專利名稱：用于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及一種數(shù)據(jù)采集裝置，特別是涉及一種用于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的圖像直讀式數(shù)據(jù)處理遠(yuǎn)傳裝置。
二背景技術(shù)：
目前水、電、氣各行業(yè)為了降低各自公司的運(yùn)營(yíng)成本，加強(qiáng)智能化管理，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，很早就提出了遠(yuǎn)程數(shù)字抄表系統(tǒng)的實(shí)施方案及具有遠(yuǎn)傳功能的智能儀表，但由于成本較高，一直難以推廣普及，僅僅在一些新興的高科技工業(yè)企業(yè)和智能化住宅區(qū)投入使用。
由于歷史的原因，以前經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展水平的限制，許多城市工廠、居民樓普遍采用的還是不具有通訊功能的水表、電表、氣表，如果要實(shí)施遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)，光是更換表具就是一筆很大的開(kāi)支。以前這樣的安裝、改造資金都是分?jǐn)偟接脩羯砩?，但隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)改革的深入，水電氣作為特殊的商品，其計(jì)量、收費(fèi)設(shè)備的改造投資再讓消費(fèi)者買單，恐怕是不太現(xiàn)實(shí)的。
為此，為了對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)量表進(jìn)行升級(jí)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，而又盡可能的減少投入，成為當(dāng)前過(guò)渡時(shí)期各相關(guān)行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)的課題。中國(guó)實(shí)用新型專利ZL200320115309.3提出的一種基于圖像的直讀式抄表系統(tǒng)集中器，包括通信接口電路，抄表控制電路，圖像解碼電路，抄表接口電路和電源供電電路，抄表接口電路通過(guò)數(shù)據(jù)線和圖像采集器連接，體積小，安裝方便，工作穩(wěn)定可靠；專利號(hào)為ZL02289485.3公開(kāi)的一種用攝像技術(shù)對(duì)表盤照相直讀式遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)攝像系統(tǒng)，圖像信息傳輸系統(tǒng)，圖像存儲(chǔ)及處理系統(tǒng)和物業(yè)管理系統(tǒng)，可在強(qiáng)干擾環(huán)境中工作，數(shù)據(jù)采集無(wú)誤。此二者存在一個(gè)共同的不足，就是采用了視頻技術(shù)，硬件成本高，傳輸數(shù)據(jù)量大，電氣接口不是目前電力規(guī)約(DL/T645-1997)所提到的當(dāng)前電力系統(tǒng)所普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)RS485串行接口。
三、實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)背景技術(shù)所述相關(guān)技術(shù)存在的成本較高，接口不符合當(dāng)前電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，提出一種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的用于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案一種用于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，含有內(nèi)置于透明外殼內(nèi)的光學(xué)圖像采集裝置和與印刷電路板連接的信息處理電路，信息處理電路含有圖像傳感器和處理器，電源模塊提供采集器工作電源，采集器固定安裝或粘接到用戶表盤上，光學(xué)圖像采集裝置含有反射鏡和廣角鏡頭，反射鏡固定在采集器外殼內(nèi)對(duì)應(yīng)表盤位置，反射鏡將表盤數(shù)據(jù)圖像反射到固定在電路板上的廣角鏡頭，廣角鏡頭的影像輸出對(duì)應(yīng)圖像傳感器的光敏區(qū)域，圖像傳感器將圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)接入處理器，處理器處理圖像信息提取圖像表盤數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)總線連接上位機(jī)。
所述的數(shù)據(jù)采集器，圖像傳感器采用ET21X130C，處理器采用AVR系列高速單片機(jī)，如采用ATMEGA8L，兩者通過(guò)I2C數(shù)據(jù)總線連接，ATMEGA8L的一個(gè)I/O端口連接ET21X130C的復(fù)位端RST，ATMEGA8L的一個(gè)I/O端口連接ET21X130C的選通端SCE，ET21X130C的VSYNC和PXCLK分別接處理器的兩個(gè)外部中斷端口，ET21X130C的HSYNC連接ATMEGA8L的一個(gè)I/O端口，ATMEGA8L通過(guò)其通訊端口實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)通訊，通訊接口模塊采用RS232總線，或者RS485總線，總線接口電路采用SN75LBC184，處理器或者采用ATMEGA16。
所述的數(shù)據(jù)采集器，電源模塊供電電源采用本機(jī)供電，或采用系統(tǒng)總線電源，電源模塊采用集成電路APL5883，5V直流電經(jīng)兩并聯(lián)連接、一端接地的電容C19、C21濾波后輸入APL5883的輸入端2腳，APL5883的3腳接地，其輸出腳1穩(wěn)壓輸出3.3V連接圖像傳感器和處理器的電源輸入端，APL5883的2腳與系統(tǒng)地之間并聯(lián)連接有兩濾波電容C20、C24，RS485總線接口模塊采用5V電源供電。
所述的數(shù)據(jù)采集器，同光學(xué)圖像采集裝置的圖像傳感器視頻輸出端連接有主要有一晶體管放大器Q3組成的調(diào)試接口電路，晶體管Q3的基極連接圖像傳感器的TV-OUT端口，其集電極接電源，發(fā)射極串聯(lián)電阻R10接地，射極輸出端通過(guò)電容C16和一電阻R11耦合連接視頻輸出插座RCA。
所述的數(shù)據(jù)采集器，處理器連接有照明模塊，照明模塊接口電路含有晶體管Q5、Q6和發(fā)光二極管LED，其中控制晶體管Q5的基極經(jīng)耦合電阻R21連接處理器的照明控制輸出端，其集電極串接電阻R22接電源，發(fā)射極接地，其集電極輸出連接放大晶體管Q6的基極，放大晶體管Q6的發(fā)射極串聯(lián)電阻R17接地，其集電極串接限流電阻R13～R16和發(fā)光二極管D1～D4組成的并聯(lián)支路連接5V電源。
本實(shí)用新型的積極效果1、本采集器采用RS485和RS232標(biāo)準(zhǔn)通信接口，適應(yīng)目前遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)普遍采用RS485總線和電力載波作為通信信道的發(fā)展趨勢(shì)，軟件編程按(DL/645-1997)電力規(guī)約，技術(shù)成熟，成本低廉，輕松實(shí)現(xiàn)普通表具抄表系統(tǒng)遠(yuǎn)傳、通訊技術(shù)的升級(jí)改造，方便通用，便于推廣，也為其它方式的升級(jí)改造提供了最為方便的途徑，利用原有系統(tǒng)的成熟技術(shù)，減少了不必要的投資。
2、本實(shí)用新型采用簡(jiǎn)單的光學(xué)圖像采集與處理系統(tǒng)，只對(duì)圖像特定區(qū)域進(jìn)行采集壓縮傳輸，集成度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，和視頻傳輸相比數(shù)據(jù)量降低幾十倍(40倍左右)，為選擇低廉傳輸系統(tǒng)和增加傳輸穩(wěn)定性提供了可能。
3、本實(shí)用新型采用反射鏡，垂直表盤安裝高度降低很多，體積小，安裝使用方便，從根本上消除了由于安裝高度問(wèn)題造成安裝以后表箱蓋無(wú)法合上的問(wèn)題，全封閉透明外殼可粘接在表盤玻璃上，防止灰塵進(jìn)入并便于人工查看。
四

圖1自動(dòng)抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器整體結(jié)構(gòu)示意圖圖2自動(dòng)抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器電原理方框圖圖3自動(dòng)抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器信息處理電路原理示意圖圖4自動(dòng)抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器電源模塊原理示意圖圖5光學(xué)圖像采集裝置調(diào)試接口電路原理示意圖圖6照明模塊電路原理示意圖五具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見(jiàn)圖1本實(shí)用新型自動(dòng)抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為采集器封閉透明外殼，反射鏡2安裝于透明外殼1內(nèi)腔一端，采集器外殼1可粘接到用戶表盤上，或者采用其它方式固定，安裝時(shí)使反射鏡2的鏡面與用戶表盤3成一定角度，表盤數(shù)據(jù)圖像經(jīng)反射鏡2反射后，透過(guò)廣角鏡頭4到達(dá)圖像傳感器。圖中5為本采集器的信息處理電路電路板，廣角鏡頭4固定在電路板5上，電路板5上正對(duì)廣角鏡頭4位置焊接圖像傳感器，廣角鏡頭4的影像輸出對(duì)應(yīng)圖像傳感器的光敏區(qū)域，圖像傳感器通過(guò)印刷板電路與處理器及各接口電路連接。圖中6為系統(tǒng)總線，或?yàn)橥ㄓ嵕€和電源線，用于采集器的信號(hào)上傳或接收上位機(jī)指令。
圖2為本實(shí)用新型自動(dòng)抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器電原理系統(tǒng)框圖，表盤數(shù)據(jù)圖像經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)即反射鏡到達(dá)圖像傳感器，圖像傳感器感光后把圖像信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)(微處理器)，微處理器接到從通信接口傳來(lái)的抄表指令后讀取圖像傳感器傳出的圖像信息，并在壓縮后通過(guò)通信接口傳出，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)連接。圖中調(diào)試接口電路和圖像傳感器連接，用于安裝時(shí)調(diào)整鏡頭以取得清晰的圖像效果；電源接口用于把外部電壓調(diào)整后，分別給圖像傳感器和485接口以及單片機(jī)供電；照明控制接口連接微處理器，用于環(huán)境亮度不足時(shí)補(bǔ)充照明。
圖3為本自動(dòng)抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器信息處理電路原理示意圖，圖像傳感器采用ET21X130C，處理器采用AVR系列高速單片機(jī)，本實(shí)施例處理器采用ATMEGA8L，兩者通過(guò)I2C數(shù)據(jù)總線連接，程序設(shè)定ATMEGA8L的一個(gè)I/O端口連接ET21X130C的復(fù)位端RST，ATMEGA8L的一個(gè)I/O端口連接ET21X130C的選通端SCE，ET21X130C的VSYNC和PXCLK分別接處理器的兩個(gè)外部中斷端口，ET21X130C的HSYNC連接ATMEGA8L的一個(gè)I/O端口，ATMEGA8L通過(guò)其通訊端口實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)通訊，通訊接口模塊采用RS232總線，或者RS485總線，總線接口電路采用SN75LBC184。微處理器中的E2PROM中存儲(chǔ)有采集器的唯一地址碼和密碼。
圖4為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集器電源模塊電原理圖，采用穩(wěn)壓集成電路芯片APL5883，5V外接直流電源采用本機(jī)供電，或采用系統(tǒng)總線電源，經(jīng)兩并聯(lián)連接、一端接地的電容C19、C21濾波后輸入APL5883的輸入端2腳，APL5883的3腳接地，其輸出腳1穩(wěn)壓輸出3.3V連接圖像傳感器和處理器的電源輸入端，APL5883的2腳與系統(tǒng)地之間并聯(lián)連接有兩濾波電容C20、C24，RS485總線接口模塊采用5V電源供電。
接收光學(xué)圖像采集裝置影像信息的圖像傳感器視頻輸出端連接有主要有一晶體管放大器Q3組成的調(diào)試接口電路，參見(jiàn)圖5，晶體管Q3的基極連接圖像傳感器的TV OUT端口，晶體管Q3的集電極接電源，發(fā)射極串聯(lián)電阻R10接地，其射極輸出端通過(guò)電容C6和一電阻R11耦合連接視頻輸出插座RCA，通過(guò)視頻線連接監(jiān)視器或計(jì)算機(jī)，通過(guò)調(diào)整鏡頭取得清晰的圖像效果。
本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集器含有照明模塊，參見(jiàn)圖6，照明模塊接口電路含有晶體管Q5、Q6和發(fā)光二極管LED，其中控制晶體管Q5的基極經(jīng)耦合電阻R21連接處理器的照明控制輸出端，Q5的集電極串接電阻R22接電源，發(fā)射極接地，其集電極輸出連接放大晶體管Q6的基極，放大晶體管Q6的發(fā)射極串聯(lián)電阻R17接地，其集電極串接限流電阻R13～R16和發(fā)光二極管D1～D4組成的并聯(lián)支路連接5V電源。限流電阻和發(fā)光管或?yàn)槿M或五組并聯(lián)，亮度以滿足要求為宜。
在使用中，在每塊普通用戶表頭上安裝一個(gè)本采集器外接RS485總線或通過(guò)其它無(wú)線模塊、GPRS模塊、modem等實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)連接，微處理器把數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)進(jìn)行識(shí)別和存儲(chǔ)。
實(shí)施例二本實(shí)施例基本同實(shí)施例一，其不同之處在于處理器采用ATMEGA16，圖像傳感器不含有調(diào)試接口模塊，圖像清晰度的調(diào)整通過(guò)在儀器出廠前調(diào)整光角鏡頭的焦距來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種用于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，含有內(nèi)置于透明外殼內(nèi)的光學(xué)圖像采集裝置和與印刷電路板連接的信息處理電路，信息處理電路含有圖像傳感器和處理器，電源模塊提供采集器工作電源，采集器固定安裝或粘接到用戶表盤上，其特征是光學(xué)圖像采集裝置含有反射鏡和廣角鏡頭，反射鏡固定在采集器外殼內(nèi)對(duì)應(yīng)表盤位置，反射鏡將表盤數(shù)據(jù)圖像反射到固定在電路板上的廣角鏡頭，廣角鏡頭的影像輸出對(duì)應(yīng)圖像傳感器的光敏區(qū)域，圖像傳感器將圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)接入處理器，處理器處理圖像信息提取圖像表盤數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)總線連接上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集器，其特征是圖像傳感器采用ET21X130C，處理器采用AVR高速單片機(jī)ATMEGA8L，兩者通過(guò)I2C數(shù)據(jù)總線連接，ATMEGA8L的一個(gè)I/O端口連接ET21X130C的復(fù)位端RST，ATMEGA8L的一個(gè)I/O端口連接ET21X130C的選通端SCE，ET21X130C的VSYNC和PXCLK分別接處理器的兩個(gè)外部中斷端口，ET21X130C的HSYNC連接ATMEGA8L的一個(gè)I/O端口，ATMEGA8L通過(guò)其通訊端口實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)通訊，通訊接口模塊采用RS232總線，或者RS485總線，總線接口電路采用SN75LBC184；處理器或者采用ATMEGA16。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)采集器，其特征是電源模塊供電電源采用本機(jī)供電，或采用系統(tǒng)總線電源，電源模塊采用集成電路APL5883，5V直流電經(jīng)兩并聯(lián)連接、一端接地的電容C19、C21濾波后輸入APL5883的輸入端2腳，APL5883的3腳接地，其輸出腳1穩(wěn)壓輸出3.3V連接圖像傳感器和處理器的電源輸入端，APL5883的2腳與系統(tǒng)地之間并聯(lián)連接有兩濾波電容C20、C24，RS485總線接口模塊采用5V電源供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)采集器，其特征是接收光學(xué)圖像采集裝置影像信息的圖像傳感器視頻輸出端連接有主要有一晶體管放大器Q3組成的調(diào)試接口電路，晶體管Q3的基極連接圖像傳感器的TV-OUT端口，其集電極接電源，發(fā)射極串聯(lián)電阻R10接地，射極輸出端通過(guò)電容C16和一電阻R11耦合連接視頻輸出插座RCA。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的數(shù)據(jù)采集器，其特征是處理器連接有照明模塊，照明模塊接口電路含有晶體管Q5、Q6和發(fā)光二極管LED，其中控制晶體管Q5的基極經(jīng)耦合電阻R21連接處理器的照明控制輸出端，其集電極串接電阻R22接電源，發(fā)射極接地，其集電極輸出連接放大晶體管Q6的基極，放大晶體管Q6的發(fā)射極串聯(lián)電阻R17接地，其集電極串接限流電阻R13～R16和發(fā)光二極管D1～D4組成的并聯(lián)支路連接5V電源。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的圖像直讀式數(shù)據(jù)處理遠(yuǎn)傳裝置。一種用于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，含有內(nèi)置于透明外殼內(nèi)的光學(xué)圖像采集裝置和信息處理電路，光學(xué)圖像采集裝置含有反射鏡和廣角鏡頭，反射鏡設(shè)在采集器外殼內(nèi)正對(duì)表盤位置，反射鏡將表盤數(shù)據(jù)圖像反射到輸出連接圖像傳感器的廣角鏡頭，圖像傳感器將圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)接入處理器，處理器處理圖像信息提取圖像表盤數(shù)據(jù)。本采集器采用RS485和RS232標(biāo)準(zhǔn)通信接口，方便通用，技術(shù)成熟，成本低廉，便于推廣，輕松實(shí)現(xiàn)普通表抄表系統(tǒng)遠(yuǎn)傳、通訊技術(shù)的升級(jí)改造，也為其他方式的升級(jí)改造提供了最為方便的途徑，利用原有系統(tǒng)的成熟技術(shù)，減少了不必要的投資。
文檔編號(hào)G08C23/00GK2760688SQ20052003055
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者張觀祥, 杜建松, 高勝利, 王江峰, 張鴻凱 申請(qǐng)人:張觀祥