一种智能水表电池容量监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种智能水表电池容量监测方法及装置，首先判断智能水表是否有开关阀动作发生；如果有开关阀动作产生，则延迟时间T后再采集电池的输出电压；如果没有开关阀动作产生，则直接采集电池的输出电压；然后对采集的电压数据经过运算处理后与报警电压进行比较，若低于一级报警电压，发出报警信息；若低于二级报警电压，发出关阀指令。解决了因水表“电量不足”的现象，造成阀门误动作，给用户和用水管理部门带来诸多不便的问题。本发明专利技术所提出的电池容量监测方法及软、硬件实现方法，具有较强的可移植性，可广泛应用于除智能水水表以外的采用锂‑氩电池供电的电子设备的电池容量监测与控制。

【技术实现步骤摘要】
一种智能水表电池容量监测方法及装置
本专利技术涉及一种智能水表电池容量监测方法及装置。
技术介绍
由于具有高比能量、低放电电流和长贮存寿命等优点，柱式锂-亚硫酰氯电池(以下简称锂-氩电池)被广泛应用于智能水表中为控制机构、水表阀门执行机构提供能量。以常用的ER18505M功率型锂-氩电池为例，其直径为18mm，高度为50mm，容量为3500mAh，最大持续放电电流为500mA。以此计算该电池至少能满足水表10年的正常运行(国家相关标准规定水表的更换周期为6年)。然而由于水表的安装、使用环境与理论计算条件大相径庭，部分水表往往在6年以内就出现“电量不足”的现象，造成阀门误动作，给用户和用水管理部门带来诸多不便。尤其是目前大部分阶梯水价水表中还安装有同系列不同型号的备用电池(用于保证时钟的连续运行)，一旦电池出现故障，可直接造成贸易结算过程中的经济纠纷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能水表电池容量监测方法及装置，解决因水表“电量不足”的现象，造成阀门误动作，给用户和用水管理部门带来诸多不便的问题。本专利技术通过分析水表电池实际使用寿命与理论使用寿命的偏差现象，得出出现该现象的原因主要是缺乏对锂-氩电池开路及带载特性曲线的深入了解、缺乏对水表阀门执行机构负载特性的研究及缺乏有效的电池容量检测方法；现有技术中，大部分水表厂家对锂-氩电池的特性曲线仅停留在其空载特性曲线，即其开路电压与使用时间或其内阻的关系，在缺乏对特定负载下电池输出电压特性曲线研究的情况下，对电池容量的估计可靠性不高，很容易造成阀门误动作。本专利技术的技术解决方案是提供一种智能水表电池容量监测方法，包括以下步骤：S1：采集水表阀门执行机构中限位开关信息，判断智能水表是否有开关阀动作发生；S2：如果有开关阀动作产生，则延迟时间T后再采集电池的输出电压；如果没有开关阀动作产生，则直接采集电池的输出电压；S3：对步骤S2采集的电压数据经过运算处理后与预先设置的一级报警电压进行比较，若当前的电压低于一级报警电压时，发出报警信息；并与二级报警电压进行比较，若当前电压低于二级报警电压，发出关阀指令。进一步地，为了防止因水表长期不用或水表阀门长期不动作带来的锂-氩电池“滞后效应”，致使采集到的电压与实际电压不符，导致误判的问题出现，本专利技术还包括防止电池钝化的步骤：每经过时间T1(具体为10天到15天)后，通过电阻对电池进行大电流放电的步骤。进一步地，步骤S2中延迟时间T根据实验获取的电池两端直接给水表阀门执行机构供电时其输出电压随时间变化曲线获得。进一步地，延迟时间T为1-3秒进一步地，一级报警电压与二级报警电压根据实验获取的电池在不同负载下的电压特性曲线获得。进一步地，一级报警电压为(2.9～3.0)V，二级报警电压为(2.75～2.85)V。本专利技术还提供一种实现上述方法的智能水表电池容量监测装置，其特殊之处在于：包括电阻R1、R2、R3、单刀双掷开关及主控制器；上述主控制器内集成第一定时器、第二定时器；电阻R1的一端接待检电池正极，另一端接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接待检电池的负极；电阻R1、R2之间为电池电压采集端；单刀双掷开关设置在电池正极与水表阀门执行机构之间，单刀双掷开关的输入端接待检电池正极，单刀双掷开关的第一输出端d1接水表阀门执行机构，单刀双掷开关的第二输出端d2通过电阻R3接待检电池负极；主控制器中存储计算机程序，计算机程序运行时，执行以下步骤：防止钝化过程：S1：启动第一定时器；S2：第一定时器中断后，给单刀双掷的程控开关发出指令，将程控开关打到d2上，通过电阻R3对电池进行大电流放电；S3：放电结束后，重复步骤S1至S2；电压采集过程：A1：采集水表阀门执行机构中限位开关信息，判断是否有开关阀动作发生，如果有开关阀动作产生，立即启动第二定时器；A2：第二定时器中断后，采集电池输出电压；A3：对步骤A2采集的电压数据经过运算处理后与预先设置的一级报警电压进行比较，若当前的电压低于一级报警电压时，发出报警信息；并与二级报警电压进行比较，若当前电压低于二级报警电压，发出关阀指令。进一步地，第二定时器的时间为1-3秒。进一步地，一级报警电压介于(2.9～3.0)V，二级报警电压介于(2.75～2.85)V。进一步地，第一定时器的时间为10-15天。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过研究电池在一般情况和特定负载下的特性曲线，得出电池容量与其输出电压的规律，基于该规律提出通过监测电池输出电压而判断电池容量的方法，避开在开关阀期间采集电压，检测准确性和可靠性高。2、本专利技术通过对电池进行短时间、大电流放电，防止电池钝化，导致采集的电压不准的问题出现。3、本专利技术通过充分利用水表控制器CPU现有片内资源，以极低的成本实准确、可靠地完成电池电压采集，可大幅度提高产品的性价比。4、本专利技术所提出的电池容量监测方法及软、硬件实现方法，具有较强的可移植性，可广泛应用于除智能水水表以外的采用锂-氩电池供电的电子设备的电池容量监测与控制。附图说明图1a为实施例一试验电路示意图；图1b为实施例一中电池在带载情况下的电压特性曲线示意图；图2a为实施例二试验电路示意图；图2b为实施例二中电池在带载情况下的电压特性曲线示意图；图2c为实施例二中开关阀起始和终止瞬间电池电压的特性曲线。图3为实施例四电池容量监测装置的硬件原理图；图4为实施三中电池容量检测的方法流程图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步地描述。实施例一本实施例研究了电池在不同负载下的电压特性曲线，即用不同的阻值的电阻作为负载，观察电池在不同的放电电流下，输出电压随时间的变化关系，获得一级报警电压与二级报警电压。如图1a所示，选取R1＝8.2Ω，R2＝33Ω，R3＝680Ω，R4＝3.6kΩ，R5＝36kΩ，通过开关S1～S5将不同阻值的电阻接入电池两端，并用高精度记录式电压表每隔一定时间采样并记录一次电池的输出电压。将电压表采集、记录的数据绘制成电压-时间特性曲线，如图1b所示。由图可知：(1)在电池电量耗尽之前，无论负载大小，其输出电压均稳定在某一特定的电压值，正是这一特点，锂-氩电池才被广泛用于各种电子产品中。(2)在不同的负载下，电池的输出电压不同，其使用寿命也不相同，即负载越大(放电电流越小)其输出电压越高，使用寿命也越长。(3)即便是在负载电流最大的情况下(外接8.2Ω电阻，回路电流达到400mA)，电池在其电量耗尽之前，也能稳定在3V以上，这对于额定工作电压为3V的水表阀门执行机构以及额定工作电压为(1.8～3.3V)的控制器来说，其可靠性是毋庸置疑的。实施例二本实施例研究了电池在特定负载下的电压特性曲线，即用水表阀门执行机构作为负载，分析电池两端直接给水表阀门执行机构供电时其输出电压随时间变化的曲线，获得水表开关阀动作时间。如图2b所示，电池两端直接给水表阀门执行机构这一特定负载供电时其输出电压随时间变化的曲线。由图可知，在水表阀门不动作或在开、关阀过程的中间时段内，其输出电压为一恒定值(不同之处在于阀门动作之后负载变大，输出电压有所下降)，这与图1b中不同负载情况下的特性是一致的。从图2b中还可以发现：在水表阀门不停动作的情况下，电池的输出电压是周期性的会出现一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能水表电池容量监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集水表阀门执行机构中限位开关信息，判断智能水表是否有开关阀动作发生；S2：如果有开关阀动作产生，则延迟时间T后再采集电池的输出电压；如果没有开关阀动作产生，则直接采集电池的输出电压；S3：对步骤S2采集的电压数据经过运算处理后与预先设置的一级报警电压进行比较，若当前的电压低于一级报警电压时，发出报警信息；并与二级报警电压进行比较，若当前电压低于二级报警电压，发出关阀指令。

【技术特征摘要】
1.一种智能水表电池容量监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集水表阀门执行机构中限位开关信息，判断智能水表是否有开关阀动作发生；S2：如果有开关阀动作产生，则延迟时间T后再采集电池的输出电压；如果没有开关阀动作产生，则直接采集电池的输出电压；S3：对步骤S2采集的电压数据经过运算处理后与预先设置的一级报警电压进行比较，若当前的电压低于一级报警电压时，发出报警信息；并与二级报警电压进行比较，若当前电压低于二级报警电压，发出关阀指令。2.根据权利要求1所述的智能水表电池容量监测方法，其特征在于，还包括防止电池钝化的步骤：每经过时间T1后，通过电阻对电池进行大电流放电的步骤。3.根据权利要求1所述的智能水表电池容量监测方法，其特征在于：步骤S2中延迟时间T根据电池两端直接给水表阀门执行机构供电时其输出电压随时间变化的曲线获得。4.根据权利要求3所述的智能水表电池容量监测方法，其特征在于：延迟时间T为1-3秒。5.根据权利要求3所述的智能水表电池容量监测方法，其特征在于：一级报警电压与二级报警电压根据电池在不同负载下的电压特性曲线获得。6.根据权利要求5所述的智能水表电池容量监测方法，其特征在于：一级报警电压为(2.9～3.0)V，二级报警电压为(2.75～2.85)V。7.一种实现权利要求2-6任一方法的智能水表电池容量监测装置，其特征在于：包括电阻R1、R2、R3、单刀双掷开关及主控制器；所述主控制器内集成第一定时器、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：白伟，邓鹏波，黄建明，张明达，张琪，李玉，
申请(专利权)人：西安航天计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61