一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，屬于電子式儀器儀表、水電氣熱計量及其他能源計量、工業(yè)測控【技術領域】。技術方案是：當電子式儀表因供電電源切斷，內部電路損壞，軟件系統(tǒng)癱瘓或者儀表整體損毀，導致儀表不能正常工作，其所計量的數據不能通過屏幕顯示、不能采用現有的有線或無線數據通訊手段有效讀出時，借助RFID（射頻識別）技術，向電子式儀表內部的存儲器提供電能，并通過非接觸式數據通訊，實現儀表內數據的提取。從而降低因電子式儀表故障而造成的數據損失，并為后續(xù)的儀表表體和數據的全面修復工作創(chuàng)造條件。
【專利說明】一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，屬于電子式儀器儀表、水電氣熱計量及其他能源計量、工業(yè)測控【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電子式儀表技術涉及到工農業(yè)生產、國防建設、科學試驗、國內外貿易、人民生活等各方面，是國民經濟的一項重要的基礎技術。隨著科學技術的發(fā)展，各種智能化的電子式儀表應用已經普及，電子式儀表系統(tǒng)可以通過有線或者無線方式對儀表計量的數據進行采集，分析，處理。而數據作為整個電子式儀表系統(tǒng)中最重要的信息，是整個電子式儀表系統(tǒng)服務的對象。在電子式儀表應用的復雜現場環(huán)境下，儀表很有可能發(fā)生供電電源切斷，中央處理器或顯示、通訊、電源電路故障等情況。在這種情況出現后，儀表計量的數據無法正常讀取出來，會給整個儀表計量系統(tǒng)帶來巨大的損失。因而電子式儀表的故障狀態(tài)，可以定義為因供電電源切斷，內部電路損壞，軟件系統(tǒng)癱瘓或者儀表整體損毀，導致儀表內存儲的數據無法被顯示，同時無法通過現有的有線或無線通訊方式讀取的狀態(tài)。因此，提供一種在儀表故障狀態(tài)下進行數據提取的方法，對于電子式儀表的實際應用，以及后續(xù)系統(tǒng)修復，具有重大的意義。
[0003]然而，傳統(tǒng)的電子式儀表數據通訊方式，其正常工作均依賴于儀表內部各組成部分處于無故障運行狀態(tài)，即與數據通訊相關的電源電路、數據處理單元、通訊模塊等部件都應保持良好穩(wěn)定的運行狀態(tài)。一旦某一部件出現故障，甚至電子式儀表整體被破壞或喪失正常運行的條件，則所有常規(guī)的數據提取通道均被切斷。此時，即便儀表內存儲的數據沒有丟失或損壞，也很難有效讀出。故障狀態(tài)下電子式儀表數據的提取面臨以下難點:
1)儀表內數據存儲器因供電電源失效而停止工作；
2)用于提取數據的各種有線或無線通訊方式均需要儀表內中央處理器參與控制，當中央處理器及周邊電路發(fā)生故障或損壞時，數據通訊無法獨立完成。
[0004]鑒于電子式儀表的維修、恢復需要比較專業(yè)的技術支持，且操作周期較長，因而儀表數據的提取變得極為困難，給電子式儀表所服務的生產、生活領域帶來很大損失。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法。當電子式儀表因供電電源切斷，內部電路損壞，軟件系統(tǒng)癱瘓或者儀表整體損毀，導致儀表不能正常工作，其所計量的數據不能通過屏幕顯示、不能通過現有的有線或無線數據通訊手段有效讀出時，可以通過內置RFID數據通道，將電子式儀表存儲器內的數據，及時、可靠地提取出來，降低因儀表故障而造成的損失，并為后續(xù)儀表系統(tǒng)的恢復工作創(chuàng)造條件。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，包含如下步驟:①在正常工作狀態(tài)下，非易失性存儲器與電子式儀表的中央處理器建立數據連接，中央處理器讀取或寫入非易失性存儲器中的參數、數據和運行狀態(tài)；②在故障狀態(tài)下，非易失性存儲器通過RFID接口與外部RFID讀寫器建立無線數據連接。RFID接口將RFID讀寫器發(fā)送的射頻載波信號轉換為電能，為非易失性存儲器供電；RFID讀寫器在不經過中央處理器干預或輔助的情況下，通過RFID接口直接讀取或寫入非易失性存儲器中的參數、數據和運行狀態(tài)，實現故障狀態(tài)下電子式儀表的數據提取。
[0007]在電子式儀表中，使用非易失性存儲器存儲儀表參數、儀表記錄的數據以及運行狀態(tài)。同時，非易失性存儲器配備采用射頻識別技術(RFID技術)的接口電路，簡稱RFID接□。
[0008]所述的非易失性存儲器是具有斷電數據保持特性的存儲器，包括電子式可擦除可編程只讀存儲器(EEPR0M)、快閃存儲器(Flash memory)和鐵電存儲器(FRAM)。存儲器內的數據不會因為供電電源切斷或電子式儀表內部其他電路發(fā)生故障而丟失。
[0009]所述的RFID接口，由RF天線、射頻信號收發(fā)電路、調制解調電路、通訊接口電路，以及載波電壓轉換和穩(wěn)壓電路組成，其中，RF天線、射頻信號收發(fā)電路、調制解調電路、通訊接口電路順序連接，用于將射頻信號轉換為非易失性存儲器可以識別的讀/寫信號；RF天線與載波電壓轉換和穩(wěn)壓電路連接，用于將射頻載波信號轉換為電能，為非易失性存儲器供電。
[0010]非易失性存儲器與RFID接口可以采用分立設計，也可以采用集成化設計。
[0011]當電子式儀表的供電電源切斷或者儀表內部電源電路損壞，導致非易失性存儲器的供電電源失效時，RFID讀寫器向儀表內部的RFID接口發(fā)起無線通訊，此時，RFID接口的載波電壓轉換和穩(wěn)壓電路開始工作，為非易失性存儲器提供電源，保證數據通訊的可靠性。
[0012]RFID讀寫器是手持式設備，與電子式儀表內部的RFID接口進行非接觸式數據通訊，獲取故障狀態(tài)下儀表的參數、數據和運行狀態(tài)，并進行顯示和存儲。在故障儀表得到修復或更換后，RFID讀寫器將以往保存的參數和數據置入當前儀表中，以達到數據恢復和使用狀況還原的目的。此外，在電子式儀表處于正常工作狀態(tài)時，RFID讀寫器也可用于正常的數據讀/寫。
[0013]當電子式儀表處于故障狀態(tài)時，通過RFID方式能夠獲取信息包括:
1)儀表參數；
2)全部歷史數據；
3)儀表出現故障或損壞的時間；
4)儀表出現故障或損壞之前保存的即時數據和運行狀態(tài)。
[0014]電子式儀表，是指利用電子技術檢出、測量、觀察、計算物理量、物質成分、物性參數，而且結果數據能以數字化形式保存的器具或設備，包含但不限于超聲流量計、超聲水表、超聲熱量表。
[0015]電子式儀表的故障狀態(tài)，是指因供電電源切斷，內部電路損壞，軟件系統(tǒng)癱瘓或者儀表整體損毀，導致儀表內存儲的數據無法被顯示，同時無法通過現有的有線或無線通訊方式讀取的狀態(tài)。
[0016]隨著無線射頻通訊技術的發(fā)展，RFID謝頻識別:Radio FrequencyIdentification)技術得到了廣泛的應用。RFID技術是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號的發(fā)送和接收，達到自動識別目標對象的目的。作為條形碼的無線版本，RFID技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長等優(yōu)點。最基本的RFID系統(tǒng)包括讀寫器(閱讀器)和標簽(數據載體)，RFID讀寫器(閱讀器)通過天線與RFID電子標簽進行無線通訊，可以實現對標簽識別碼和內存信息的讀出或寫入操作。
[0017]RFID系統(tǒng)的基本工作流程是:讀寫器通過內部的射頻天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當無源標簽進入讀寫器的射頻天線工作區(qū)域時，利用波束供電技術，將接收到的射頻信號轉化為直流電源，為無源標簽內電路供電，無源標簽獲得能量被激活，響應讀寫器的射頻信號，將標簽中的信息，通過無源標簽的天線利用載波信號發(fā)送給讀寫器。
[0018]RFID系統(tǒng)提供了一種對無源標簽的讀取技術，該技術的實現過程符合以下兩個特
點.1)借助射頻載波為無源標簽提供電能；
2)非接觸式數據通訊。
[0019]顯然，針對以上特點，對現有RFID技術加以改進和拓展，使射頻載波能量轉換不僅滿足RFID電路的需要，也能夠為存儲器獨立運行提供電能，同時，使非接觸式數據通訊在存儲器和RFID設備之間自主進行，不需要儀表內其他電路的支持或輔助，從而有效解決電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的兩大技術難點。
[0020]本發(fā)明的技術效果在于:
1、當電子式儀表因供電電源切斷，內部電路損壞，軟件系統(tǒng)癱瘓或者儀表整體損毀，導致儀表不能正常工作時，其所計量的數據往往不能通過屏幕顯示，或通過常規(guī)有線或無線數據通訊手段有效讀出。這時，一般只能由專業(yè)的儀表維修人員進行儀表的修復，一旦故障涉及儀表的關鍵元器件，則極易造成儀表內數據的永久丟失。采用本發(fā)明所述及的一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，可以有效解決這一問題。儀表內非易失性存儲器能夠保證在電源切斷或者其他電路故障的情況下，數據得到可靠保存。而RFID接口電路既可以為非易失性存儲器提供工作所需的電能，又能夠通過無線方式將數據傳輸到外部RFID讀寫器內。使原本停駐在存儲器內無法獲取的數據，重新保存到RFID讀寫器中，為進一步的數據顯示、存儲、傳輸乃至儀表表體和數據的全面修復提供了技術保證。
[0021]2、由于所述的非易失性存儲器的供電電源能夠在常規(guī)供電形式和RFID供電形式之間自動切換，因而整個數據提取過程不需要額外為故障儀表配接電源，也不需要開啟電子式儀表外殼并對內部電路進行修改。這就為電子式儀表發(fā)生故障后的處理帶來了極大方便，非本專業(yè)人員或儀表的直接用戶也能夠按照相關維修指南，可靠地提取儀表內數據，降低因儀表故障帶來的損失。
[0022]3、所述的RFID讀寫器為手持式設備，它與電子式儀表內部的RFID接口電路進行非接觸式數據通訊，能夠有效降低數據提取的操作難度。在一些特殊的應用場合，與電子式儀表進行有線形式的數據通訊受到防水、防爆等方面條件的約束，不能有效開展，因而采用無線射頻技術，進行非接觸式數據通訊，無疑給故障儀表的數據提取帶來了方便。
[0023]4、當電子式儀表的常規(guī)有線或無線數據通訊功能發(fā)生故障，而儀表的其它功能處于正常工作狀態(tài)時，RFID通訊可以作為數據通訊的應急方案。通過操作RFID讀寫器，可以獲取儀表定時存儲的數據和狀態(tài)信息，作為儀表即時數據和工作狀態(tài)的間接反映。此外，還可以通過操作RFID讀寫器，讀取或更改儀表參數，替代已經損壞的數據通訊方式，完成儀表的設置和調校工作。[0024]5、電子式儀表內的RFID接口電路，是基于射頻識別技術的從設備(應答器)，具有唯一識別碼(UID)，可以用于電子式儀表的個體識別和網絡化管理。除RFID通訊方式之外，其他常規(guī)有線或無線數據通訊方式也可采用這一識別碼作為儀表的唯一標識，實現網絡內電子式儀表的統(tǒng)一管理，并為數據自動采集交互等物聯網應用創(chuàng)造了條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明所述的電子式儀表內部結構簡圖；
圖2為本發(fā)明實施例一意圖；
圖3為本發(fā)明實施例二示意圖；
圖4為本發(fā)明實施例三示意圖。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖對本發(fā)明的一種具體實施方案做進一步說明。
[0027]一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，包含如下步驟:①在正常工作狀態(tài)下，非易失性存儲器I與電子式儀表的中央處理器建立數據連接，中央處理器讀取或寫入非易失性存儲器中的參數、數據和運行狀態(tài)；②在故障狀態(tài)下，非易失性存儲器通過RFID接口與外部RFID讀寫器建立無線數據連接。RFID接口將RFID讀寫器發(fā)送的射頻載波信號轉換為電能，為非易失性存儲器供電；RFID讀寫器在不經過中央處理器干預或輔助的情況下，通過RFID接口直接讀取或寫入非易失性存儲器中的參數、數據和運行狀態(tài)，實現故障狀態(tài)下電子式儀表的數據提取。
[0028]在實施例中，由三部分組成:電子式儀表為計量儀表，具有I2C接口和RFID接口的雙接口 EEPROM (以下簡稱RF-EEPROM)，RFID讀寫器。
[0029]1、計量儀表:是指應用于計量系統(tǒng)的各種儀表的統(tǒng)稱。控制器(MCU)是計量儀表的核心，它經過采集，分析，處理，將特定的電信號轉換為可傳輸的數字信號。本實施方案中的計量儀表在正常情況下能夠為RF-EEPR0M提供電源，并與RF-EEPR0M通過I2C接口通訊，保存計量數據。如圖1所示。
[0030]2、RF-EEPR0M:具有雙通訊接口(I2C, RFID)的存儲器。與計量儀表的控制器通過I2C接口通訊。RF-EEPR0M的RFID接口與天線連接，RF-EEPR0M與計量儀表設計在同一電路板上。RF-EEPR0M的天線是由電路板的銅線環(huán)繞走線構成。如圖1所示。
[0031]3、RFID讀寫器:手持式設備，內部帶有RFID功能模塊，具備RFID無線通訊、數據顯示、數據存儲等功能。與計量儀表內部的RFID接口電路進行非接觸式數據通訊。
[0032]實施例一，參照圖2，RFID讀寫器在儀表正常工作條件下，讀取儀表數據。
[0033]實施例二，參照圖3，RFID讀寫器在儀表故障或損壞條件下，讀取儀表數據。
[0034]實施例三，參照圖4，RFID讀寫器在儀表供電失效條件下，讀取儀表數據。
[0035]在電子式儀表處于正常工作狀態(tài)時，本發(fā)明可用于正常的數據讀/寫。當電子式儀表的常規(guī)有線或無線數據通訊功能發(fā)生故障，而儀表的其它功能處于正常工作狀態(tài)時，本裝置可以作為數據通訊的應急方案，完成儀表的數據讀取、參數設置和調校工作。
【權利要求】
1.一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，其特征在于包含如下步驟:①在正常工作狀態(tài)下，非易失性存儲器I與電子式儀表的中央處理器建立數據連接，中央處理器讀取或寫入非易失性存儲器中的參數、數據和運行狀態(tài)；②在故障狀態(tài)下，非易失性存儲器通過RFID接口與外部RFID讀寫器建立無線數據連接；RFID接口將RFID讀寫器發(fā)送的射頻載波信號轉換為電能，為非易失性存儲器供電；RFID讀寫器在不經過中央處理器干預或輔助的情況下，通過RFID接口直接讀取或寫入非易失性存儲器中的參數、數據和運行狀態(tài)，實現故障狀態(tài)下電子式儀表的數據提取。
2.根據權利要求1所述的一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，其特征在于所述的非易失性存儲器是具有斷電數據保持特性的存儲器，包括電子式可擦除可編程只讀存儲器、快閃存儲器和鐵電存儲器。
3.根據權利要求1或2所述的一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，其特征在于所述的RFID接口，由RF天線、射頻信號收發(fā)電路、調制解調電路、通訊接口電路，以及載波電壓轉換和穩(wěn)壓電路組成，其中，RF天線、射頻信號收發(fā)電路、調制解調電路、通訊接口電路順序連接，將射頻信號轉換為非易失性存儲器可以識別的讀/寫信號；RF天線與載波電壓轉換和穩(wěn)壓電路連接，將射頻載波信號轉換為電能，為非易失性存儲器供電。
4.根據權利要求1或2所述的一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，其特征在于非易失性存儲器與RFID接口采用分立設計，或者采用集成化設計。
5.根據權利要求1或2所述的一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，其特征在于:當電子式儀表的供電電源切斷或者儀表內部電源電路損壞，導致非易失性存儲器的供電電源失效時，RFID讀寫器向儀表內部的RFID接口發(fā)起無線通訊，此時，RFID接口的載波電壓轉換和穩(wěn)壓電路開始工作，為非易失性存儲器提供電源，保證數據通訊的可靠性。
6.根據權利要求1或2所述的一種電子式儀表故障狀態(tài)下數據提取的方法，其特征在于:RFID讀寫器是手持式設備，與電子式儀表內部的RFID接口進行非接觸式數據通訊，獲取故障狀態(tài)下儀表的參數、數據和運行狀態(tài)，并進行顯示和存儲；當電子式儀表處于故障狀態(tài)時，通過RFID方式獲取信息包括: 1)儀表參數； 2)全部歷史數據； 3)儀表出現故障或損壞的時間； 4)儀表出現故障或損壞之前保存的即時數據和運行狀態(tài)。
【文檔編號】G06K17/00GK103530665SQ201310537863
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權日:2013年11月5日
【發(fā)明者】張力新 申請人:唐山匯中儀表股份有限公司