一种无电源水表无线抄表系统技术方案

一种无电源水表无线抄表系统，可解决传统人工抄表效率低，工作量大的技术问题。包括依次连接的水表数据采集模块、数据传输模块及接收机模块，所述水表数据采集模块设置在水表码盘旁边，还包括自发电模块，所述自发电模块与水表数据采集模块连接；其中，所述自发电模块采用微型水流发电机，设置在水管中；还包括电源管理模块，所述电源管理模块分别与自发电模块、水表数据采集模块及数据传输模块连接；本发明专利技术的有益效果：系统无需外部供电，由水流通过微型永磁式直流发电机产生系统所需的电能；水表数据无线传输，抄表人员只需在水表附近通过接收机设备便可获取水表数据当前值以及历史值；水表数据自动录入管理系统，无需人工繁琐录入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抄表系统，具体涉及一种无电源水表无线抄表系统。
技术介绍
随着我国城市化进程的不断推进，家庭用水已从一家一户式转变为由企业统一为个体或单位提供。“一户一表，以表计量”的方法目前依然是公司作为计量家庭或单位用水用量的主要方法。该传统方法在水表数量较少，位置相对集中的条件下效果比较理想，但在表位置比较分散、水表数量较多的情况下，这种由专门人员负责抄表方式所存在的问题便会显露出来。比如，水表位置偏远，水表环境糟糕，水表排布零散等问题便给抄表人员的工作造成一定的阻碍，甚至会使得抄表不全面、因环境问题而误抄以及抄表工作持续时间长，工作量大。2015年中国江苏网报道了一篇关于“水表抄表员一天”的报道。文中指出，抄表员一天需要沿街走巷掀开200多用户的井盖，一个抄表水厂需雇佣50名抄表员工负责采集23万用户水表数据。同时，最终所采集水表数据要通过人工输入到互联网数据管理系统，这样不仅增加了人力劳动强度，也不利于现代化管理，导致个体家庭、单位和企业不能便捷地获得足够详细和准确的原始资料。检测技术在国民经济各领域和国防建设中有着广泛的应用。随着电子信息技术，计算机信息处理技术、网络技术和微电子技术的快速发展与应用，一些新科技在检测领域获得越来越广泛的普及。许多繁琐，耗时耗力的工作已逐步被新兴技术所简化，其中无线数据传输技术的优势在数据采集上表现的尤为突出。我国水表数据无线抄表技术经过几十年的发展、提高和改良目前已形成比较成熟设备解决方案。现代化水表已从机械式水表发展为电磁脉冲式、磁卡式、光电管直读式、电子式等水表。其中电磁脉冲式是根据水表码盘发出信号，输出与水流量成正比的脉冲信号。水表内安装独立的数据处理芯片和电池。实际水流量数据处理芯片内部累加脉冲个数计算得出。磁卡式水表多集中水表位置安装较明显处，便于业主刷卡取水。磁卡式水表内部集成电路复杂，因其通过卡片内磁场的变化选择工作方式，所以水表的安装位置对环境要求较高，避免外界强磁场对水表进行干扰。水表的趋势是电子远传水表。但是目前电子远传水表存在的问题是无法全面普及，主要原因是机械水表的生产技术已趋于成熟，生产成本已可控于最低水平，销售市场也已稳定。但许多可适用于机械水表的操作方式，无法再适用于电子远传水表，比如存储。机械水表可以在存放多年，电子水表存储时间两年以上，电池便无法正常供电。目前电池的问题有很多新技术，如无线充电、柔性电池等，但因成本高，暂时无法民用化。我国是人口大国，在经济正处于不断上升的阶段下，人民对生活水平提出了越来越高的要求，以往的生活问题解决方案越来越无法适应城市化的进程。人工抄表是一份效率低，工作量大，十分落后的工作方式。
技术实现思路
本专利技术提出的一种无电源水表无线抄表系统，可解决传统人工抄表效率低，工作量大的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种无电源水表无线抄表系统，包括依次连接的水表数据采集模块、数据传输模块及接收机模块，所述水表数据采集模块设置在水表码盘旁边，还包括自发电模块，所述自发电模块与水表数据采集模块连接；其中，所述自发电模块采用微型水流发电机，设置在水管中；还包括电源管理模块，所述电源管理模块分别与自发电模块、水表数据采集模块及数据传输模块连接；所述水表数据采集模块获取水表数据并同时完成对数据的处理；所述数据传输模块实现数据的无线发射和无线接收；所述接收机模块实现水表数据的接收、存储及显示；所述自发电模块把水流转化到电能，实现系统自产电能。进一步的，所述水表数据采集模块包括光电管传感器模块和数据处理采集器，所述光电传感器模块包括四组光电管，光电管设置在水表码旁边，水表码的码盘上设置过光孔，每组光电管包括五个红外发射管和五个红外接收管。进一步的，所述数据传输模块包括无线发射模块和无线接收模块，数据传输模块采用E32-TTL-100型超低功耗无线串口模块。进一步的，所述数据处理采集器包括采集器最小系统，采集器最小系统采用ATmege8单片机，还包括与ATmege8单片机的RESET端口相连的阻容复位电路和与ATmege8单片机的端口XTAL相连的晶体振荡电路，ATmege8单片机RXD端口与TXD端口分别与无线串口模块相连，所述ATmege8单片机的D端口作为光电管发射控制端，ATmege8单片机的B端口作为光电管接收检测端。进一步的，所述电源管理模块还包括DC-DC升压电路，所述DC-DC升压电路采用XL6009升压型直流电源变换芯片，所述DC-DC升压电路输入电压范围是3-32V，3.7V蓄电池输出的电压作为DC-DC升压模块输入，输出电压根据可变电阻进行调节；端口2由外部电路控制决定芯片的使能，端口3输出一定频率的方波信号，此信号作为外围电路的开关输入信号；电感L起储能作用，D1在端口3输出低电平的条件下截止，电感L与电容C12、R2及R1组成回路放电电路，电感L是在D1导通的情况下向电容充电，D1是在端口3输出高电平时导通，当电容两端电压增加时，芯片输出电压升高，R2与R1组成芯片的负反馈电路，控制输出电压放大倍数，稳定芯片输出电压。进一步的，所述自发电模块采用永磁直流发电机。进一步的，所述接收机模块还包括DS1302时钟模块，AT24C16数据存取模块，LCD12864液晶显示模块和按键模块。进一步的，所述AT24C16数据存取模块用于获取水表数据并进行写入和读取，内置2048个8位数据存储区，数据容量为16K。进一步的，所述按键模块包括六个独立按键，不同编号按键对应ATmege8单片机不同I/O端口。本专利技术通过微型永磁式直流发电机将水流能转换为可供系统使用的电能，这样不仅弥补电子水表供电问题或电池故障引起的计量误差，同时也大大降低了电子水表的后期维护工作。电子电路部分采用字轮编码的方式，通过对机械码盘相对位置编码的方式取得水表数据。该方案内置计算机芯片，电路复杂度低，无须外部供电，稳定性高，兼容性好，可以方便的适用于任何场所。本专利技术将大大降低人力工作量，提高抄表效率，节约水资源。同时，无线抄表系统的普及，也满足了人们对公共服务部门方便简单的要求，也有利于公共服务部门节约开支，节省人力，提高工作效率。由上述技术方案可知，本专利技术的无电源水表无线抄表系统具有以下有益效果：本专利技术所要研究的内容是利用电子电路实现水表数据的采集，处理，传输和管理。该本专利技术涉及到电子测量技术、数字信号处理技术、计算机数据管理技术、无线数据传输技术。本专利技术的创新点如下：(1)系统无需外部供电，由水流通过微型永磁式直流发电机产生系统所需的电能；(2)基于ATmega8超低功耗单片机，采用光电管电子电路读取水表码盘数字对应的水表数据；(3)水表数据无线传输，抄表人员只需在水表附近通过接收机设备便可获取水表数据当前值以及历史值；(4)水表数据自动录入管理系统，无需人工繁琐录入。附图说明图1本专利技术系统整体设计图；图2是本专利技术的系统整体结构框图；图3是本专利技术水表数据采集器最小系统外围电路；图4是本专利技术光电管设计电路连接图；图5是本专利技术串口模块端口与单片机电气相连电路图；图6是本专利技术DC-DC升压电路；图7是本专利技术接收机核心外部电路；图8是本专利技术LCD12864外围引脚；图9是本专利技术AT24C16外围电路；图10是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无电源水表无线抄表系统，包括依次连接的水表数据采集模块、数据传输模块及接收机模块，所述水表数据采集模块设置在水表码盘旁边，其特征在于：还包括自发电模块，所述自发电模块与水表数据采集模块连接；其中，所述自发电模块采用微型水流发电机，设置在水管中；还包括电源管理模块，所述电源管理模块分别与自发电模块、水表数据采集模块及数据传输模块连接；所述水表数据采集模块获取水表数据并同时完成对数据的处理；所述数据传输模块实现数据的无线发射和无线接收；所述接收机模块实现水表数据的接收、存储及显示；所述自发电模块把水流转化到电能，实现系统自产电能。

【技术特征摘要】
1.一种无电源水表无线抄表系统，包括依次连接的水表数据采集模块、数据传输模块及接收机模块，所述水表数据采集模块设置在水表码盘旁边，其特征在于：还包括自发电模块，所述自发电模块与水表数据采集模块连接；其中，所述自发电模块采用微型水流发电机，设置在水管中；还包括电源管理模块，所述电源管理模块分别与自发电模块、水表数据采集模块及数据传输模块连接；所述水表数据采集模块获取水表数据并同时完成对数据的处理；所述数据传输模块实现数据的无线发射和无线接收；所述接收机模块实现水表数据的接收、存储及显示；所述自发电模块把水流转化到电能，实现系统自产电能。2.根据权利要求1所述的无电源水表无线抄表系统，其特征在于：所述水表数据采集模块包括光电管传感器模块和数据处理采集器，所述光电传感器模块包括四组光电管，光电管设置在水表码旁边，水表码的码盘上设置过光孔，每组光电管包括五个红外发射管和五个红外接收管。3.根据权利要求2所述的无电源水表无线抄表系统，其特征在于：所述数据传输模块包括无线发射模块和无线接收模块，数据传输模块采用E32-TTL-100型超低功耗无线串口模块。4.根据权利要求3所述的无电源水表无线抄表系统，其特征在于：所述数据处理采集器包括采集器最小系统，采集器最...

【专利技术属性】
技术研发人员：高先和，石朝毅，卢军，周泽华，顾涓涓，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34