智能水表遠程抄表計量表角度檢測裝置

吳春紅

摘 要：本文是實用新型的智能水表的計量表的用戶水用量的檢測設計裝置，該裝置結(jié)構簡單，可以通過微機精準、迅速讀出不同位置、不同片區(qū)的用戶的用水量。它不僅實現(xiàn)了該類計度表的遠程抄表的集中管理，提高了抄表工作效率，而且保證了智能水表遠程抄表計量表讀數(shù)準確性、方便性。該角度檢測裝置適用于所有通過字輪盤轉(zhuǎn)動來顯示用量的計量表，實用性能極強，且使用范圍極其廣泛。

關鍵詞：智能遠程抄表;角度檢測裝置;系統(tǒng);功能;方式;字輪

M-BUS總線。智能水表遠程抄表，代替了傳統(tǒng)的抄水表的過程，使整個過程變得簡單、省時。該抄表系統(tǒng)主要有四個部分組成：表頭、集中器、通訊控制器、中心計算機軟件。表頭就是在普通的機械式水表的基礎上，加裝光電傳感器和電子線路，即在機械式水表內(nèi)部安裝三個硬件電路板：光電傳感器板、控制板和M-BUS通訊板，這三個電路板彼此的連接靠接插件和電纜分別連接的。表頭的主要功能就是將機械信號轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合M-BUS總線上傳遞的電信號。集中器有兩大功能：一方面通過M-BUS總線與表頭之間連接，以M-BUS總線協(xié)議作為通信協(xié)議，采集各個表頭傳來的信號;另一方面，它通過RS485總線與通訊控制器連接，實現(xiàn)采集存儲的數(shù)據(jù)向上傳遞的功能，該集中器主要是以Atmega128單片機為控制核心實現(xiàn)收集各個表頭信息、向上傳遞收集到的表頭信息、信息存儲。通訊控制器是抄表系統(tǒng)的通訊擴展部分，它提供更加靈RS-485靈活和豐富的通訊手段，采集各個集中器傳來的水表信息，通過RS485（采用平衡式發(fā)送，差分接受的數(shù)據(jù)收發(fā)器來驅(qū)動總線）或者電話撥號MODEM串行接口，傳送到抄表計算機，并且它可以配置USB接口，支持現(xiàn)場的維護，由于控制器的核心是完成通訊的中轉(zhuǎn)、繼發(fā)功能，所以其關鍵技術在于通訊口的擴展和控制、數(shù)據(jù)的緩存和轉(zhuǎn)發(fā)以及以及多種通訊模式的接口，解決各個集中器的數(shù)據(jù)的緩存、打包和上傳。中心計算機軟件，通過市話網(wǎng)絡與各個通訊控制器連接，在控制中心就可以遠程采集到各個小區(qū)各個客戶的水表資料。因為是遠程抄表，所以保證智能水表的計度表的讀數(shù)清晰和準確尤其重要。

常用的水表的流量計數(shù)表，一般是三個系統(tǒng)裝置組成：一個測算流量多少的裝置、一個機械傳動式裝置和一個帶有字輪的圓形輪盤，字輪圓盤上均勻嵌入刻有0-9十個字輪，任意兩字輪間隔為36度（360/10）。一旦介質(zhì)水流過儀表內(nèi)的檢測水介質(zhì)流量的機械裝置的時候，會帶動傳動裝置工作起來，而字輪圓盤是依靠機械傳動裝置和測算流量多少裝置相連的，這樣就將經(jīng)過測算流量裝置的水流量和字輪盤偏轉(zhuǎn)的角度形成了一一對應的關系。而字輪圓盤轉(zhuǎn)動的角度就等于圓盤圓周上的對應的字輪數(shù)字乘以36度，這樣就基本估算出用戶的用水量了。字輪圓盤轉(zhuǎn)過的角度與流經(jīng)的水介質(zhì)流量是成正比的關系，這樣就可以通過幾組字輪組合，便將任意階段時間內(nèi)的用戶用的介質(zhì)水流量反應出來。這種讀取字輪方式一般都是抄表工作人員，到小區(qū)里從表上直接讀取，所以首先在安裝計量表的時候不僅僅考慮計量表自身的體積、安裝人員安裝、調(diào)試、維護的方便，同時還要考慮到抄表人員現(xiàn)場抄表的方便，而且還因為計度表數(shù)量多，分布散、集中管理難度大，以上所存在缺點導致抄表工作人員讀數(shù)不精確、工作量大、效率低。為了克服傳統(tǒng)的計量表現(xiàn)有存在的缺點，下面我談到是一種新型的計量表角度檢測裝置。該計量表角度檢測裝置是在原有的智能水表的計度表設計的基礎上，技術革新，新型的計量表不僅結(jié)構簡單，而且利用反饋和控制裝置能夠準確的反應出介質(zhì)通過的時候，字輪圓盤的轉(zhuǎn)動角度，根據(jù)圓盤的轉(zhuǎn)動角度和用戶用水量之間的特定關系，從而準確的在計算機上顯示用戶水用量，從而實現(xiàn)了遠距離對計量表的精確讀數(shù)及監(jiān)控。

計量表角度檢測裝置的技術方案：一個字輪圓盤，該圓盤上每間隔36度，圓盤的圓周上均勻的安裝有0-9十個讀數(shù)字輪;一個檢測水流量的裝置;一個機械傳動裝置;一個與字輪圓盤相對應的同心檢測圓盤。字輪圓盤依靠傳動裝置和檢測流量多少的裝置相連，字輪圓盤上設置信號標志，而檢測圓盤設置5個信號監(jiān)測點，計算機通過檢測盤上的監(jiān)測信號點，采集因圓盤角度偏轉(zhuǎn)而導致的信號標志，然后反饋給控制部件，控制部件就得到了字輪圓盤的角度轉(zhuǎn)動的大小，根據(jù)角度偏轉(zhuǎn)大小和信號一一對應的關系，最后就把數(shù)字傳給微機，從而便準遠距離的讀到用戶的水流量。

計量表角度檢測裝置機構以及具體實施：讀數(shù)圓盤整個圓周上均勻安裝十個帶有數(shù)字的字輪字，字輪圓盤和傳動位置機械連接，從而與檢測流量相連，字輪圓盤上設置有信號標志;對應的字輪圓盤上還另配有監(jiān)測它圓盤信號標志的檢測盤，檢測盤上設置有5個均勻分布的信號監(jiān)測取樣點，相鄰兩個監(jiān)測點的角度是72度（360/5）。在字輪圓盤的圓面上依次設置中心角為54度、54度、126度、126度四個扇形區(qū)域，在其中不相鄰的兩個扇形區(qū)域設置有信號標志，另兩個扇形區(qū)域無信號標志。假設計量圓盤在水流的沖擊下轉(zhuǎn)18度或36度角度時，監(jiān)測盤上的5個信號監(jiān)測點由傳感器，立即感應、接受變化一次的信號信息，因為計量圓盤偏轉(zhuǎn)角度與接受到的信號信息成一一對應的關系，控制部件不停的采集信號監(jiān)測點檢測到字輪圓盤上的不同信號信息，然后由控制部件將該信號轉(zhuǎn)化為計量圓盤的轉(zhuǎn)動角度的位置的數(shù)字。正是利用上述原理，智能水表中的計度表就可以很準確的計數(shù)用戶的用水量了。每當水流經(jīng)過計度表時，首先經(jīng)過檢測流量多少的裝置，檢測流量多少的裝置帶動機械傳動裝置，使得機械傳動裝置和它同軸的字輪盤一起轉(zhuǎn)動，這樣機械傳動裝置就將檢測流量數(shù)的裝置和字輪圓盤以及監(jiān)測字輪圓盤的監(jiān)測盤相連了。水表的字輪盤在圖中就是字輪圓盤，一旦字輪盤轉(zhuǎn)動，和它對應的同心的檢測盤便通過信號監(jiān)測點以及和它對應的字輪圓盤信號標志，便可將用戶的用水量及時傳遞到反饋裝置，從而微機可以讀取到。字輪盤在不同的位置，意味著轉(zhuǎn)動的角度不同，也就預示著通過的水流量不一樣，利用新型技術，將字輪盤偏轉(zhuǎn)角度與水流量成正比且是一一對應的關系。

本技術結(jié)構簡單，它實現(xiàn)了人類遠程抄用戶水表的能力，同時保證用戶水用量讀數(shù)的準確性，便于管理人員的管理、降低了工作人員的勞動量、提高了抄表工作人員的工作效率。

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