專利名稱：電表、水表、氣表自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與測量有關(guān)的指示、記錄系統(tǒng)，更確切地說是涉及一種電表、水表、氣表的全自動(dòng)監(jiān)測抄表系統(tǒng)。
用戶的水表、電表、煤氣表，目前都是人工抄表，管理及費(fèi)用核算的工作量大，工作效率低，造成收費(fèi)周期長和因抄表不能同步進(jìn)行而存在的統(tǒng)計(jì)誤差。傳統(tǒng)的抄表方式影響了收費(fèi)管理工作的現(xiàn)代化。
為改變挨門挨戶查表的落后方式，國內(nèi)外探索出一些新的抄表方式，如應(yīng)用遙控遙測技術(shù);用電話線、電力線或無線方式連接計(jì)算機(jī)和用戶終端的監(jiān)測抄表裝置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離抄錄管理等。
中國專利90223666.0(CN2081525U，電、水、煤氣全自動(dòng)監(jiān)測抄表裝置)，其基本構(gòu)思是通過脈沖輸出插座將數(shù)字脈沖電度表或電子式電能表的耗電量經(jīng)恒流源、放大器與單片機(jī)相連;通過由探頭、光纖、光纖光電耦合器構(gòu)成的光纖傳感器，經(jīng)恒流源、放大器與單片機(jī)相連而構(gòu)成監(jiān)測抄表裝置。再通過110V、220V、380V電源線，將單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)信號(hào)通過電力載波方式傳輸?shù)街行挠?jì)算機(jī)。
中國專利91202206.X(CN2087331U，三表遙測裝置)其基本構(gòu)思是在三表側(cè)安置電信號(hào)產(chǎn)生裝置，通過信號(hào)傳輸線將三表中積算機(jī)構(gòu)的數(shù)字顯示器移出表體，安裝在統(tǒng)一抄表的中心站。電信號(hào)產(chǎn)生裝置通過信號(hào)收、發(fā)器與中心站計(jì)算機(jī)聯(lián)絡(luò)。中心站計(jì)算機(jī)包括單片機(jī)、用戶地址發(fā)送器、存貯器和連接用戶的三表信息接收器。
上述現(xiàn)有技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)都是將反映耗電、耗水、耗氣量的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)的機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的各類傳感器及傳感方式上，且用戶終端器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)數(shù)方式不科學(xué)，后一專利技術(shù)還要使用單獨(dú)的傳輸線，存在方案的可操作性問題。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種切實(shí)可行的電表、水表、氣表的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，三表數(shù)據(jù)記錄簡單可靠，系統(tǒng)可按管理人員的要求自動(dòng)采集各用戶的三表記錄值，并進(jìn)行歸檔、統(tǒng)計(jì)、報(bào)帳等工作，實(shí)施最佳采集周期，使收費(fèi)管理計(jì)算機(jī)化。
應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)較以往查表方式節(jié)省了大量的人力、物力，由于能及時(shí)完成用量統(tǒng)計(jì)和收費(fèi)額統(tǒng)計(jì)，即時(shí)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)可靠，并減少了資金回收的時(shí)間滯后，用量統(tǒng)計(jì)還能及時(shí)地提供給有關(guān)部門，以利于科學(xué)地規(guī)劃建設(shè)。
本發(fā)明的三表數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，由安置在1至n個(gè)用戶水、電、氣表側(cè)的用戶終端器，安裝在中心站的主機(jī)及其聯(lián)絡(luò)中心站主機(jī)與各用戶終端器的電力傳輸線組成。中心站主機(jī)及1至n個(gè)用戶終端器均跨接在同相的電力傳輸線上，采用交流有源輸電線載波傳輸方式進(jìn)行中心站主機(jī)與用戶終端器間的數(shù)據(jù)收發(fā)。
所述的中心站主機(jī)包括計(jì)算機(jī)，由調(diào)制器、功率放大器、濾波器組成的、調(diào)制發(fā)送主機(jī)命令的數(shù)據(jù)發(fā)送電路，由帶通濾波器、高頻放大器、解調(diào)器組成的、接收用戶終端數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接收電路，連接計(jì)算機(jī)與所述數(shù)據(jù)收、發(fā)電路的接口電路。
所述的用戶終端器包括由電力傳輸線直接供電的電源電路，從電力傳輸線上接收中心站主機(jī)命令、由帶通濾波器、解碼電路組成的載波接收回路，通過電力傳輸線向中心站主機(jī)發(fā)送電表、水表、氣表記錄值、由調(diào)制器、功率放大器、濾波器組成的數(shù)據(jù)發(fā)送電路，水表、電表、氣表的數(shù)據(jù)記錄電路。
本發(fā)明的水表、電表、氣表的數(shù)據(jù)記錄電路包括可與三表對(duì)應(yīng)的設(shè)置型計(jì)數(shù)源，位于一計(jì)數(shù)源輸出進(jìn)位端與另一計(jì)數(shù)源輸入計(jì)數(shù)端間的計(jì)數(shù)源設(shè)置開關(guān)，計(jì)數(shù)源計(jì)數(shù)輸入端有引接線通過計(jì)數(shù)源設(shè)置開關(guān)與電表、水表、氣表的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)配接，還包括控制計(jì)數(shù)源通過數(shù)據(jù)線向所述數(shù)據(jù)發(fā)送電路發(fā)送計(jì)數(shù)源記錄數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)發(fā)送控制電路，數(shù)據(jù)發(fā)送控制電路接收載波接收回路的解碼信號(hào)。
1至n個(gè)用戶終端的數(shù)據(jù)采集，通過設(shè)置終端地址編號(hào)由中心站主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理，中心站主機(jī)送出某用戶終端的地址編號(hào)，并通過數(shù)據(jù)發(fā)送電路以固定載頻發(fā)送到電力傳輸線上，每一個(gè)用戶終端都將接收到這個(gè)地址編號(hào)并與自身預(yù)置的地址編號(hào)進(jìn)行比較，只有當(dāng)兩者編號(hào)相同時(shí)，該用戶終端器的載波接收回路輸出解碼信號(hào)，觸發(fā)用戶終端器數(shù)據(jù)發(fā)送控制電路工作，一方面控制將計(jì)數(shù)源采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線送給用戶終端器的數(shù)據(jù)發(fā)送電路，另一方面輸出選通信號(hào)允許數(shù)據(jù)發(fā)送電路的調(diào)制器工作。數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，計(jì)數(shù)源自動(dòng)復(fù)位，重復(fù)進(jìn)行下一時(shí)間周期的計(jì)數(shù)。中心站主機(jī)以此方式逐一采集記錄各用戶終端三表的記錄值，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、歸檔、打印等。
下面結(jié)合實(shí)施例附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)。
附

圖1為電表、水表、氣表自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖。
附圖2為用戶終端器結(jié)構(gòu)方框圖。
附圖3為用戶終端器電路原理圖。
附圖4為用戶終端器電路原理圖。
附圖5為用戶終端器程序主流程圖。
附圖6為中心站主機(jī)結(jié)構(gòu)方框圖。
參見附圖1，中心站主機(jī)100和用戶終端器1、2……n都跨接在電力傳輸線上，構(gòu)成采集系統(tǒng)。
參見附圖2，用戶終端器包括電源電路200，載波接收回路300，數(shù)據(jù)發(fā)送電路400和三表的數(shù)據(jù)記錄電路500，用戶終端器由電力傳輸線直接供電，電源電路200包括降壓整流電路201，濾波電路202，直流源203，輸出Vcc直接供終端器使用。為防止因斷電造成計(jì)數(shù)源數(shù)據(jù)丟失，終端器設(shè)置電池組204(EO)，在斷電時(shí)自動(dòng)切換，保持計(jì)數(shù)源有電。
載波接收回路300，包括帶通濾波器301和解碼電路302，用于接收電力傳輸線上的中心站“準(zhǔn)傳”命令，即用戶終端器的地址編號(hào)，解碼器302預(yù)先設(shè)置地址編號(hào)，兩者編號(hào)一致時(shí)送出解碼信號(hào)，通知數(shù)據(jù)記錄電路500向數(shù)據(jù)發(fā)送電路400送記錄的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)發(fā)送電路400包括調(diào)制器401，功率放大器402和濾波器403，對(duì)中心站地址編號(hào)及記錄的三表數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制發(fā)送。
數(shù)據(jù)記錄電路500包括集成計(jì)數(shù)器501，水、電、氣表三個(gè)計(jì)數(shù)源的計(jì)數(shù)接入位ka、kb、kc及其數(shù)據(jù)發(fā)送控制電路502，三個(gè)計(jì)數(shù)源相互獨(dú)立，傳送時(shí)一次發(fā)送全部數(shù)據(jù)，然后自動(dòng)清零，用戶終端器不保留數(shù)據(jù)。
參見附圖3，為圖2所示用戶終端器框圖中的電源電路200，載波接收回路300和數(shù)據(jù)發(fā)送電路400的電路原理圖。
電源電路200中，C1為降壓電容，D1、D2為整流二極管，C3，C4為濾波電容，輸出直流VCC(18V)，電池組EO為5V電源。有市電時(shí)，繼電器R吸合，用不經(jīng)濾波的半波整流電源向電池EO不斷地充電，無市電時(shí)，R斷開。D3為防止電池電流倒灌的截止二極管。
調(diào)制解碼集成芯片IC2及其外圍電路構(gòu)成載波接收回路300，R9構(gòu)成IC2的振蕩回路，IC2的10-13端的4位開關(guān)及其1-8端的8位開關(guān)用于設(shè)置終端器的地址編號(hào)，本實(shí)施例中，4位開關(guān)用于設(shè)置終端器的區(qū)號(hào)共16個(gè)，8位開關(guān)用于設(shè)置終端器的點(diǎn)號(hào)共256個(gè)，總計(jì)4096個(gè)戶，圖中C2、R3為濾波電路301的一部分，調(diào)整為與系統(tǒng)的傳輸載頻一致，來自電力傳輸線上的載頻地址信號(hào)經(jīng)D4、D5箝位電路整形，由C10耦合輸入IC2的串行碼輸入端14，與IC2設(shè)置的地址編號(hào)比較，當(dāng)解碼相符時(shí)，其17端輸出高電平V.T信號(hào)，告知數(shù)據(jù)記錄電路要進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。
集成芯片IC1及其外圍電路構(gòu)成數(shù)據(jù)發(fā)送電路400。其15、16端的R11、W構(gòu)成IC1的振蕩回路，實(shí)施例將中心站的地址編號(hào)設(shè)置為O，因此IC1的1-8端全部接地。IC1的10-13端為4位數(shù)據(jù)輸入端，14端為IC1的選通輸入端，當(dāng)T.E為高電平時(shí)，IC1將中心站地址編號(hào)及4位數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)調(diào)制后由17端輸出，再經(jīng)三極管Q1等功率放大，L3、C5，R13等選頻，經(jīng)電容C11耦合至電力傳輸線上，并傳送給中心站主機(jī)接收。
參見附圖4，為圖2所示用戶終端器框圖中的數(shù)據(jù)記錄電路500，設(shè)計(jì)中采用了設(shè)置型計(jì)數(shù)源設(shè)定，如圖中所示的三個(gè)計(jì)數(shù)源，計(jì)數(shù)器IC3、IC4組成第一個(gè)計(jì)數(shù)源，IC5、IC6各為第二，第三個(gè)計(jì)數(shù)源，ka、kb、kc分別為三個(gè)計(jì)數(shù)源的計(jì)數(shù)接入位，可分別與電、水、氣表相配接。例如，可采用點(diǎn)觸式開關(guān)，表中計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)的最低位齒輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，觸發(fā)開關(guān)發(fā)出一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖令計(jì)數(shù)器加1，也可采用霍爾、光電等方式，實(shí)現(xiàn)上述功能，并以一個(gè)脈沖跟蹤，防止轉(zhuǎn)軸停在讀入點(diǎn)上造成計(jì)數(shù)不準(zhǔn)。
本發(fā)明在第一計(jì)數(shù)源的進(jìn)位輸出端與第二計(jì)數(shù)源的計(jì)數(shù)輸入端間、第二計(jì)數(shù)源的進(jìn)位輸出端與第三計(jì)數(shù)源的計(jì)數(shù)輸入端間分別設(shè)置開關(guān)M、N，選擇M、N的開關(guān)位置從而形成不同的計(jì)數(shù)源配置及不同的計(jì)數(shù)量程。按圖中所示計(jì)數(shù)器的型號(hào)，最大量程為228，最小量程為28，最多設(shè)定計(jì)數(shù)源為3個(gè)，最少設(shè)定計(jì)數(shù)源為1個(gè)，作為一般家庭用戶，可設(shè)定為三個(gè)計(jì)數(shù)源，其量程分別為212、28、28，對(duì)于有較大用量的用戶，可設(shè)定1～2個(gè)計(jì)數(shù)源，甚至可將計(jì)數(shù)源接入位接至三表×10或×100檔位的轉(zhuǎn)軸上跟蹤計(jì)數(shù)。
設(shè)置開關(guān)M、N位置及其計(jì)數(shù)邏輯可參見下表
圖中，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC7，計(jì)數(shù)器IC8，譯碼器IC9，或門IC10及三態(tài)緩沖門IC11-IC14構(gòu)成計(jì)數(shù)源記錄數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)發(fā)送控制電路。當(dāng)圖3所示的V.T信號(hào)為高電平時(shí)，告知可發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)IC7整形，IC8計(jì)數(shù)、IC9譯碼，譯碼器的8個(gè)輸出端依次輸出高電平，或門IC10輸出T.E信號(hào)也為高電平，作為數(shù)據(jù)發(fā)送調(diào)制器IC1的選通信號(hào)，用戶終端器可發(fā)送數(shù)據(jù);同時(shí)譯碼器輸出依次打開IC11-IC14，將計(jì)數(shù)器IC3-IC6的記錄數(shù)據(jù)4位一組順序通過數(shù)據(jù)線提供給用戶終端器的數(shù)據(jù)發(fā)送電路。IC1數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢，譯碼器IC9第8輸出端的高電平將計(jì)數(shù)器IC8、IC3-IC6全部清零，用戶終端器不保留數(shù)據(jù)，只要抄表周期選擇得當(dāng)，本發(fā)明的三表自動(dòng)抄表裝置不會(huì)出現(xiàn)溢出現(xiàn)象。
參見附圖5，為敘述方便，將3個(gè)計(jì)數(shù)源分別用A、B、C表示，三個(gè)計(jì)數(shù)源記錄的數(shù)據(jù)分別用PA、PB、PC表示。
參見附圖6，中心站主機(jī)100方框結(jié)構(gòu)包括計(jì)算機(jī)101、輸出經(jīng)統(tǒng)計(jì)、歸類、計(jì)費(fèi)后的分類帳目表102，由調(diào)制器103、功率放大器104、濾波器105組成的數(shù)據(jù)發(fā)送電路106和由帶通濾波器107、高頻放大器108、解調(diào)器109組成的數(shù)據(jù)接收電路110，收、發(fā)電路跨接在電力傳輸線上。數(shù)據(jù)收、發(fā)電路110、106通過數(shù)據(jù)線與接口電路111聯(lián)系，計(jì)算機(jī)101經(jīng)接口電路111指揮數(shù)據(jù)收、發(fā)電路的工作。
中心站數(shù)據(jù)收、發(fā)電路具有與用戶終端器數(shù)據(jù)收、發(fā)電路相同的原理結(jié)構(gòu)，其I/O接口電路可選用單板微型計(jì)算機(jī)接口，進(jìn)行數(shù)據(jù)互換及控制(具兩個(gè)PIO、一個(gè)SIO口)，以上均為現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，故不再贅述。
中心站是一個(gè)發(fā)送指令、收集記錄數(shù)據(jù)、分類作帳的中心機(jī)構(gòu)，平時(shí)不工作，在要求結(jié)算時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)，其軟件實(shí)施也主要是數(shù)據(jù)歸類、作帳、統(tǒng)計(jì)，并可通過接口與上級(jí)機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
本發(fā)明的技術(shù)不僅適用于三表的抄表統(tǒng)計(jì)，還適用于工業(yè)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集及用于簡單的回饋控制。
權(quán)利要求
1.一種電表、水表、氣表自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括安置在1至n個(gè)用戶電表、水表、氣表側(cè)的用戶終端器，中心站主機(jī)和電力傳輸線，所述的1至n個(gè)用戶終端器和中心站主機(jī)跨接在同相的電力傳輸線上，所述的中心站主機(jī)包括(1)計(jì)算機(jī)，(2)由調(diào)制器、功率放大器、濾波器組成的、用于調(diào)制發(fā)送主機(jī)命令的數(shù)據(jù)發(fā)送電路，(3)由帶通濾波器、高頻放大器、解調(diào)器組成的、用戶接收用戶終端器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接收電路，(4)連接計(jì)算機(jī)與所述數(shù)據(jù)收、發(fā)電路的接口電路；所述的用戶終端器包括(1)由電力傳輸線直接供電的電源電路，(2)從電力傳輸線上接收中心站主機(jī)命令、由帶通濾波器、解碼電路組成的載波接收回路，(3)通過電力傳輸線向中心站主機(jī)發(fā)送電表、水表、氣表的記錄數(shù)據(jù)、由調(diào)制器、功率放大器、濾波器組成的數(shù)據(jù)發(fā)送電路，(4)電表、水表、氣表的數(shù)據(jù)記錄電路，其特征在于所述的電表、水表、氣表的數(shù)據(jù)記錄電路包括(1)可與電表、水表、氣表對(duì)應(yīng)的設(shè)置型計(jì)數(shù)源，(2)位于-計(jì)數(shù)源輸出進(jìn)位端與另一計(jì)數(shù)源輸入計(jì)數(shù)端間的計(jì)數(shù)源設(shè)置開關(guān)，計(jì)數(shù)源計(jì)數(shù)輸入端有引接線通過計(jì)數(shù)源設(shè)置開關(guān)與電表、水表、氣表的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)配接，(3)控制計(jì)數(shù)源通過數(shù)據(jù)線向所述用戶終端器的數(shù)據(jù)發(fā)送電路發(fā)送計(jì)數(shù)源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)發(fā)送控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電表、水表、氣表自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述電表、水表、氣表數(shù)據(jù)記錄電路的數(shù)據(jù)發(fā)送控制電路，包括接收載波接收回路解碼信號(hào)的計(jì)數(shù)、譯碼電路，和位于數(shù)據(jù)線與計(jì)數(shù)源輸出端間的三態(tài)緩沖門電路，譯碼電路輸出經(jīng)或門輸出選通信號(hào)接所述用戶終端器數(shù)據(jù)發(fā)送電路的調(diào)制器，譯碼電路輸出還接至三態(tài)緩沖門控制端，譯碼電路最后一個(gè)輸出端接所述計(jì)數(shù)源、計(jì)數(shù)器的復(fù)位端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電表、水表、氣表自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述用戶終端器的電源電路，包括給所述計(jì)數(shù)源供電的電池EO。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的電表、水表、氣表自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述與電表、水表、氣表的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)配接，是一端接EO，另一端接計(jì)數(shù)源設(shè)置開關(guān)或計(jì)數(shù)源計(jì)數(shù)輸入端的點(diǎn)觸式開關(guān)，點(diǎn)觸式開關(guān)固定在電表、水表、氣表最低位齒輪處。
全文摘要
本發(fā)明涉及電水氣表的數(shù)據(jù)記錄。為改變挨戶抄表而設(shè)計(jì)。由電力線及跨接在電力線上的中心站主機(jī)、用戶終端器組成。中心站主機(jī)包括計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)收、發(fā)電路，接口電路。用戶終端器包括數(shù)據(jù)收、發(fā)電路和計(jì)數(shù)電路，主機(jī)向終端器發(fā)地址編號(hào)命令，經(jīng)解碼在發(fā)送控制電路控制下，將計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)通過發(fā)送電路發(fā)送，而后計(jì)數(shù)器清零。計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)有設(shè)置型計(jì)數(shù)源，可與三表對(duì)應(yīng)。通過選擇設(shè)置開關(guān)位置，可選擇計(jì)數(shù)源數(shù)量并選擇量程。實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01D1/08GK1071006SQ9211048
公開日1993年4月14日 申請(qǐng)日期1992年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月24日
發(fā)明者劉杰 申請(qǐng)人:劉杰