專利名稱：智能無線水表系統(tǒng)的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于儀器儀表領(lǐng)域，尤其是一種智能無線水表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前所使用的智能水表系統(tǒng)，一般采用有線的集中器集中采集水表基表的數(shù)據(jù)，然后采用手抄器抄錄集中器內(nèi)的數(shù)據(jù)。其缺點是1.集中器與水表基表需要專門的布線施工，費(fèi)事費(fèi)力；2.整機(jī)成本較高，維護(hù)成本較高；3.現(xiàn)有的系統(tǒng)智能程度較低，系統(tǒng)數(shù)據(jù)不可靠。雖然目前也有采用無線方式的智能水表系統(tǒng)，但其通訊方式采用單工通訊，經(jīng)常受到相同頻段的干擾，使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不可靠，速率較低發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種智能水平高、實現(xiàn)雙向通訊、數(shù)據(jù)傳輸快速可靠的智能無線水表系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的智能無線水表系統(tǒng)由無線遠(yuǎn)傳水表、集中器、無線數(shù)據(jù)手抄器以及智能管理系統(tǒng)構(gòu)成，無線遠(yuǎn)傳水表由單片機(jī)、微功耗無線通訊模塊、流量傳感器、存儲器組成，集中器由單片機(jī)、微功耗無線通訊模塊、存儲器構(gòu)成，無線遠(yuǎn)傳水表與集中器通訊，無線數(shù)據(jù)手抄器與無線遠(yuǎn)傳水表以及集中器通訊，經(jīng)過無線數(shù)據(jù)手抄器抄表的數(shù)據(jù)通過RS232接口上傳到智能管理系統(tǒng)，其特征在于(1)無線遠(yuǎn)傳水表以及集中器控制電路中的微功耗無線通訊模塊均為雙向通訊的FSK通訊模塊；(2)無線遠(yuǎn)傳水表以及集中器控制電路中的存儲器均為非易失存儲器；(3)無線遠(yuǎn)傳水表的控制電路中的單片機(jī)上安裝有防攻擊電路。
而且，所述的微功耗無線通訊模塊是專用于433MHZ的無線數(shù)據(jù)通訊電路，它與單片機(jī)的串行異步通訊口UART相連。
而且，無線遠(yuǎn)傳水表所采用的非易失存儲器為FM24CL04存儲器，集中器所采用的非易失存儲器為FM24CL64存儲器，該兩個存儲器均通過標(biāo)準(zhǔn)的12C總線與各自的單片機(jī)相連。
而且，所述的流量傳感器是韋根型流量傳感器。
本發(fā)明的優(yōu)越的使用效果為1.通過本系統(tǒng)大口徑水表和小口徑水表的動態(tài)組合，組成一個相對動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了監(jiān)控水管網(wǎng)絡(luò)的功能；2.系統(tǒng)采用無線傳輸?shù)姆绞?，?jié)約了有線方式的水表需要布線、施工帶來的成本壓力；3.通過專業(yè)的通訊方案設(shè)計，實現(xiàn)發(fā)訊表同時發(fā)訊的雙向通訊，防止了相同頻段的干擾，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽?、快速，方便了技術(shù)升級，可實現(xiàn)自動監(jiān)控，這是單向通訊所做不到的；4.系統(tǒng)采用低工耗的工作方式、較小的發(fā)射功率和較高的接收靈敏度等，保證了系統(tǒng)工作的安全可靠。
5.本發(fā)明采用一體化的結(jié)構(gòu)，整體的控制器的長度符合標(biāo)準(zhǔn)，安裝方便。采用無線的通訊技術(shù)，不需要專門的布線施工等，節(jié)約了大量的人力、物力。采用雙向的通訊方式，專業(yè)的通訊方案，防止了相同頻段的干擾，確保了數(shù)據(jù)的傳輸可靠、快速，而且可以采用多集中器級聯(lián)方式，抄表員可以不需上樓即可完成對多集中器的抄表工作，是新一代的智能無線遠(yuǎn)傳水表系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的遠(yuǎn)傳水表的控制電路方框圖；圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)集中器的控制電路方框圖；圖3為圖1的控制電路圖；圖4為圖2的控制電路圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進(jìn)一步詳述智能無線水表系統(tǒng)由無線遠(yuǎn)傳水表、集中器、無線數(shù)據(jù)手抄器和智能管理系統(tǒng)四部分組成。其中，無線數(shù)據(jù)手抄器為現(xiàn)有的掌上電腦加裝無線模塊便于與集中器以及無線遠(yuǎn)傳水表通訊，該無線數(shù)據(jù)手抄器通過RS232通訊接口與管理微機(jī)相連，將數(shù)據(jù)上傳給管理軟件。由于無線數(shù)據(jù)手抄器與智能管理系統(tǒng)為現(xiàn)有的產(chǎn)品，因此不再敘述。下面著重敘述無線遠(yuǎn)傳水表和集中器的控制電路構(gòu)成。
1.無線遠(yuǎn)傳水表，參見圖1、圖3。
無線遠(yuǎn)傳水表由單片機(jī)U1的型號為MSP430F作為微處理器，其相應(yīng)接口分別連接微功耗無線通訊模塊、非易失存儲器FM24CL04、編程接口電路、微功耗電源開關(guān)電路、水表基表的韋根流量傳感器、防磁攻擊電路構(gòu)成，下面分別敘述(1).單片機(jī)是無線遠(yuǎn)傳水表的核心，在其相應(yīng)接口上連接由電容C4、C5以及晶振T1組成的高頻晶振電路和晶振T2構(gòu)成的低頻晶振電路。單片機(jī)的主要功能是，在其內(nèi)部監(jiān)控程序監(jiān)控下，統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)控制各接口電路、模塊的工作。統(tǒng)計流量和磁攻擊時間，交換和存儲這些數(shù)據(jù)，通過無線通訊模塊接收手抄器或集中器的命令并發(fā)送數(shù)據(jù)。
(2).微功耗無線通訊模塊FSK1，由三極管Q1和限流電阻R4構(gòu)成的電源開關(guān)電路來供電，F(xiàn)SK1是專用于433MHZ的無線數(shù)據(jù)通訊電路，它與單片機(jī)的串行異步通訊口UART相連，在單片機(jī)使能控制端控制下，將單片機(jī)的命令或數(shù)據(jù)信號進(jìn)行調(diào)制并經(jīng)天線發(fā)送出去。它還可接收空間同頻的無線信號并將其解調(diào)后發(fā)送給單片機(jī)。
(3).非易失存儲器U2通過標(biāo)準(zhǔn)的12C總線與單片機(jī)相連，用來存儲水表的各種參數(shù)、狀態(tài)、60天用水?dāng)?shù)據(jù)等。該電路中的R2、R3為上拉電阻。
(4).單片機(jī)還連接有一編程接口X1，該編程接口電路中的C1、C2、C3以及電阻R1構(gòu)成了電源濾波復(fù)位電路。
(5).單片機(jī)還連接有一電源電壓檢測電路，該電路由限流電阻R8、R9以及三極管Q2構(gòu)成，其作用是在工作狀態(tài)下檢測電池的電壓電量并進(jìn)行計算、比較，實現(xiàn)對電池的監(jiān)控。
(6).水表基表的流量傳感器FLOW為韋根型流量傳感器，通過R6、C7構(gòu)成的上拉電路與單片機(jī)相連，作用是提供可靠的流量脈沖給單片機(jī)用于統(tǒng)計流量。
(7).防磁攻擊電路由R5、C6以及磁開關(guān)S1構(gòu)成，在受到磁攻擊時S1閉合，利用干簧管提供給單片機(jī)磁攻擊報警信號，以便單片機(jī)進(jìn)行磁攻擊時間的統(tǒng)計。
無線遠(yuǎn)傳水表由鋰電池提供電源，該電池在電路中未示出。
2.集中器，參見圖2、圖4。
集中器的單片機(jī)U3的型號也為MSP430F微處理器。該單片機(jī)的相應(yīng)接口分別連接微功耗無線通訊模塊、非易失存儲器FM24CL64、編程接口電路、時鐘電路RX8025、電池電壓檢測電路構(gòu)成，下面分別敘述(1)單片機(jī)U3是數(shù)據(jù)集中器的核心，在其相應(yīng)接口上連接由電容C11、C12以及晶振T3組成的高頻晶振電路和晶振T4構(gòu)成的低頻晶振電路。該單片機(jī)的主要功能是在其內(nèi)部監(jiān)控程序監(jiān)控下，統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)控制各接口電路、模塊的工作，通過無線通訊模塊接收手抄器的命令并發(fā)布命令給采集區(qū)小戶表以控制通訊過程、數(shù)據(jù)的采集、收發(fā)，實現(xiàn)集中器的功能。
(2)微功耗無線通訊模塊FSK2是專用于433MH的無線數(shù)據(jù)通訊電路，它與單片機(jī)的串行異步通訊口UART相連，通過三極管Q3、限流電阻R10、濾波電容C8構(gòu)成的開關(guān)電路供電，在單片機(jī)使能控制端控制下，將單片機(jī)的命令或數(shù)據(jù)信號進(jìn)行調(diào)制并經(jīng)天線ANT發(fā)送出去，它還接收空間同頻的無線信號并將其解調(diào)后發(fā)送給單片機(jī)。
(3)非易失存儲器U5的型號為FM24CL64。濾波電容為C15、電阻R20、R21為上拉電阻。它通過標(biāo)準(zhǔn)的12C總線與單片機(jī)相連，用來存儲采集區(qū)的各種通訊參數(shù)、存儲集中器采集到的各小戶表數(shù)據(jù)并在手抄器抄表時，將這些數(shù)據(jù)通過單片機(jī)和微功耗無線通訊模塊發(fā)送出去。
(4)時鐘電路U4的型號為RX8025。濾波電容為C10、上拉電阻為R14、R15、R16、R17，也通過標(biāo)準(zhǔn)的12C總線與單片機(jī)相連，提供給集中器準(zhǔn)確的計時，24小時報警中斷啟動集中器每日的抄表功能。
(5)電池電壓測量電路由電源DN1(鋰電池)、電容C13、C14、電阻R18、R19構(gòu)成，該電路連接單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換接口，供電池分壓給單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將電池電壓數(shù)據(jù)同其他數(shù)據(jù)信息一起發(fā)送出去。
(6)單片機(jī)還連接有一編程接口X2，該編程接口電路中的C9以及電阻R13構(gòu)成了復(fù)位電路。
此外，該單片機(jī)還連接有兩個發(fā)光二極管LED1和LED2，用于通訊狀態(tài)的顯示。該兩個發(fā)光二極管分別連接有限流電阻R12、R11。
本發(fā)明的工作原理為各大小戶表自行采集流量、統(tǒng)計用水?dāng)?shù)據(jù)和記錄內(nèi)部工作狀態(tài)并可在內(nèi)部的存儲器中保存最近60天的數(shù)據(jù)信息。放置于住宅樓道中的集中器在每日規(guī)定的時刻利用某個無線信道與本區(qū)的小戶表進(jìn)行無線通訊，抄讀各小戶表的用水?dāng)?shù)據(jù)和戶表工作狀態(tài)等信息并存儲在內(nèi)部的存儲器中。自來水部門需抄表時，抄表員站在樓口(對于小戶表)或者水表井附近(對于大戶表)，持手抄器啟動抄表程序，將需要的數(shù)據(jù)抄讀在手抄器內(nèi)部的存儲器中。返回管理中心后，手抄器對于高層住宅多集中器的情況，可以設(shè)計多集中器級聯(lián)功能，抄表員不必上樓，只需在樓口即可抄讀全樓棟用戶水表的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種智能無線水表系統(tǒng)，由無線遠(yuǎn)傳水表、集中器、無線數(shù)據(jù)手抄器以及智能管理系統(tǒng)構(gòu)成，無線遠(yuǎn)傳水表由單片機(jī)、微功耗無線通訊模塊、流量傳感器、存儲器組成，集中器由單片機(jī)、微功耗無線通訊模塊、存儲器構(gòu)成，無線遠(yuǎn)傳水表與集中器通訊，無線數(shù)據(jù)手抄器與無線遠(yuǎn)傳水表以及集中器通訊，經(jīng)過無線數(shù)據(jù)手抄器抄表的數(shù)據(jù)通過RS232接口上傳到智能管理系統(tǒng)，其特征在于(1)無線遠(yuǎn)傳水表以及集中器控制電路中的微功耗無線通訊模塊均為雙向通訊的FSK通訊模塊；(2)無線遠(yuǎn)傳水表以及集中器控制電路中的存儲器均為非易失存儲器；(3)無線遠(yuǎn)傳水表的控制電路中的單片機(jī)上安裝有防磁攻擊電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能無線水表系統(tǒng)，其特征在于所述的微功耗無線通訊模塊是專用于433MHZ的無線數(shù)據(jù)通訊電路，它與單片機(jī)的串行異步通訊口UART相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能無線水表系統(tǒng)，其特征在于無線遠(yuǎn)傳水表所采用的非易失存儲器為FM24CL04存儲器，集中器所采用的非易失存儲器為FM24CL64存儲器，該兩個存儲器均通過標(biāo)準(zhǔn)的12C總線與各自的單片機(jī)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能無線水表系統(tǒng)，其特征在于所述的流量傳感器是韋根型流量傳感器。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種智能無線水表系統(tǒng)。主要技術(shù)特點是無線遠(yuǎn)傳水表以及集中器控制電路中的微功耗無線通訊模塊均為雙向通訊的FSK通訊模塊，存儲器均為非易失存儲器；在無線遠(yuǎn)傳水表的控制電路上安裝有防攻擊電路。本發(fā)明采用一體化的結(jié)構(gòu)，整體的控制器的長度符合標(biāo)準(zhǔn)，安裝方便；采用無線的通訊技術(shù)，不需要專門的布線施工；采用雙向的通訊方式，防止了相同頻段的干擾，確保了數(shù)據(jù)的傳輸可靠、快速。而且可以采用多集中器級聯(lián)方式，不需上樓即可完成對多集中器的抄表工作，是新一代的智能無線遠(yuǎn)傳水表系統(tǒng)。
文檔編號G01F15/06GK1779420SQ20041007286
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者左曄, 李國忠, 劉大鵬, 王志宏, 邢新軍, 田久鵾, 張增亮, 于成林 申請人:左曄