專利名稱：用于計量水表的通信和特征協(xié)議的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計量表。更具體地講，本發(fā)明涉及用于計量表的數(shù)據(jù)記錄器的通信和數(shù)據(jù)協(xié)議。
背景技術：
根據(jù)流量計量材料的使用的儀表被廣泛用于跟蹤終端用戶的消費。例如，為它們的顧客供水的公用事業(yè)公司一般根據(jù)用量對它們的產(chǎn)品收費。水的用量一般借助安裝在各個顧客的水供應管線上的儀表計量。公用事業(yè)公司的雇員定期地(通常是一個月一次)人工從儀表收集讀數(shù)。這些讀數(shù)通常是累加讀數(shù)，因此，要通過減去以前周期的讀數(shù)來計算本周期的使用量。一旦計算出用量，將該周期中使用的水量的賬單交給顧客。
由于與較大的商業(yè)顧客相比，每個儀表監(jiān)測相對較小的用量，所以人工讀取用量表要花費大量的人力和物力，并且會產(chǎn)生人為的錯誤，特別是對住宅區(qū)的顧客。結果是，使用了電子儀表，以便能夠更快、更有效、和更準確地收集使用數(shù)據(jù)。電子儀表通過監(jiān)測流過慣用機械儀表的流量來計量用量。電子地存儲用量讀數(shù)，然后經(jīng)過無線電信號發(fā)送到公用事業(yè)公司操作的本地發(fā)射機/接收機。
但是，電子儀表需要電源。通常，這種儀表依靠電池作為電源。電池必須人工更換，這又是另一個耗時花錢的過程。此外，如果電池發(fā)生故障，那么公用事業(yè)公司就不能在儀表確定正確的用量，結果是少向顧客收費。

發(fā)明內(nèi)容
在一些方面，本發(fā)明涉及一種監(jiān)測儀表的裝置，包括監(jiān)測分配系統(tǒng)的用量的儀表；電子數(shù)據(jù)記錄器，用于處理來自儀表的數(shù)據(jù)；外部單元，用于利用通信協(xié)議控制電子數(shù)據(jù)記錄器中的數(shù)據(jù)處理；和其中通信協(xié)議包括，初始化信號，時間間隔識別信號，和時鐘信號。
在其它方面，本發(fā)明涉及以一種監(jiān)測儀表使用的裝置，包括監(jiān)測分配系統(tǒng)的用量的儀表；用于接收來自儀表的數(shù)據(jù)的裝置；用于處理來自儀表的數(shù)據(jù)的裝置；和用于檢測分配系統(tǒng)中的泄漏的裝置。
在其它方面，本發(fā)明涉及一種計算公用事業(yè)用量模型的方法，包括接收來自監(jiān)測分配系統(tǒng)的用量的用量數(shù)據(jù)；處理用量數(shù)據(jù)以計算公用事業(yè)用量模型；和其中公用事業(yè)用量模型識別分配系統(tǒng)中的預定條件。
在其它方面，本發(fā)明涉及一種計算公用事業(yè)用量模型的方法，包括接收分配系統(tǒng)的用量數(shù)據(jù)的步驟；處理用量數(shù)據(jù)以計算公用事業(yè)用量模型的步驟；和根據(jù)公用事業(yè)用量模型識別分配系統(tǒng)中預定條件的步驟。
從下面的說明和所附權利要求中可以對本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點獲得更清楚的了解。


應當注意，在不同的圖中用相同的參考號表示相同的特征。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子水表監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的自供電水表的透視圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子數(shù)據(jù)記錄器的顯示器的示意圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子數(shù)據(jù)記錄器的ASIC電路的方框圖。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在1200Hz工作的時鐘信號的時序圖。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在1200Hz工作的時鐘信號跟隨的初始化信號的時序圖。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的循環(huán)識別信號和在1200Hz工作的時鐘信號跟隨的初始化信號的時序圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可選循環(huán)識別信號和在1200Hz工作的時鐘信號跟隨的初始化信號的時序圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可選循環(huán)識別信號和在1200Hz工作的時鐘信號跟隨的初始化信號的時序圖；圖10a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可選循環(huán)識別信號和在1200Hz工作的時鐘信號跟隨的初始化信號的時序圖；圖10b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可選循環(huán)識別信號和在1200Hz工作的時鐘信號跟隨的初始化信號的時序圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的泄漏檢測(當前的)特征的比特值的圖表；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的泄漏檢測(時期的)特征的比特值的圖表；圖13a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的流量/方向特征的比特值和LCD顯示的圖表；圖13b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的非流量特征的比特值(3-比特)的圖表；圖13c示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的非流量特征的比特值(2-比特)的圖表；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的峰值連續(xù)回流特征的比特值的圖表；和圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的峰值回流特征的比特值的圖表。
詳細說明已經(jīng)開發(fā)出了允許監(jiān)測客戶使用數(shù)據(jù)的、帶有通信和特征協(xié)議的計量儀表。計量儀表測量和記錄流過儀表的材料的體積用量。儀表可以用于在公用事業(yè)應用中測量水、煤氣、或電用量。此外，這種儀表通常在工業(yè)應用中用于測量各種成分的流量。在本章節(jié)中，使用了一個公用事業(yè)應用中的自供電水表來說明本發(fā)明的各種實施例。但是，應當知道，所描述的本發(fā)明可以應用到廣泛的應用領域中的許多不同類型的計量儀表。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子水表監(jiān)測系統(tǒng)10的示意圖。系統(tǒng)10包括用于獨立的客戶的電子水表12a或12b。儀表一般設置在客戶與公用事業(yè)主供應管線之間的客戶個人供應管線上的一個點上。儀表接口單元(MIU)14a或14b連接到對應的儀表12a或12b。MIR 14a或14b是收集來自其對應儀表上的電子寄存器的儀表用量數(shù)據(jù)并經(jīng)過無線電信號將數(shù)據(jù)發(fā)送到本地發(fā)射機/接收機16a或16b的電子設備。在可選實施例中，可以使用其它外部設備，例如，現(xiàn)有技術中已知的膝上型計算機、數(shù)據(jù)記錄器、或其它適當?shù)脑O備。在其它實施例中，可以將MIU或類似設備集成為儀表的一個內(nèi)部元件。示出了電子水表的兩個可選實施例。第一實施例包括設置在地下或“儀表井”單元的儀表12a和MIU 14a。另一個實施例包括設置在地面上的儀表12b和MIU 14b。也示出了兩種可選類型的發(fā)射機/接收機16a和16b。第一種發(fā)射機/接收機16a安裝在車輛中，而另一種發(fā)射機/接收機是一個手持單元16b。一種額外類型的發(fā)射機/接收機可以永久安裝在多個儀表和MIU的中央位置。這些發(fā)射機/接收機中的每個允許公用事業(yè)人員接收用量數(shù)據(jù)，而無需人工讀取每個單獨的儀表。作為一種替代方式，當每個發(fā)射機/接收機16a和16b在儀表12a或12b的范圍內(nèi)時，來自儀表的數(shù)據(jù)被發(fā)送到發(fā)射機/接收機，發(fā)射機/接收機又把它發(fā)送到公用事業(yè)單位的計算機系統(tǒng)18。然后，計算機系統(tǒng)18根據(jù)數(shù)據(jù)計算每個客戶的用量。然后，公用事業(yè)單位產(chǎn)生每個客戶的適當?shù)馁~單。
系統(tǒng)的電子水表通過內(nèi)部的“Wiegand Wire(Wiegand導線)”自己提供電力。Wiegand導線是一種當把它暴露于具有變化的磁通極性的磁場時，產(chǎn)生電信號的設備。導線也可以用于在靠近導線的線圈的兩端感生電壓。磁場的極性依賴流過儀表的流體的動能而改變。在一些實施例中，當流體流過儀表時，流體轉動一個內(nèi)部的水輪，而水輪又轉動一個附裝的軸。多個磁體布置在一個附裝到轉動軸的圓盤上。當圓盤隨軸轉動時，磁體的運動在緊靠圓盤的Wiegand導線內(nèi)感生交變磁通場。由于磁通中的變化使導線產(chǎn)生的信號被用于給監(jiān)測儀表的電子電路提供電力。通過分析導線產(chǎn)生的信號的數(shù)量和速率，也可以確定流過儀表的流體的速率、體積、和方向。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的自供電電子水表20的透視圖。在這個實施例中，電子水表20通過儀表流入連接器22連接到水供應管線。水通過連接器22從供應管線流入儀表體26，并且通過流出連接器24流出到客戶。當水流過儀表體26時，它推動內(nèi)部水輪28轉動。轉動水輪28又使通過軸(未示出)連接到水輪28的圓形磁盤30轉動。在本實施例中，將圓形磁盤30顯示為具有四個分離的磁區(qū)(每個區(qū)的極性方向標為“N”和“S”)，這四個磁區(qū)構成了一個四極磁體。在其它實施例中，可以使用不同的磁體配置。
當磁盤30轉動時，它改變鄰接磁盤30設置的Wiegand導線傳感器32的磁通極性。如上所述，極性的改變感生由傳感器32產(chǎn)生的信號。這些信號代表有關流過儀表20的水的數(shù)據(jù)，并且也將電力提供到儀表的電子電路。更具體地講，信號流對應于流過儀表的水的速率和方向。水通過儀表20的流速與水輪28、磁盤30、和傳感器32產(chǎn)生的信號流的轉動速率校準。在圖2中，僅示出了一個Wiegand導線傳感器32與儀表20一同使用。應當知道，在本發(fā)明的可選實施例中，儀表中可以使用多個傳感器。在其它實施例中，一個副磁體組件設置在EDR。副磁體耦合到磁盤，從而它隨磁盤的轉動而轉動。當副磁體轉動時，它改變Wiegand導線傳感器的磁通極性。
數(shù)據(jù)在附裝到儀表20的電子數(shù)據(jù)記錄器34中被處理和存儲。記錄器34包含利用包含在信號流內(nèi)的能量處理來自Wiegand導線傳感器32的信號流的ASIC(專用集成電路)芯片。在其它實施例中，可以通過也可以向系統(tǒng)提供電力的外部設備執(zhí)行附加處理。在一些實施例中，將非易失性存儲器設置在ASIC內(nèi)。這個存儲器用于存儲數(shù)據(jù)。圖3示出了電子數(shù)據(jù)記錄器34頂部的顯示器的視圖。記錄器34具有用于保護顯示器38不受塵土、碎片等沾污的蓋36(顯示在打開位置)。顯示器38本身是一系列顯示數(shù)據(jù)的LCD(液晶顯示器)。在本實施例中，LCD可以顯示九個數(shù)字。在可選實施例中，可以使用其它類型和數(shù)量的顯示方案。顯示器是由當蓋36打開時暴露于陽光或其它光源的太陽能電池排40提供電力。在由于MIU或其它系統(tǒng)元件發(fā)生故障而需要人工讀取儀表的情況下，財產(chǎn)擁有者或公用事業(yè)單位可以方便地使用顯示器。
圖4示出了電子數(shù)據(jù)記錄器(EDR)的ASIC電路的方框圖。在這個實施例中，使用了兩個Wiegand導線傳感器32向ASIC 41提供兩個獨立的數(shù)據(jù)流。對ASIC的其它連接包括一個ASIC外部的電源(EXT POWER)和一個接地(GND)連接。主處理器(未示出)是一個帶有由太陽能電池40，或MIU 14a或14b提供電力的微處理器的EDR內(nèi)的電子電路。主處理器使用外部電源線來存取存儲在鑲嵌在ASIC中的非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)。對于ASIC的其它連接包括啟動信號(ENABLE)；數(shù)據(jù)信號(DATA)；時鐘信號(CLOCK)；讀出/寫入信號(R/W)；輸出信號(PULSEOUTPUT)；和方向信號(PULSE DIRECTION)。這些連接中的每一個都通過主處理器接口(未示出)到達數(shù)據(jù)記錄器的其它部分。盡管在這里將EDR說明為一個與儀表分離的元件，但是，應當知道在可選實施例中，可以將EDR集成為儀表的一個部分。
EDR時鐘信號是一個使數(shù)據(jù)流的通信操作同步化的穩(wěn)定的時間信號流。時鐘信號的頻率一般在每秒數(shù)千周的級別。測量單位是每秒一周的赫茲(Hz)。測量的另一種可選單元是每秒一千周的千赫(kHz)。
在一個實施例中，電子儀表利用1200Hz或1.2kHz的頻率的時鐘信號通信。這種EDR時鐘信號一般經(jīng)過電線從MIU發(fā)送到每個電子儀表。在網(wǎng)絡模式中操作多個儀表的其它實施例中，EDR時鐘信號可以工作在19.2kHz。在本實施例中，電子數(shù)據(jù)記錄器計算導致每24小時周期96個數(shù)據(jù)讀數(shù)的15分鐘時間間隔或“讀出周期”上的用量數(shù)據(jù)。用量數(shù)據(jù)一般存儲在系統(tǒng)存儲器中，并且用來發(fā)送到公用事業(yè)單位。
圖5示出了1200Hz的時鐘信號的時序圖。當諸如MIU 14a或14b之類的外部設備準備從EDR 34進行數(shù)據(jù)讀出時，發(fā)送一個初始化信號。圖6示出了工作在1200Hz的時鐘信號42緊隨的初始化信號44的時序圖。在本實施例中，初始化信號44是一個50毫秒(mSec)持續(xù)時間的單一的長的首發(fā)信號。但是，在可選實施例中，信號的持續(xù)時間可以短到25毫秒，或長到100毫秒。初始化信號用于啟動主處理器接收、處理和存儲來自儀表的數(shù)據(jù)。在初始化信號44之后，信號轉換回到1200Hz的時鐘信號。
在本發(fā)明的一個實施例中，使用一種通信協(xié)議來啟動帶有其ASIC的電子數(shù)據(jù)記錄器，并且在一個規(guī)定周期的規(guī)律的時間間隔進行數(shù)據(jù)讀出。通信協(xié)議包括初始化信號；時間間隔識別信號；和時鐘信號。在本實施例中，規(guī)定的周期是一個小時，帶有15分鐘時間間隔的四個獨立的讀數(shù)。將這些讀數(shù)稱為“0分鐘讀數(shù)”；“15分鐘讀數(shù))；“30分鐘讀數(shù)”；和“45分鐘讀數(shù)”。
在每個15分鐘時間間隔的開始，利用時鐘信號發(fā)送一個初始化信號44。緊接其后的是識別要記錄哪個15分鐘循環(huán)的時間間隔識別信號46。圖7示出了跟隨著一個時間間隔識別信號46和一個在1200Hz工作的時鐘信號42的初始化信號44的時序圖。在所示實施例中，時間間隔識別信號46的持續(xù)時間是兩個1200Hz信號寬度。術語“信號寬度”應當理解為包括一個高相位和一個低相位的完整信號循環(huán)的持續(xù)時間的一半。這個信號46識別一個規(guī)定周期的第一個15分鐘循環(huán)讀數(shù)。將第一讀數(shù)稱為“0分鐘讀數(shù)”。圖8示出了被稱為“15分鐘讀數(shù)”的第二15分鐘循環(huán)讀數(shù)的時序圖。如圖7中所示，初始化信號44后面緊隨著一個時間間隔識別信號46，和一個在1200Hz工作的時鐘信號42。但是，識別信號46是三個1200Hz信號寬度。圖9示出了被稱為“30分鐘讀數(shù)”的第三15分鐘循環(huán)讀數(shù)的時間圖。如圖7和8中所示，初始化信號44后面緊隨著一個時間間隔識別信號46，和一個在1200Hz工作的時鐘信號42。但是，識別信號46是四個1200Hx信號寬度。圖10a示出了被稱為“45分鐘讀數(shù)”的第四15分鐘循環(huán)讀數(shù)的時序圖。如圖7-9中所示，初始化信號44后面緊隨著一個時間間隔識別信號46，和一個在1200Hz工作的時鐘信號42。但是，識別信號46是五個1200Hz信號寬度。在一些例子中，可能需要15分鐘時間間隔以外的規(guī)定讀數(shù)。可以利用一種專門的識別信號來識別規(guī)定的循環(huán)讀數(shù)，例如用六個1200Hz信號寬度或任何其它獨特的寬度。圖10b示出了后面緊隨著一個時間間隔識別信號46和一個在1200Hz工作的時鐘信號42的初始化信號44的時序圖。在本例中，時間間隔識別信號46是六個1200Hz信號寬度。這個信號允許進行一次讀出，而不遞增內(nèi)部15分鐘時鐘，或更新有關計算的任何時間。認識到時間信號的關鍵特征是“時間間隔識別信號”是十分重要的。時間間隔識別信號用于標識過去了一個時間周期，或一個非定時時間間隔信息請求。
15分鐘讀出時間間隔用于保證適當?shù)淖x出順序。如果以適當?shù)捻樞蚪邮盏揭粋€讀出時間間隔，那么存儲數(shù)據(jù)。但如，如果以錯誤的順序接收到一個讀出時間間隔，那么將所有存儲的時間依賴的數(shù)據(jù)重置到初始值。假設每次以適當順序接收到讀出時間間隔，就存儲數(shù)據(jù)。這使得系統(tǒng)能夠補償儀表從EDR脫離連接后來又重新連接的情況。
在一個可選實施例中，在一個循環(huán)讀出錯誤的過程中，系統(tǒng)將自動地期待下一個讀出循環(huán)的下一個計劃的識別信號。例如，如果由于某種原因沒有接收到“15分鐘讀數(shù)”(三個1200Hz信號寬度的識別信號)，那么系統(tǒng)將自動地期待標識為“30分鐘讀數(shù)”(四個1200Hz信號寬度的識別信號)的下一個讀數(shù)。這防止了一個讀數(shù)循環(huán)中的錯誤永久地留存在后續(xù)的讀數(shù)循環(huán)中，和破壞所有后續(xù)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是，每個循環(huán)讀數(shù)的識別信號基于多個單個時鐘信號的寬度。但是，在一個可選實施例中，讀出可以在不同的時間間隔進行，并且可以進行不同的時間周期。例如，在一個2小時時間周期上可以在30分鐘的使間隔進行四個獨立的讀出。此外，在可選實施例中可以使用其它寬度和頻率的初始化信號、時間間隔識別信號、和時鐘信號。
一旦系統(tǒng)被初始化并且識別了正確的讀出時間間隔，主處理器處理來自儀表的數(shù)據(jù)，并存儲在鑲嵌在ASIC中的非易失性存儲器中。除了水用量之類的基本信息之外，本發(fā)明也可以監(jiān)測其它數(shù)據(jù)以將有關客戶使用的其它特征提供給公用事業(yè)單位。這些特征包括當前時間周期中的泄漏檢測；一段日期上的泄漏檢測；流量/方向指示；一段日期的斷流；和回流檢測。將這些特征的數(shù)據(jù)作為“比特”或二進制數(shù)字存儲在存儲器的指定扇區(qū)或“寄存器”中。根據(jù)各特征的數(shù)據(jù)所需的潛在值的數(shù)量，每個寄存器一般包括2或3比特。但是，在可選實施例中，可以使用更多的比特。
泄漏檢測特征包括首先建立一個規(guī)定時間周期中的最小體積(Vmin)。一個特定儀表的Vmin基于它的尺寸和容量，并且它一般是由儀表的制造商提供的。在本實施例中，15分鐘時間周期中，Vmin是0.1加侖。如果在以前的24小時周期中，每個15分鐘時間間隔內(nèi)，流過儀表的體積連續(xù)地超過Vmin，那么由于在“非高峰”小時中，水的使用應當?shù)陀赩min，所以可能存在泄漏。非高峰小時的例子是午夜與清晨之間。
在正常操作期間，系統(tǒng)監(jiān)測每個15分鐘循環(huán)，以確定流動體積是否超過Vmin。當發(fā)生這種情況時，計算超過Vmin的循環(huán)的數(shù)量。給24小時周期中規(guī)定數(shù)量的超過Vmin的循環(huán)數(shù)建立一個預定的閾值。如果超過這個閾值，那么指示可能存在泄漏。在本實施例中，每個24小時周期中96個獨立的15分鐘讀出循環(huán)的閾值是50。這意味著如果在以前的96個循環(huán)的50個循環(huán)中超過Vmin，那么系統(tǒng)將指示可能存在泄漏。在可選實施例中，可以使用多個閾值來指示泄漏的持續(xù)性。例如，可以將第一個50的閾值設定為指示間歇性的泄漏，而把第二個50的閾值設定為指示連續(xù)的系統(tǒng)泄漏。
圖11示出了指示指出存在泄漏的比特值的圖表。如上所述，所示實施例使用了兩個閾值來指示泄漏的持續(xù)性?！?0”比特值指示尚未超過50-95讀出循環(huán)的第一閾值，而流過體積超過了Vmin。這是系統(tǒng)的初始值，并且它指示不存在泄漏?！?1”比特值指示已經(jīng)達到50-95讀出循環(huán)的第一閾值，但尚未超過。這指示系統(tǒng)中可能存在間歇性泄漏。“10”比特值指示已經(jīng)達到96的第二閾值。這是系統(tǒng)中可能存在連續(xù)泄漏的指示?！?1”比特值指示泄漏檢測特征不可用于本發(fā)明的這個實施例。
如果通過“01”或“10”比特值指示了泄漏，那么啟動系統(tǒng)報警通知公用事業(yè)單位。報警可以采取儀表顯示器上的LCD指示形式，和/或中繼到公用事業(yè)公司計算機系統(tǒng)的信號的形式。然后，可以派遣人員以確認泄漏的存在和進行任何必要的維修。在其它實施例中，可以使用不同的閾值。此外，可以使用更多的比特值來容納兩個以上閾值的使用。
與泄漏檢測結合進行的另一個特征是確定監(jiān)測到的泄漏的總天數(shù)。在本實施例中，系統(tǒng)監(jiān)測指出的間歇性和/或連續(xù)泄漏的天數(shù)。圖12示出了指示已經(jīng)檢測到的連續(xù)泄漏的天數(shù)的比特值的圖表。在本實施例中，使用了3-比特值，以便提高特征的精確度和范圍。“000”比特值指示尚未檢測到泄漏。這是系統(tǒng)的初始值?！?01”比特值指示已經(jīng)檢測到1-2天的泄漏。“010”指示已經(jīng)檢測到3-7天的泄漏?！?11”比特值指示已經(jīng)檢測到8-14天的泄漏。“100”比特值指示已經(jīng)檢測到15-21天的泄漏。“101”比特值指示已經(jīng)檢測到22-34天的泄漏?！?10”比特值指示已經(jīng)檢測到35天以上的泄漏?！?11”比特值指示特征不可在該系統(tǒng)的這個實施例中使用。在可選實施例中，可以將不同的天數(shù)范圍用于不同的比特值。此外，可以使用更多的比特值來增加可以記錄的可能的泄漏總天數(shù)。一個可選實施例使用了圖12中的比特值，以指示檢測到的間歇性或連續(xù)泄漏的天數(shù)。
本實施例中可用的另一個特征是儀表的流量/方向指示器。這個特征顯示了，在任何給定LCD更新循環(huán)，流過儀表的水的相對流量和方向。在本實施例中，當太陽能電池提供了足夠的能量時，主處理器每1/2秒更新LCD。該特征還顯示了流過儀表的方向(即，向前或向后)。作為一種檢測系統(tǒng)故障和/或欺騙行為的一種方式，水流的流量和方向是有價值的信息。發(fā)現(xiàn)的欺騙行為的類型包括，客戶將儀表從供給管線物理地斷開，以便接收水而不記錄用量。另一種形式的欺騙行為包括，客戶倒轉儀表的方向，從而使它“回轉”。在這種情況下，客戶的實際用水導致系統(tǒng)記錄了負使用量或“回流”。實際上，客戶從他的使用記錄上減去了用水量。
圖13a示出了本發(fā)明的實施例使用的流量/方向特征的比特值和LCD圖標狀態(tài)的圖表。為儀表預定了幾種不同的相對流量。“Zero(零)”指示沒有流過儀表?！癚START”指示為系統(tǒng)建立的正常使用流量?！?/2Max Flow(最大流量)”指示流量已經(jīng)達到該特定儀表的最大流量的一半。LCD圖標用于在目視檢查時將儀表的流量/方向的狀態(tài)顯示給公用事業(yè)人員。對于無流動的情況，流量圖標在LCD顯示器上關閉。如果流量滿足“QSTART”水平，那么顯示一個單一的箭頭圖標。如果流量滿足“1/2Max Flow”水平，那么顯示一個尾部帶有一個條紋圖標的單一箭頭圖標。此外，帶有“+”標記的箭頭圖標指示正的流向，而“-”指示負的或回流?！?0”比特值指示儀表沒有檢測到流動?！?1”比特值指示自從最后的LCD更新周期已經(jīng)在儀表檢測到“QSTART”的流量?！?0”比特值指示已經(jīng)檢測到“1/2 MaxFlow”的流量。“11”比特值指示流量/方向特征不可用于該系統(tǒng)的這個實施例。
與流量/方向特征結合起作用的另一個特征是監(jiān)測沒有水流過儀表的連續(xù)天數(shù)的能力。這個特征在檢測可能的欺騙行為中很有用，因為大多數(shù)客戶不太可能過了數(shù)天而沒有水流過他們的儀表。如果監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到?jīng)]有水流過預定的天數(shù)，那么可以從公用事業(yè)單位派遣人員檢查儀表是否發(fā)生欺騙行為或故障。
這個特征發(fā)揮功能的方式與前面圖12中示出的監(jiān)測泄漏的連續(xù)天數(shù)的相同。圖13b示出了這個特征的一個實施例的3-比特值的圖表?！?00”比特值指示在前面的35天周期中沒有無水流過儀表的連續(xù)天。這是系統(tǒng)的初始值?！?01”比特值指示已經(jīng)檢測到1-2天無水流過?！?10”比特值指示檢測到3-7天無水流過?！?11”比特值指示檢測到8-14天無水流過?！?00”比特值指示檢測到15-21天無水流過?！?01”比特值指示檢測到22-34天無水流過?！?10”比特值指示檢測到35天以上無水流過?！?11”比特值指示該特征不可用于該系統(tǒng)的這個實施例。在可選實施例中，可以將不同的天數(shù)范圍用于不同的比特值。此外，可以使用更多的比特值來增加可以記錄的可能的無水流過的總天數(shù)。
圖13c示出了這個特征的一個可選實施例中具有2-比特值的圖表。這個特征發(fā)揮功能的方式與上述圖11中所示的用幾個閾值監(jiān)測泄漏的方式相同。但是，在這個實施例中，為無水流過的特定天數(shù)建立了兩個閾值。第一閾值是7天無水流過。第二閾值是14天無水流過。“00”比特值指示尚未超過7天的第一個閾值。這是系統(tǒng)的初始值。“01”比特值指示達到但未超過7-14天無水流過的第一個閾值。這也是系統(tǒng)中可能存在欺騙行為或故障的指示。“10”比特值指示已經(jīng)達到14天無水流過的第二閾值。這也是系統(tǒng)中可能存在現(xiàn)行的欺騙行為或故障的指示。“11”比特值指示本特征不可用于本發(fā)明的這個實施例。
本發(fā)明的另一個實施例是檢測回流通過儀表的特征?！盎亓鳌本褪欠聪蛄鬟^儀表。這是可能存在欺騙行為的指示，在這種情況下，客戶反向運行儀表，并從儀表中刪除用水量。在一些系統(tǒng)中，在系統(tǒng)中安裝了“回流防止器”，以防止反方向流動。這些通常是現(xiàn)有技術中已知的一種單向值類型。如果回流防止器安裝在系統(tǒng)中，憑借這個特征的回流的檢測可以指示回流防止器的誤操作或故障。
圖14示出了峰值連續(xù)回流體積(PCBV)特征的比特值的圖表。特征的這個實施例測量跨越連續(xù)的15分鐘周期的連續(xù)回流體積。在所示實施例中，系統(tǒng)監(jiān)測前面的35天周期中儀表的連續(xù)回流。如果沒有安裝回流防止器，每個系統(tǒng)一般具有某種水平的回流。如果安裝了回流防止器，任何測量的回流體積將是可能存在問題的指示。通過為帶有回流防止器的系統(tǒng)建立一個“Min Value”閾值，以考慮這種正常水平的回流。在本實施例中，該值是0.1加侖。也為沒有回流防止器的系統(tǒng)建立了一個“Max Value”來指示異常水平的回流。在本實施例中，這個值是10.0加侖。如圖表中所示，“00”比特值指示最近35天周期的PCBV低于Min Value水平。這是具有或沒有回流防止器的任何系統(tǒng)的正常條件的指示。這也是系統(tǒng)的初始值?！?1”比特值指示最近35天周期的PCBV高于Min Value水平，但是低于Max Value水平。這是指示具有回流防止器的系統(tǒng)的異常條件(欺騙行為或誤操作)。它指出了沒有回流防止器的系統(tǒng)的正常條件。“10”比特值指示最近35天周期的PCBV水平高于Max Value水平。這是指示任何具有或沒有回流防止器的系統(tǒng)的異常條件(欺騙行為或誤操作)?！?1”比特值指示這個特征不可用于本發(fā)明的這個實施例。在其它實施例中，可以根據(jù)系統(tǒng)的特性使用不同的閾值。此外，可以使用更多的閾值來容納兩個以上閾值的使用。
檢測回流的一個可選實施例涉及監(jiān)測峰值回流體積(PBV)來取代上述峰值連續(xù)回流體積。這種技術測量任何時間間隔中通過儀表的一次浪涌或“峰值”回流。如上所述，每個系統(tǒng)一般具有某種回流水平。如同前面實施例一樣，通過為具有回流防止器的系統(tǒng)建立一個“Min Value”閾值，來考慮正常水平的回流。也為沒有回流防止器的系統(tǒng)建立一個“Max Value”來指示異?；亓魉健D15示出了PBV監(jiān)測特征的比特值的圖表。在所示實施例中，系統(tǒng)監(jiān)測前面35天周期中任何15分鐘循環(huán)中儀表的峰值回流體積。如圖表中所示，“00”比特值指示最近35天周期的PBV低于MinValue水平。這指示具有或沒有回流防止器的任何系統(tǒng)的正常條件。這也是系統(tǒng)的初始值。“01”比特值指示最近35天周期的PBV高于Min Value水平，但低于Max Value水平。這指示具有回流防止器的系統(tǒng)的異常條件(欺騙行為或誤操作)。它指示沒有回流防止器的系統(tǒng)的正常條件?！?0”比特值指示最近35天周期的PBV水平高于Max Value水平。這指示具有或沒有回流防止器的任何系統(tǒng)的異常條件(欺騙行為或誤操作)?！?1”比特值指示這個特征不可用于本發(fā)明的這個實施例。在其它實施例中，根據(jù)系統(tǒng)的特性可以使用不同的閾值。此外，可以使用更多的比特值來容納兩個以上的閾值的使用。
在說明可用于本發(fā)明的各種通信協(xié)議和特征中，特別要注意各種不同實施例可以使用一些、不同、或全部特征和協(xié)議。各個公用事業(yè)可以根據(jù)他們的系統(tǒng)需要和能力決定使用什么方面和特征。此外，為通信協(xié)議和特征顯示的每個值可以根據(jù)公用事業(yè)的需要而改變。因此，本發(fā)明為監(jiān)測包括通過Wiegand導線自供電的電子儀表系統(tǒng)的泄漏檢測和欺騙行為檢測的自動化系統(tǒng)提供了極大的靈活性。
盡管結合有限數(shù)量的實施例說明了本發(fā)明，但是，熟悉本領域的人員，借助于本說明可以知道，可以設計出其它的實施例而不脫離這里披露的本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍僅受所附權利要求的限制。
權利要求
1.一種監(jiān)測儀表的裝置，包括監(jiān)測分配系統(tǒng)的用量的儀表；電子數(shù)據(jù)記錄器，用于處理來自儀表的數(shù)據(jù)；外部單元，用于利用通信協(xié)議控制電子數(shù)據(jù)記錄器中數(shù)據(jù)的處理；和其中通信協(xié)議包括，初始化信號，時間間隔識別信號，和時鐘信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中儀表是公用事業(yè)儀表。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中公用事業(yè)儀表是水表。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中水表是自供電的。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中水表是由Wiegand導線提供電力的。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中Wiegand導線向電子數(shù)據(jù)記錄器提供電力。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中外部單元是儀表接口單元。
8.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中初始化信號的持續(xù)時間在25和100毫秒之間。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中時鐘信號在1200赫茲的頻率工作。
10.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中時鐘信號在19.2千赫的頻率工作。
11.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中電子數(shù)據(jù)記錄器通過通信協(xié)議以15分鐘的時間間隔激活。
12.根據(jù)權利要求11所述的裝置，其中時間間隔識別信號識別一個小時時間周期中每15分鐘的時間間隔。
13.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中電子數(shù)據(jù)記錄器處理來自儀表的數(shù)據(jù)，以檢測分配系統(tǒng)中的泄漏。
14.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中泄漏是連續(xù)的。
15.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中泄漏是間歇性的。
16.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中電子數(shù)據(jù)記錄器進一步處理來自儀表的數(shù)據(jù)，以確定泄漏存在了多長時間。
17.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中電子數(shù)據(jù)記錄器處理來自儀表的數(shù)據(jù)，以確定分配系統(tǒng)中的流量。
18.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中電子數(shù)據(jù)記錄器處理來自儀表的數(shù)據(jù)，以確定分配系統(tǒng)中流量的方向。
19.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中電子數(shù)據(jù)記錄器處理來自儀表的數(shù)據(jù)，以檢測分配系統(tǒng)中不存在流量。
20.根據(jù)權利要求19所述的裝置，其中電子數(shù)據(jù)記錄器進一步處理來自儀表的數(shù)據(jù)，以確定已經(jīng)有多長時間不存在流量。
21.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中電子數(shù)據(jù)記錄器處理來自儀表的數(shù)據(jù)，以檢測分配系統(tǒng)中的回流。
22.根據(jù)權利要求21所述的裝置，其中回流是連續(xù)的。
23.一種用于監(jiān)測儀表使用的裝置，包括監(jiān)測分配系統(tǒng)的使用的儀表；用于接收來自儀表的數(shù)據(jù)的裝置；用于處理來自儀表的數(shù)據(jù)的裝置；和用于檢測分配系統(tǒng)中泄漏的裝置。
24.根據(jù)權利要求23所述的裝置，進一步包括用于確定分配系統(tǒng)中流量的裝置。
25.根據(jù)權利要求23所述的裝置，進一步包括用于確定分配系統(tǒng)中流量的方向的裝置。
26.根據(jù)權利要求23所述的裝置，進一步包括用于檢測分配系統(tǒng)中不存在流動的裝置。
27.根據(jù)權利要求23所述的裝置，進一步包括用于檢測分配系統(tǒng)中回流的裝置。
28.一種計算公用事業(yè)使用模型的方法，包括接收來自監(jiān)測分配系統(tǒng)的使用的儀表的使用數(shù)據(jù)；處理使用數(shù)據(jù)以計算公用事業(yè)使用模型；和其中公用事業(yè)使用模型識別分配系統(tǒng)中的預定義條件。
29.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中預定義條件是用大小的等級指示的。
30.根據(jù)權利要求29所述的方法，其中預定義條件是用大小的至少3個等級指示的。
31.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中公用事業(yè)使用模型是以運動時間標尺確定的。
32.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中預定義條件包括分配系統(tǒng)中的泄漏。
33.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中預定義條件包括分配系統(tǒng)中的流量。
34.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中預定義條件包括分配系統(tǒng)中流量的方向。
35.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中預定義條件包括分配系統(tǒng)中不存在流動。
36.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中預定義條件包括分配系統(tǒng)中的回流。
37.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中儀表是水表。
38.根據(jù)權利要求37所述的方法，其中水表是自供電的。
39.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中水表是由Wiegand導線供電的。
40.一種計算公用事業(yè)使用模型的方法，包括接收分配系統(tǒng)的使用量數(shù)據(jù)的步驟；處理使用量數(shù)據(jù)以計算公用事業(yè)使用模型的步驟；和根據(jù)公用事業(yè)使用模型識別分配系統(tǒng)中預定義條件的步驟。
全文摘要
本發(fā)明開發(fā)了一種利用通信和特征協(xié)議監(jiān)測儀表的測量儀表系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括監(jiān)測分配系統(tǒng)的使用量的儀表，處理來自儀表的數(shù)據(jù)的電子數(shù)據(jù)記錄器，和利用通信協(xié)議控制電子數(shù)據(jù)記錄器中數(shù)據(jù)的處理的外部單元。通信協(xié)議包括初始化信號，時間間隔識別信號，和時鐘信號。
文檔編號G08B23/00GK1732376SQ200380108130
公開日2006年2月8日 申請日期2003年11月4日 優(yōu)先權日2003年11月4日
發(fā)明者蒂莫西·比安基, 戴維·漢密爾頓, 杰里·洛維特, 吉姆·布倫南 申請人:內(nèi)普丘恩技術集團公司