廠需雇傭50名抄表員工負責采集23萬用戶水表數據。同時，最終所采集水表數據要通過人工輸入到互聯網數據管理系統，這樣不僅增加了人力勞動強度，也不利于現代化管理，導致個體家庭、單位和企業不能便捷地獲得足夠詳細和準確的原始資料。檢測技術在國民經濟各領域和國防建設中有著廣泛的應用。隨著電子信息技術，計算機信息處理技術、網絡技術和微電子技術的快速發展與應用，一些新科技在檢測領域獲得越來越廣泛的普及。許多繁瑣，耗時耗力的工作已逐步被新興技術所簡化，其中無線數據傳輸技術的優勢在數據采集上表現的尤為突出。我國水表數據無線抄表技術經過幾十年的發展、提高和改良目前已形成比較成熟設備解決方案。現代化水表已從機械式水表發展為電磁脈沖式、磁卡式、光電管直讀式、電子式等水表。其中電磁脈沖式是根據水表碼盤發出信號，輸出與水流量成正比的脈沖信號。水表內安裝獨立的數據處理芯片和電池。實際水流量數據處理芯片內部累加脈沖個數計算得出。磁卡式水表多集中水表位置安裝較明顯處，便于業主刷卡取水。磁卡式水表內部集成電路復雜，因其通過卡片內磁場的變化選擇工作方式，所以水表的安裝位置對環境要求較高，避免外界強磁場對水表進行干擾。水表的趨勢是電子遠傳水表。但是目前電子遠傳水表存在的問題是無法全面普及，主要原因是機械水表的生產技術已趨于成熟，生產成本已可控于最低水平，銷售市場也已穩定。但許多可適用于機械水表的操作方式，無法再適用于電子遠傳水表，比如存儲。機械水表可以在存放多年，電子水表存儲時間兩年以上，電池便無法正常供電。目前電池的問題有很多新技術，如無線充電、柔性電池等，但因成本高，暫時無法民用化。我國是人口大國，在經濟正處于不斷上升的階段下，人民對生活水平提出了越來越高的要求，以往的生活問題解決方案越來越無法適應城市化的進程。人工抄表是一份效率低，工作量大，十分落后的工作方式。
技術實現思路
本專利技術提出的一種無電源水表無線抄表系統，可解決傳統人工抄表效率低，工作量大的技術問題。為實現上述目的，本專利技術采用了以下技術方案：一種無電源水表無線抄表系統，包括依次連接的水表數據采集模塊、數據傳輸模塊及接收機模塊，所述水表數據采集模塊設置在水表碼盤旁邊，還包括自發電模塊，所述自發電模塊與水表數據采集模塊連接；其中，所述自發電模塊采用微型水流發電機，設置在水管中；還包括電源管理模塊，所述電源管理模塊分別與自發電模塊、水表數據采集模塊及數據傳輸模塊連接；所述水表數據采集模塊獲取水表數據并同時完成對數據的處理；所述數據傳輸模塊實現數據的無線發射和無線接收；所述接收機模塊實現水表數據的接收、存儲及顯示；所述自發電模塊把水流轉化到電能，實現系統自產電能。進一步的，所述水表數據采集模塊包括光電管傳感器模塊和數據處理采集器，所述光電傳感器模塊包括四組光電管，光電管設置在水表碼旁邊，水表碼的碼盤上設置過光孔，每組光電管包括五個紅外發射管和五個紅外接收管。進一步的，所述數據傳輸模塊包括無線發射模塊和無線接收模塊，數據傳輸模塊采用E32-TTL-100型超低功耗無線串口模塊。進一步的，所述數據處理采集器包括采集器最小系統，采集器最小系統采用ATmege8單片機，還包括與ATmege8單片機的RESET端口相連的阻容復位電路和與ATmege8單片機的端口XTAL相連的晶體振蕩電路，ATmege8單片機RXD端口與TXD端口分別與無線串口模塊相連，所述ATmege8單片機的D端口作為光電管發射控制端，ATmege8單片機的B端口作為光電管接收檢測端。進一步的，所述電源管理模塊還包括DC-DC升壓電路，所述DC-DC升壓電路采用XL6009升壓型直流電源變換芯片，所述DC-DC升壓電路輸入電壓范圍是3-32V，3.7V蓄電池輸出的電壓作為DC-DC升壓模塊輸入，輸出電壓根據可變電阻進行調節；端口2由外部電路控制決定芯片的使能，端口3輸出一定頻率的方波信號，此信號作為外圍電路的開關輸入信號；電感L起儲能作用，D1在端口3輸出低電平的條件下截止，電感L與電容C12、R2及R1組成回路放電電路，電感L是在D1導通的情況下向電容充電，D1是在端口3輸出高電平時導通，當電容兩端電壓增加時，芯片輸出電壓升高，R2與R1組成芯片的負反饋電路，控制輸出電壓放大倍數，穩定芯片輸出電壓。進一步的，所述自發電模塊采用永磁直流發電機。進一步的，所述接收機模塊還包括DS1302時鐘模塊，AT24C16數據存取模塊，LCD12864液晶顯示模塊和按鍵模塊。進一步的，所述AT24C16數據存取模塊用于獲取水表數據并進行寫入和讀取，內置2048個8位數據存儲區，數據容量為16K。進一步的，所述按鍵模塊包括六個獨立按鍵，不同編號按鍵對應ATmege8單片機不同I/O端口。本專利技術通過微型永磁式直流發電機將水流能轉換為可供系統使用的電能，這樣不僅彌補電子水表供電問題或電池故障引起的計量誤差，同時也大大降低了電子水表的后期維護工作。電子電路部分采用字輪編碼的方式，通過對機械碼盤相對位置編碼的方式取得水表數據。該方案內置計算機芯片，電路復雜度低，無須外部供電，穩定性高，兼容性好，可以方便的適用于任何場所。本專利技術將大大降低人力工作量，提高抄表效率，節約水資源。同時，無線抄表系統的普及，也滿足了人們對公共服務部門方便簡單的要求，也有利于公共服務部門節約開支，節省人力，提高工作效率。由上述技術方案可知，本專利技術的無電源水表無線抄表系統具有以下有益效果：本專利技術所要研究的內容是利用電子電路實現水表數據的采集，處理，傳輸和管理。該本專利技術涉及到電子測量技術、數字信號處理技術、計算機數據管理技術、無線數據傳輸技術。本專利技術的創新點如下：(1)系統無需外部供電，由水流通過微型永磁式直流發電機產生系統所需的電能；(2)基于ATmega8超低功耗單片機，采用光電管電子電路讀取水表碼盤數字對應的水表數據；(3)水表數據無線傳輸，抄表人員只需在水表附近通過接收機設備便可獲取水表數據當前值以及歷史值；(4)水表數據自動錄入管理系統，無需人工繁瑣錄入。附圖說明圖1本專利技術系統整體設計圖；圖2是本專利技術的系統整體結構框圖；圖3是本專利技術水表數據采集器最小系統外圍電路；圖4是本專利技術光電管設計電路連接圖；圖5是本專利技術串口模塊端口與單片機電氣相連電路圖；圖6是本專利技術DC-DC升壓電路；圖7是本專利技術接收機核心外部電路；圖8是本專利技術LCD12864外圍引腳；圖9是本專利技術AT24C16外圍電路；圖10是本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無電源水表無線抄表系統，包括依次連接的水表數據采集模塊、數據傳輸模塊及接收機模塊，所述水表數據采集模塊設置在水表碼盤旁邊，其特征在于：還包括自發電模塊，所述自發電模塊與水表數據采集模塊連接；其中，所述自發電模塊采用微型水流發電機，設置在水管中；還包括電源管理模塊，所述電源管理模塊分別與自發電模塊、水表數據采集模塊及數據傳輸模塊連接；所述水表數據采集模塊獲取水表數據并同時完成對數據的處理；所述數據傳輸模塊實現數據的無線發射和無線接收；所述接收機模塊實現水表數據的接收、存儲及顯示；所述自發電模塊把水流轉化到電能，實現系統自產電能。

【技術特征摘要】
1.一種無電源水表無線抄表系統，包括依次連接的水表數據采集模塊、數據傳輸模塊及接收機模塊，所述水表數據采集模塊設置在水表碼盤旁邊，其特征在于：還包括自發電模塊，所述自發電模塊與水表數據采集模塊連接；其中，所述自發電模塊采用微型水流發電機，設置在水管中；還包括電源管理模塊，所述電源管理模塊分別與自發電模塊、水表數據采集模塊及數據傳輸模塊連接；所述水表數據采集模塊獲取水表數據并同時完成對數據的處理；所述數據傳輸模塊實現數據的無線發射和無線接收；所述接收機模塊實現水表數據的接收、存儲及顯示；所述自發電模塊把水流轉化到電能，實現系統自產電能。2.根據權利要求1所述的無電源水表無線抄表系統，其特征在于：所述水表數據采集模塊包括光電管傳感器模塊和數據處理采集器，所述光電傳感器模塊包括四組光電管，光電管設置在水表碼旁邊，水表碼的碼盤上設置過光孔，每組光電管包括五個紅外發射管和五個紅外接收管。3.根據權利要求2所述的無電源水表無線抄表系統，其特征在于：所述數據傳輸模塊包括無線發射模塊和無線接收模塊，數據傳輸模塊采用E32-TTL-100型超低功耗無線串口模塊。4.根據權利要求3所述的無電源水表無線抄表系統，其特征在于：所述數據處理采集器包括采集器最小系統，采集器最...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高先和，石朝毅，盧軍，周澤華，顧涓涓，
申請(專利權)人：合肥學院，
類型：發明
國別省市：安徽;34