專(zhuān)利名稱(chēng)：嵌入式智能流量采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)抄表裝置，特別涉及一種可進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊的嵌入式智能流量采集裝置。
技術(shù)背景目前的住宅用流量計(jì)量表包括水表、電表、煤氣表、熱能表等表具多為機(jī)械式表具，不具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳的功能，只能人工抄表。從1992年出現(xiàn)了自動(dòng)抄表系統(tǒng)，但抄表系統(tǒng)是采用集中抄表的方式表具內(nèi)安裝電子脈沖發(fā)生裝置，將機(jī)械計(jì)數(shù)器的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電脈沖信號(hào)，在住宅內(nèi)安裝脈沖采集器，在采集器內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳。有些系統(tǒng)中還具有燃?xì)鈭?bào)警和閥門(mén)聯(lián)動(dòng)功能，也都是通過(guò)將報(bào)警器信號(hào)線和閥門(mén)驅(qū)動(dòng)線路長(zhǎng)距離引到采集控制器上，由集中的采集控制器進(jìn)行處理。
這種方式持續(xù)到現(xiàn)在仍然是集中抄表的主流方式，這種方式有如下幾個(gè)方面的明顯缺陷表內(nèi)沒(méi)有計(jì)數(shù)裝置，如果脈沖輸出線路出現(xiàn)問(wèn)題，將出現(xiàn)計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確；采集器采用集中的UPS供電的方式，一旦UPS電源出現(xiàn)故障，將造成大面積的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象；系統(tǒng)安裝完畢時(shí)，建筑一般情況下還沒(méi)有完全調(diào)試完成，因此供電系統(tǒng)不太穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)有長(zhǎng)時(shí)間停電的情況，從而導(dǎo)致計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確的情況發(fā)生；由于樓宇內(nèi)戶(hù)數(shù)較多，各戶(hù)的線路與采集控制終端上的接口是一一對(duì)應(yīng)的，因此容易造成線路張冠李戴的現(xiàn)象，而且不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)；將報(bào)警器的線路遠(yuǎn)傳到采集控制裝置，再將閥門(mén)控制線路傳回各戶(hù)，導(dǎo)致了報(bào)警環(huán)節(jié)過(guò)多，線路過(guò)長(zhǎng)，造成報(bào)警聯(lián)動(dòng)關(guān)閥不可靠；系統(tǒng)不具備預(yù)付費(fèi)功能，智能化的程度還不夠高，收費(fèi)仍然存在困難，并未徹底解決問(wèn)題；由于表具的生產(chǎn)廠家不是系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家，當(dāng)出現(xiàn)計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題時(shí)會(huì)出現(xiàn)互相扯皮的現(xiàn)象。
由于目前的集中式抄表系統(tǒng)存在上述的諸多問(wèn)題，因此，提出了智能流量表的概念，將電池、電子計(jì)數(shù)裝置、控制裝置與表具合成一體形成智能表，從而解決上述的問(wèn)題。表內(nèi)的電子采集控制器可以增加預(yù)付費(fèi)功能，并實(shí)現(xiàn)液晶顯示，從而既徹底解決了收費(fèi)問(wèn)題，又可以利用集中抄表網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)其他功能。
但是，由于這個(gè)電子采集控制器模塊由鋰電池供電，而作為監(jiān)控系統(tǒng)，需要頻繁進(jìn)行查詢(xún)通訊，系統(tǒng)總線上每時(shí)每刻都在通訊，通訊時(shí)的電流要達(dá)到5mA左右。由于系統(tǒng)是總線形式的系統(tǒng)，對(duì)其他表的操作也會(huì)喚醒本表，也就是說(shuō)，本表根本就沒(méi)有休眠的時(shí)間，其最低的工作電流就是5mA。1300mAh的鋰電池，只能持續(xù)工作260小時(shí)，也就是10天多一點(diǎn)的時(shí)間，這樣的系統(tǒng)根本不能投入實(shí)際運(yùn)行。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種嵌入式智能流量采集裝置，其可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)流量表查詢(xún)，使遠(yuǎn)傳智能表成為可能。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于，提供一種嵌入式智能流量采集裝置，其包括用于計(jì)量和控制的第一處理單元及用于對(duì)外通訊的第二處理單元，所述第一處理單元與第二處理單元通過(guò)連接模塊相互連接。
上述嵌入式智能流量采集裝置中，所述連接模塊采用光耦隔離的方式進(jìn)行內(nèi)部通訊。
上述嵌入式智能流量采集裝置中，第一處理單元與計(jì)量脈沖發(fā)生器連接。
上述嵌入式智能流量采集裝置中，所述第二處理單元與通訊接口連接。
上述嵌入式智能流量采集裝置中，所述第一處理單元由一內(nèi)部電源供電。
上述嵌入式智能流量采集裝置中，所述第二處理單元由外部電源供電。
上述嵌入式智能流量采集裝置中，所述第一處理單元還與報(bào)警器及閥門(mén)連接。
上述嵌入式智能流量采集裝置中，所述第二處理單元通過(guò)連接模塊同步記錄第一處理單元從計(jì)量脈沖發(fā)生器獲得的計(jì)量讀數(shù)。
上述嵌入式智能流量采集裝置中，所述第一處理單元與第二處理單元間的內(nèi)部通訊采用中斷方式。
上述嵌入式智能流量采集裝置中，所述第一處理單元還通過(guò)連接模塊向第二處理單元傳遞狀態(tài)信號(hào)，所述第二處理單元通過(guò)連接模塊向第一處理單元傳遞控制信號(hào)。
本實(shí)用新型的嵌入式智能流量采集裝置可在頻繁通訊情況下降低功耗，使流量采集裝置達(dá)到既可以頻繁查詢(xún)又可以減少電耗，從而滿(mǎn)足連續(xù)10年使用的目的。


圖1是本實(shí)用新型嵌入式智能流量采集裝置的內(nèi)部功能模塊連接原理圖。
圖2是本實(shí)用新型嵌入式智能流量采集裝置的電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，流量采集裝置采用雙處理單元結(jié)構(gòu)的電路。第一處理單元11與報(bào)警器14、計(jì)量脈沖發(fā)生器15及閥門(mén)16連接。第一處理單元11由內(nèi)部電源18提供電能，在本實(shí)施例中，內(nèi)部電源18采用鋰電池。第二處理單元12通過(guò)連接模塊13與第一處理單元11連接。通訊接口17與第二處理單元12連接，外部系統(tǒng)可通過(guò)該通訊接口17與采集裝置連接，以對(duì)該采集裝置進(jìn)行設(shè)置和控制。
第一處理單元11通過(guò)接收計(jì)量脈沖發(fā)生器15的計(jì)量脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)流量表的流量消耗。此外，第一處理單元11還可進(jìn)行閥門(mén)控制、液晶顯示及其他控制。第二處理單元12負(fù)責(zé)對(duì)外通訊，其與通訊接口17一起由外部總線供電。第一處理單元11與第二處理單元12之間的連接模塊13采用完全光耦隔離的方式進(jìn)行內(nèi)部通訊，從而具有及高的抗干擾性。上述內(nèi)部通訊采用中斷方式，使得采集裝置閑置時(shí)間長(zhǎng)，工作時(shí)間短，從而保證外部線路不影響內(nèi)部功能，不影響計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性，又可以保證通訊，且可降低內(nèi)部電源18的能耗。
連接模塊13包括第一連接131、第二連接132及第三連接133。第一處理單元11通過(guò)第一連接131向第二處理單元12傳送計(jì)量脈沖信號(hào)，通過(guò)第二連接132向第二處理單元12傳送閥門(mén)狀態(tài)。第二處理單元12通過(guò)第三連接133向第一處理單元11傳送控制數(shù)據(jù)，以設(shè)置、開(kāi)關(guān)閥門(mén)。
第一處理單元11收到計(jì)量脈沖信號(hào)并確認(rèn)后通過(guò)第一連接向第二處理單元12發(fā)出脈沖信號(hào)，使第二處理單元12的計(jì)數(shù)器與第一處理單元11同步記錄計(jì)量讀數(shù)。這樣外部總線可以隨時(shí)通過(guò)通訊接口17訪問(wèn)，讀取累計(jì)量或其他數(shù)據(jù)，而不再耗費(fèi)內(nèi)部電源18的電能。
以普通家用燃?xì)獗頌槔?，每月的用量一般不超過(guò)200m3，若每流過(guò)1m3產(chǎn)生100個(gè)脈沖，則一個(gè)月就產(chǎn)生20000個(gè)脈沖。第一處理單元11每受到一個(gè)脈沖時(shí)的喚醒時(shí)間大約為10ms，喚醒時(shí)的所有電流加起來(lái)小于5mA，則每個(gè)月由于脈沖計(jì)量耗去的電能為0.27mAh。10年總耗電為33.3mAh。
水表的情況與此類(lèi)似。電表如果采用在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端取脈沖的方法，假設(shè)每月用量為200kWh，每千瓦時(shí)發(fā)出100個(gè)脈沖，10年由于脈沖計(jì)量總耗電為E1＝34mAh。
當(dāng)采集裝置內(nèi)部發(fā)生某種操作(如由于預(yù)置值已經(jīng)用盡而使閥門(mén)關(guān)閉時(shí))，第一處理單元11通過(guò)第二接口132向第二處理單元12上報(bào)一個(gè)狀態(tài)值，第二處理單元12在系統(tǒng)總線通過(guò)通訊接口17查詢(xún)本采集裝置時(shí)就將這個(gè)狀態(tài)值上報(bào)系統(tǒng)，而不再耗費(fèi)內(nèi)部電源18的電能。該情況一般數(shù)月發(fā)生一次，或者永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。以比較嚴(yán)酷的條件作為假設(shè)，每月發(fā)生一次，每次喚醒時(shí)間小于3秒，電流不大于200mA(閥門(mén)16驅(qū)動(dòng)時(shí)間和電流)，每次消耗的電能為0.17mAh。10年時(shí)間內(nèi)由于這種情況耗去的電能為E2＝20mAh。
當(dāng)系統(tǒng)對(duì)通過(guò)通訊接口17對(duì)本采集裝置進(jìn)行設(shè)置、開(kāi)關(guān)閥門(mén)16等操作時(shí)，先將數(shù)據(jù)寫(xiě)入第二處理單元12中，第二處理單元12通過(guò)第三連接將數(shù)據(jù)傳遞給第一處理單元11，完成操作。該情況極少發(fā)生，以10年間發(fā)生10次，每次耗電0.17mAh統(tǒng)計(jì)，共耗電E3＝1.7mAh。
當(dāng)?shù)诙幚韱卧?2上電時(shí)，也就是總線接通時(shí)，第二處理單元12向第一處理單元11發(fā)出讀全部數(shù)據(jù)命令，第一處理單元11將所有數(shù)據(jù)傳遞給第二處理單元12，完成同步操作。這種情況只在檢修，線路遭到破壞，或者市電停電后再上電的情況下發(fā)生。每次喚醒時(shí)間小于3秒，電流不大于5mA，以最?lèi)毫拥那闆r每天發(fā)生一次統(tǒng)計(jì)，10年消耗的電能為E4＝15.2mAh。
只有上述操作第一處理單元11參與，其他情況下，第一處理單元11處于休眠狀態(tài)，靜態(tài)電流僅0.5uA，即使在傳感器(干簧管閉合)的情況下，耗電也僅為3uA，10年總耗電為E5＝262.8mAh。
五項(xiàng)相加，總的功耗E＝E1+E2+E3+E4+E5＝34+20+1.7+15.2+262.8＝333.7mAh。這樣功耗就不到原來(lái)的方式的1/1000(原方式的功耗為438Ah)。為保證壽命，選擇1500mAh的長(zhǎng)壽命鋰電池作為內(nèi)部電源18，采集裝置可以確保使用10年。
如圖2所示，U6的A、B端用于連接通訊總線，而U6的GNN、VCC端連接5V輸入電源。脈沖輸入和報(bào)警輸入各通過(guò)一電阻接入處理單元U1，U1通過(guò)U3將控制信號(hào)輸出至閥門(mén)。OP1、OP2、OP3為用于第一處理單元11及第二處理單元12間信號(hào)傳輸?shù)墓怦钚偷谝贿B接131、第二連接132及第三連接133。
權(quán)利要求1.一種嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，包括用于計(jì)量和控制的第一處理單元及用于對(duì)外通訊的第二處理單元，所述第一處理單元與第二處理單元通過(guò)連接模塊相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，所述連接模塊采用光耦隔離的方式進(jìn)行內(nèi)部通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，第一處理單元與計(jì)量脈沖發(fā)生器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，所述第二處理單元與通訊接口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，所述第一處理單元由一內(nèi)部電源供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，所述第二處理單元由外部電源供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，所述第一處理單元還與報(bào)警器及閥門(mén)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，所述第二處理單元通過(guò)連接模塊同步記錄第一處理單元從計(jì)量脈沖發(fā)生器獲得的計(jì)量讀數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，所述第一處理單元與第二處理單元間的內(nèi)部通訊采用中斷方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述嵌入式智能流量采集裝置，其特征在于，所述第一處理單元還通過(guò)連接模塊向第二處理單元傳遞狀態(tài)信號(hào)，所述第二處理單元通過(guò)連接模塊向第一處理單元傳遞控制信號(hào)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種嵌入式智能流量采集裝置，其包括用于計(jì)量和控制的第一處理單元及用于對(duì)外通訊的第二處理單元，所述第一處理單元與第二處理單元通過(guò)連接模塊相互連接。本實(shí)用新型的嵌入式智能流量采集裝置可在頻繁通訊情況下降低功耗，使流量采集裝置達(dá)到既可以頻繁查詢(xún)實(shí)時(shí)監(jiān)控又可以減少電耗，從而滿(mǎn)足連續(xù)10年使用的目的。
文檔編號(hào)G01F15/06GK2690859SQ200420042660
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月17日
發(fā)明者李俊紅, 盛雷, 蔡晟 申請(qǐng)人:深圳天行健電子有限公司