專利名稱：無線集抄直讀燃?xì)獗淼闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)獗恚唧w地說，是涉及一種具有無線集中自動(dòng)抄 表功能的直讀燃?xì)獗怼?
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)常用的抄表方式主要有人工抄表、ic卡預(yù)收費(fèi)抄表、有線集中
抄表(由485總線、電力線或MBUS等連接)、無線集中抄表等方式。這些抄 表方式雖然可以實(shí)現(xiàn)抄讀燃?xì)獗肀砭呤緮?shù)的目的，但是，它們均存在效率低、 實(shí)效性差以及網(wǎng)絡(luò)布線維護(hù)繁瑣、安裝施工維護(hù)困難等缺點(diǎn)。例如，目前的無 線集中抄表方式大多采用星型通信網(wǎng)絡(luò)，這種星型通信網(wǎng)絡(luò)需要安裝起到通信 匯接作用的集中器，但是對(duì)于燃?xì)庥脩魜碚f，集中器的安裝施工和維護(hù)難度較 大，實(shí)用性差。又如，目前的直讀燃?xì)獗泶蠖嗖捎弥苯訑?shù)字編碼的方式來讀取 燃?xì)獗碜州單恢?即字輪讀數(shù))，但是，這種數(shù)字編碼方式存在著字輪半進(jìn)位 的容錯(cuò)問題，極易導(dǎo)致示數(shù)讀取誤差。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種無線集抄直讀燃?xì)獗?，該燃?xì)獗碇弊x準(zhǔn)確 可靠，安裝維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)多表具間的自動(dòng)集中抄表功能。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案
一種無線集抄直讀燃?xì)獗?，它包括表殼，表殼?nèi)設(shè)有計(jì)數(shù)器組件，其特征 在于該表殼內(nèi)設(shè)有主控電路，該主控電路包括單片機(jī)、光電陣列、無線通信 單元和電源，光電陣列、無線通信單元和電源均與單片機(jī)相連，其中光電陣 列由五組紅外收發(fā)單元構(gòu)成，每組紅外收發(fā)單元設(shè)有五對(duì)紅外發(fā)光管和紅外接 收管，計(jì)數(shù)器組件中代表個(gè)位、十位、百位、千位、萬位的字輪上均開設(shè)有與 字輪同圓心的180°半圓形開口，代表個(gè)、十、百、千、萬位的字輪位置分別 設(shè)置一組紅外收發(fā)單元，每組紅外收發(fā)單元的每對(duì)紅外發(fā)光管和紅外接收管分 別對(duì)應(yīng)字輪上開設(shè)的半圓形開口所在的圓周而放置于字輪的兩側(cè)，紅外接收管 用于開口轉(zhuǎn)到該對(duì)中的紅外發(fā)光管發(fā)光端時(shí)接收從紅外發(fā)光管發(fā)射出且從開 口穿射過的光線。
所述無線通信單元包括無線收發(fā)芯片和天線，該天線經(jīng)無線收發(fā)芯片與所 述單片機(jī)相連。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 由于本實(shí)用新型燃?xì)獗韮?nèi)設(shè)置有光電陣列，所以，燃?xì)獗砜赏ㄟ^光強(qiáng) 分析而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)讀數(shù)采樣。并且，通過接收發(fā)光管設(shè)定閾值和接收的透射光強(qiáng) 來判斷光線通過狀態(tài)(即光線全部通過、光線局部通過或光線完全遮擋)，從 而判斷出字輪半進(jìn)位狀態(tài)，很好地解決了字輪半進(jìn)位過程中的容錯(cuò)問題，直讀 準(zhǔn)確可靠。
2、 本實(shí)用新型燃?xì)獗砜赏ㄟ^無線通信單元實(shí)現(xiàn)表具間的無線通信，從而 可以實(shí)現(xiàn)某區(qū)域范圍內(nèi)的無線集中抄表，提高了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的實(shí)時(shí)性，抄表準(zhǔn)確 迅速，抄表過程功耗低， 一塊燃?xì)獗硎褂娩囯姵乜梢怨ぷ?0年。并且，區(qū)域 內(nèi)的表具軟硬件相同，安裝維護(hù)方便。
本實(shí)用新型燃?xì)獗碇弊x準(zhǔn)確可靠，安裝維護(hù)方便，表具間通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn) 距離通信而實(shí)現(xiàn)無線快速集中自動(dòng)抄表，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)匯總。

圖1是本實(shí)用新型無線集抄直讀燃?xì)獗淼慕Y(jié)構(gòu)示意圖2是主控電路的組成方框圖3是主控電路中的光電陣列電路原理圖4是主控電路中的單片機(jī)與無線通信單元連接的電路原理圖； 圖5是字輪上開設(shè)的半圓形開口示意圖； 圖6A至圖6C是燃?xì)獗碜x取半進(jìn)位說明圖； 圖7是集中抄表過程說明圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型無線集抄直讀燃?xì)獗戆ū須?00，表殼 100內(nèi)設(shè)有計(jì)數(shù)器組件110。該表殼100內(nèi)設(shè)有主控電路，該主控電路包括單 片機(jī)121 (采用MSP430F2232DA芯片)、光電陣列122、無線通信單元123 和電源124，光電陣列122、無線通信單元123和電源124均與單片機(jī)121相 連。光電陣列122由五組紅外收發(fā)單元構(gòu)成，每組紅外收發(fā)單元設(shè)有五對(duì)紅外 發(fā)光管和紅外接收管(例如，圖3中所示的紅外發(fā)光管Dll與紅外接收管Qll 為一對(duì)，Dll與Qll、 D21與Q21、 D31與Q31、 D41與Q41、 D51與Q51共 五對(duì)為一組紅外收發(fā)單元)，計(jì)數(shù)器組件110中代表個(gè)位(G)、十位(S)、 百位(B)、千位(Q)、萬位(W)的字輪上均開設(shè)有與字輪同圓心的180° 半圓形開口 1111，如圖5所示，字輪111上開設(shè)有180°半圓形開口 1111。代
表個(gè)、十、百、千、萬位的字輪位置分別設(shè)置一組紅外收發(fā)單元，如圖6A至
圖6C所示，每組紅外收發(fā)單元的每對(duì)紅外發(fā)光管和紅外接收管分別對(duì)應(yīng)字輪 111上開設(shè)的半圓形開口 1111所在的圓周而放置于字輪的兩側(cè)，圖6A至圖6C 中示出了紅外發(fā)光管1221，紅外接收管用于當(dāng)半圓形開口 llll旋轉(zhuǎn)到該對(duì)中 的紅外發(fā)光管發(fā)光端時(shí)，接收從紅外發(fā)光管1221發(fā)射出的、且從開口 1111穿 射過的光線。
如圖3和圖4所示，光電陣列122的輸入輸出端與單片機(jī)D1 (即圖l示 出的121)的一些IO引腳相連。無線通信單元123包括無線收發(fā)芯片N1 (采 用CC1100芯片)和天線AT (即圖1示出的1231)，該天線AT經(jīng)無線收發(fā) 芯片N1與單片機(jī)D1的另一些IO引腳相連。
本實(shí)用新型的工作原理是
本實(shí)用新型燃?xì)獗硗ㄟ^字輪處設(shè)置的光電陣列122，利用光電透射式光電 編碼器原理來進(jìn)行計(jì)數(shù)直讀采樣。紅外發(fā)光管發(fā)射出的光線向字輪另一側(cè)投 射，若半圓形開口旋轉(zhuǎn)到紅外發(fā)光管的發(fā)光端，則該紅外發(fā)光管發(fā)射的光線可 以從半圓形開口投射到字輪的另一側(cè)，且紅外接收管可以接收到紅外發(fā)光管發(fā) 出的光線，此時(shí)，紅外接收管導(dǎo)通，將代表導(dǎo)通的信號(hào)"1"傳輸給單片機(jī)D1， 若半圓形開口沒有旋轉(zhuǎn)到紅外發(fā)光管的發(fā)光端，則該紅外發(fā)光管發(fā)射的光線不
能從半圓形開口投射到字輪的另一側(cè)，也就是此時(shí)紅外接收管不能接收到紅外 發(fā)光管發(fā)出的光線，紅外接收管截止，將代表截止的信號(hào)"0"傳輸給單片機(jī) Dl，從而， 一組中的五個(gè)紅外接收管產(chǎn)生的信號(hào)形成一位置編碼，單片機(jī)D1 通過位置編碼來判斷此時(shí)該字輪的計(jì)數(shù)值。由于五組紅外收發(fā)單元分別設(shè)置在 代表個(gè)位(G)、十位(S)、百位(B)、千位(Q)、萬位(W)的字輪處， 所以，單片機(jī)D1可以通過每位字輪處的紅外收發(fā)單元來判斷出每位此時(shí)所代 表的計(jì)數(shù)值，從而單片機(jī)D1可以讀取出此時(shí)用戶所用燃?xì)饬?，并進(jìn)行記錄保 存。
在本實(shí)用新型中，在紅外發(fā)光管和紅外接收管正常導(dǎo)通截止?fàn)顟B(tài)下，可以 對(duì)紅外發(fā)光管和紅外接收管設(shè)定相應(yīng)的閾值，以避免不同放大倍數(shù)的對(duì)管存在 誤差。直讀過程可采取定時(shí)讀數(shù)，并在每次讀數(shù)前判斷是否受到外界光線的影 響，如果有影響，則放棄此次讀數(shù)，從而避免外界光線對(duì)讀數(shù)的影響。另外， 通過單片機(jī)121中裝載的軟件來判斷半進(jìn)位，即通過投射過的光線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換出 來的模擬量值與設(shè)定的閾值來判定是否為半進(jìn)位，并且，還可通過軟件在讀數(shù) 的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正，以避免直讀存在的半進(jìn)位誤差影響。例如，圖6A至圖6C示出了由9到0的進(jìn)位過程。圖6A示出了全部五個(gè)紅外發(fā)光管1221與開口對(duì) 應(yīng)的情形，這五個(gè)發(fā)光管1221發(fā)射出的光線都可被對(duì)應(yīng)設(shè)置的接收管接收到， 此時(shí)該組紅外收發(fā)單元產(chǎn)生位置編碼"11111"，該編碼"11111"代表數(shù)字"9"。 圖6C示出了五個(gè)紅外發(fā)光管1221中的一個(gè)發(fā)光管不與開口對(duì)應(yīng)的情形，其中 的四個(gè)發(fā)光管1221發(fā)射出的光線能被各自對(duì)應(yīng)設(shè)置的接收管接收到，此時(shí)該 組紅外收發(fā)單元產(chǎn)生位置編碼"11110"，該編碼"11110"代表數(shù)字"0"。 相應(yīng)地，圖6B示出的是半進(jìn)位狀態(tài)，介于1與0之間， 一個(gè)發(fā)光管的一半與 開口對(duì)應(yīng)，此時(shí)，該發(fā)光管1221發(fā)射的部分光線被對(duì)應(yīng)設(shè)置的接收管接收， 單片機(jī)D1將接收管接收的部分光線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為模擬量，根據(jù)設(shè)定的閾值，結(jié) 合轉(zhuǎn)換后的模擬量來判斷此時(shí)半進(jìn)位狀態(tài)是接近0，還是接近1，從而產(chǎn)生此 時(shí)的位置編碼(即判斷此時(shí)產(chǎn)生的位置編碼"llllx"中的x為1還是0)，這 種判斷方式可以很好地解決字輪半進(jìn)位的容錯(cuò)問題。
本實(shí)用新型燃?xì)獗砭哂刑摂M中繼、集中功能。實(shí)際使用時(shí)，某個(gè)規(guī)劃區(qū)域 內(nèi)的多個(gè)燃?xì)獗砜稍O(shè)定為一個(gè)抄表區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)燃?xì)獗砭哂幸粋€(gè) 可唯一識(shí)別地址(該唯一識(shí)別地址是賬務(wù)中心根據(jù)燃?xì)獗戆惭b的地址信息產(chǎn) 生，然后手持機(jī)對(duì)燃?xì)獗碓O(shè)置出的，賬務(wù)中心和手持機(jī)是管理該區(qū)域抄表操作 的外部附加設(shè)備)，區(qū)域內(nèi)的表具采用了定向擴(kuò)散無線數(shù)據(jù)自組網(wǎng)方式，每一 個(gè)燃?xì)獗砭呔哂型ㄐ艆R接的路由作用。直讀燃?xì)獗韮?nèi)安裝的軟件通過執(zhí)行中
繼路由算法便可實(shí)現(xiàn)某一區(qū)域內(nèi)的自動(dòng)集中抄表操作，不再需要另外安裝中繼 器或集中器。
如圖7所示，對(duì)于某一規(guī)劃區(qū)域，在設(shè)定的抄表時(shí)間內(nèi)，擔(dān)當(dāng)集中器作用 的燃?xì)獗?0-1向下一級(jí)燃?xì)獗?0-2發(fā)出網(wǎng)絡(luò)抄表指令，并且燃?xì)獗?0-1在將 指令發(fā)給接收方燃?xì)獗?0-2的同時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)(為了保證電池的使用壽命)， 然后，燃?xì)獗?0-2再將該網(wǎng)絡(luò)抄表指令傳遞給下一級(jí)燃?xì)獗?0-3，并進(jìn)入休 眠，就這樣，該網(wǎng)絡(luò)抄表指令依次逐級(jí)定向傳遞，最終傳遞到最后一級(jí)燃?xì)獗?10-n。在傳遞過程中，每一個(gè)燃?xì)獗砭洚?dāng)了路由(實(shí)際中，最大路由數(shù)可為 34級(jí))。當(dāng)燃?xì)獗?0-n收到網(wǎng)絡(luò)抄表指令后，其將自身數(shù)據(jù)收集整理后向上 一級(jí)燃?xì)獗韨鬟f，然后，該收到燃?xì)獗?0-n數(shù)據(jù)的上一級(jí)燃?xì)獗韺⒆陨頂?shù)據(jù) 收集整理并加載下級(jí)數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳遞給其上一級(jí)燃?xì)獗?，就這樣，數(shù)據(jù)依 次逐級(jí)返回，直到所有數(shù)據(jù)通過每一路由而最終傳遞到發(fā)起抄表指令的燃?xì)獗?10-1，從而完成了該規(guī)劃區(qū)域整個(gè)燃?xì)獗砣旱某砣蝿?wù)。這種抄表方式是一種 自動(dòng)化集中抄表方式，無需人工監(jiān)督，抄表速度快，且抄表功耗低。需要說明
的是，圖7中所示的抄表過程是通過燃?xì)獗黹g的互相通信實(shí)現(xiàn)的，而燃?xì)獗淼?通信功能是通過燃?xì)獗韮?nèi)設(shè)置的無線通信單元123來完成的。當(dāng)天線AT接收 到其他燃?xì)獗硖炀€傳遞來的無線傳輸信號(hào)后，天線AT將該無線傳輸信號(hào)傳遞 給無線收發(fā)芯片Nl，無線收發(fā)芯片Nl將接收到的無線傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)后傳遞給單片機(jī)D1處理。當(dāng)單片機(jī)D1下達(dá)發(fā)送數(shù)據(jù)指令后，無線收發(fā)芯 片N1將單片機(jī)傳輸來的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為無線傳輸信號(hào)后由天線AT發(fā)出。 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 由于本實(shí)用新型燃?xì)獗韮?nèi)設(shè)置有光電陣列，所以，燃?xì)獗砜赏ㄟ^光強(qiáng) 分析而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)讀數(shù)采樣。并且，通過接收發(fā)光管設(shè)定閾值和接收的透射光強(qiáng) 來判斷光線通過狀態(tài)(即光線全部通過、光線局部通過或光線完全遮擋)，從 而判斷出字輪半進(jìn)位狀態(tài)，很好地解決了字輪半進(jìn)位過程中的容錯(cuò)問題，直讀 準(zhǔn)確可靠。
2、 本實(shí)用新型燃?xì)獗砜赏ㄟ^無線通信單元實(shí)現(xiàn)表具間的無線通信，從而 可以實(shí)現(xiàn)某區(qū)域范圍內(nèi)的無線集中抄表，提高了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的實(shí)時(shí)性，抄表準(zhǔn)確 迅速，抄表過程功耗低， 一塊燃?xì)獗硎褂娩囯姵乜梢怨ぷ?0年。并且，區(qū)域 內(nèi)的表具軟硬件相同，安裝維護(hù)方便。
本實(shí)用新型無線集抄直讀燃?xì)獗碇弊x準(zhǔn)確可靠，安裝維護(hù)方便，表具間通 過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離通信而實(shí)現(xiàn)無線快速集中自動(dòng)抄表，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)匯 總。
權(quán)利要求1.一種無線集抄直讀燃?xì)獗?，它包括表殼，表殼?nèi)設(shè)有計(jì)數(shù)器組件，其特征在于該表殼內(nèi)設(shè)有主控電路，該主控電路包括單片機(jī)、光電陣列、無線通信單元和電源，光電陣列、無線通信單元和電源均與單片機(jī)相連，其中光電陣列由五組紅外收發(fā)單元構(gòu)成，每組紅外收發(fā)單元設(shè)有五對(duì)紅外發(fā)光管和紅外接收管，計(jì)數(shù)器組件中代表個(gè)位、十位、百位、千位、萬位的字輪上均開設(shè)有與字輪同圓心的180°半圓形開口，代表個(gè)、十、百、千、萬位的字輪位置分別設(shè)置一組紅外收發(fā)單元，每組紅外收發(fā)單元的每對(duì)紅外發(fā)光管和紅外接收管分別對(duì)應(yīng)字輪上開設(shè)的半圓形開口所在的圓周而放置于字輪的兩側(cè)，紅外接收管用于開口轉(zhuǎn)到該對(duì)中的紅外發(fā)光管發(fā)光端時(shí)接收從紅外發(fā)光管發(fā)射出且從開口穿射過的光線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線集抄直讀燃?xì)獗?，其特征在于所述無線通信單元包括無線收發(fā)芯片和天線，該天線經(jīng)無線收發(fā)芯片與所 述單片機(jī)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線集抄直讀燃?xì)獗?，其特征在?所述單片機(jī)內(nèi)安裝有軟件，該軟件通過執(zhí)行中繼路由算法而使所述無線集抄直讀燃?xì)獗砭哂袛?shù)據(jù)中繼和集中功能。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種無線集抄直讀燃?xì)獗?，它包括表殼，該表殼?nèi)設(shè)有主控電路，在該主控電路中，光電陣列、無線通信單元和電源均與單片機(jī)相連。光電陣列由五組紅外收發(fā)單元構(gòu)成，每組紅外收發(fā)單元設(shè)有五對(duì)紅外發(fā)光管和紅外接收管，計(jì)數(shù)器組件中代表個(gè)十百千萬位的字輪上均開設(shè)有與字輪同圓心的180°半圓形開口，代表個(gè)十百千萬位的字輪位置分別設(shè)置一組紅外收發(fā)單元，每組紅外收發(fā)單元的每對(duì)紅外發(fā)光管和紅外接收管分別對(duì)應(yīng)字輪上開設(shè)的半圓形開口所在的圓周而放置于字輪的兩側(cè)。本實(shí)用新型燃?xì)獗碇弊x準(zhǔn)確可靠，安裝維護(hù)方便，表具間通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離通信而實(shí)現(xiàn)無線快速集中自動(dòng)抄表，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)匯總。
文檔編號(hào)G01F15/06GK201196581SQ20082008049
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者張志強(qiáng), 張青松, 李有能, 王智淵, 裴鳳芹, 芳 高 申請(qǐng)人:鄭州安然測(cè)控設(shè)備有限公司