專利名稱：基于水表無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)據(jù)發(fā)射裝置及降低其功耗的方法，特別是涉及用于遠(yuǎn)程無線抄
表的低功耗數(shù)據(jù)發(fā)射裝置及其降低功耗的方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化不斷推進(jìn)和自動化技術(shù)的發(fā)展，水表的抄表方式已經(jīng)基本由自動抄表 方式替代了人工抄表。無線遠(yuǎn)傳抄表技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)自動抄表的主要方式。現(xiàn)有無線遠(yuǎn)程 抄表主要采用以下兩種方式第一，GPRS采集器抄表方式，即將水表產(chǎn)生的脈沖信號通過 信號線傳給GPRS抄表采集器，GPRS抄表采集器通過無線方式將數(shù)據(jù)上傳給管理中心。第 二，RF射頻傳輸+手持機(jī)的數(shù)據(jù)采集方式，即將采集到的水表數(shù)據(jù)存儲至RF發(fā)射機(jī)，由抄表 人員定期持手持機(jī)到水表附近接收水表數(shù)據(jù)并借助該手持機(jī)將水表數(shù)據(jù)發(fā)送給管理中心。 對于大多安裝于野外的大口徑水表，上述兩種方式還存在以下的缺陷和不足之處 1.對于RF射頻傳輸+手持機(jī)的數(shù)據(jù)采集方式，所述RF射頻發(fā)射機(jī)在通信距離上 受到限制，所述手持機(jī)通常需要在100米左右范圍內(nèi)接收數(shù)據(jù)。由于的大口徑水表多安裝 于野外，位置分散，抄表時需要抄表人員持手持機(jī)到所述大口徑水表的附近抄取，達(dá)不到自 動抄表的目的，增加了抄表成本； 2.所述GPRS采集器需要220V市電長期供電，而大口徑水表多安裝在野外，且每只 表相對位置分散，這就使電源布線施工難度大，不適于供水企業(yè)大面積的應(yīng)用；如果使用電 池供電，由于功耗問題沒有解決，使抄表系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降；因此，現(xiàn)在市供電GPRS采集器 的抄表方式更多的被使用在用水企業(yè)自身，其水表集中安裝在廠區(qū)內(nèi)，以此用來監(jiān)督用水 情況，范圍不超過10平方公里。 因此，無線抄表領(lǐng)域需要一種適合大口徑水表的低功耗遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出基于大口徑 水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗讀取發(fā)射裝置以及令該裝置實現(xiàn)低功耗運(yùn)行的方法，從而 使穩(wěn)定地電池供電成為可能，提高了自動抄表效率。 本實用新型解決所述技術(shù)問題還可以通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn) 設(shè)計、制造一種基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置， 所述大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)包括大口徑水表、為每個大口徑水表各自配備的數(shù)據(jù)讀 取發(fā)射裝置和數(shù)據(jù)接收裝置，以及匯集管理各大口徑水表的讀取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理設(shè)備；所 有數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置和數(shù)據(jù)接收裝置通過基于移動通信的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)讀 取發(fā)射裝置包括微處理器MCU以及分別與該微處理器MCU電連接的接口模塊、時鐘模塊、基 于移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射模塊和電源模塊。尤其是，所述電源模塊設(shè)置有與所述微處理 器MCU、接口模塊和時鐘模塊電連接的微型電池，以及與所述無線發(fā)射模塊電連接的主電源 電池；所述微處理器MCU控制將所述電源模塊的輸出電源僅采用微型電池或者同時采用微型電池和主電源電池，也就是，使微處理器MCU在讀取和存儲水表數(shù)據(jù)時工作于低功耗狀 態(tài)，所述微型電池作為電源模塊的輸出電源；使微處理器MCU在發(fā)送水表數(shù)據(jù)時處于正常 工作狀態(tài)，所述微型電池和主電源電池作為電源模塊的輸出電源。 所述電源模塊還包括受控常閉開關(guān)和受控常開開關(guān)；所述受控常閉開關(guān)一端電連 接微處理器MCU、接口模塊和時鐘模塊，另一端電連接微型電池；所述受控常開開關(guān)一端電 連接無線發(fā)射模塊，另一端電連接主電源電池；所述受控常閉開關(guān)和受控常開開關(guān)從微處 理器MCU接收控制信號。 所述接口模塊通過增設(shè)在大口徑水表中的或者該大口徑水表自身設(shè)置的傳感器
讀取水表數(shù)據(jù)。所述傳感器是干簧管感應(yīng)器。所述接口模塊是485接口模塊 所述無線發(fā)射模塊包括基于移動通信的用戶識別模塊SIM卡和讀取該用戶識別
模塊SIM卡的讀卡子模塊。 同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型"基于水表無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射 裝置"的技術(shù)效果在于 在不同的工作狀態(tài)下提供相應(yīng)的供電方式，僅僅在需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，才啟用 高功耗的基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射模塊，而在其它時段停止對無線發(fā)射模塊供電并確 保其它模塊在低功耗狀態(tài)下工作，大大提高了對電能利用率，使所述數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置能 夠長期穩(wěn)定工作，從而使該數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置完全適應(yīng)所述大口徑水表。

圖1是本實用新型所述大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的連接示意圖； 圖2是本實用新型優(yōu)選實施例所述數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200通過傳感器500連接大 口徑水表100的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖所示優(yōu)選實施例作進(jìn)一步詳述。 本實用新型提出一種基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射 裝置，如圖1所示，所述大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)包括大口徑水表100、為每個大口徑 水表各自配備的數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200和數(shù)據(jù)接收裝置300，以及匯集管理各大口徑水表 的讀取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理設(shè)備400 ;所有數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200和數(shù)據(jù)接收裝置300通過基 于移動通信的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。如圖2所示，所述數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200包括微處理器 MCU 210以及分別與該微處理器MCU 210電連接的接口模塊220、時鐘模塊230、基于移動通 信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射模塊240和電源模塊250。所述電源模塊250設(shè)置有與所述微處理器MCU 210、接口模塊220和時鐘模塊230電連接的微型電池251，以及與所述無線發(fā)射模塊240的 所有模塊都電連接的主電源電池252。所述微處理器MCU210控制將所述電源模塊250的輸 出電源僅采用微型電池251或者同時采用微型電池251和主電源電池252，也就是，使微處 理器MCU 210在讀取和存儲水表數(shù)據(jù)時工作于低功耗狀態(tài)，所述微型電池251作為電源模 塊250的輸出電源；使微處理器MCU210在發(fā)送水表數(shù)據(jù)時處于正常工作狀態(tài)，所述微型電 池251和主電源電池252作為電源模塊250的輸出電源。本實用新型優(yōu)選實施例中，所述微處理器MCU210采用宏晶STC-12LE5A32S2，所述大口徑水表采用德國邁內(nèi)克公司H.MEINECKEAG的渦輪式計量水表WPD，所述接口模塊220 通過大口徑水表100自身設(shè)置的傳感器500讀取水表數(shù)據(jù)，當(dāng)然，對于沒有設(shè)置傳感器的 大口徑水表，所述接口模塊220也可以通過為大口徑水表100另行設(shè)置的傳感器300采集 水表數(shù)據(jù)。本實用新型優(yōu)選實施例，所述接口模塊220是485接口模塊，所述傳感器500 是干簧管感應(yīng)器。如圖2所示，所述無線發(fā)射模塊240包括基于移動通信的用戶識別模 ±央Subscriberldentity Module卡241，即SIM卡241，以及讀取該用戶識別模i央SM卡的 讀卡子模塊242。即所述無線發(fā)射模塊240是基于移動通信Global System for Mobile Communications無線網(wǎng)絡(luò)，即GSM無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 本實用新型優(yōu)選實施例，如圖2所示，所述電源模塊250還包括受控常閉開關(guān)Kl 和受控常開開關(guān)K2 ;所述受控常閉開關(guān)K1 一端電連接微處理器MCU210、接口模塊220和 時鐘模塊230，另 一端電連接微型電池251 ;所述受控常開開關(guān)K2 —端電連接微處理器 MCU210、接口模塊220、時鐘模塊230和無線發(fā)射模塊240，另一端電連接主電源電池252 ; 所述受控常閉開關(guān)K1和受控常開開關(guān)K2從微處理器MCU210接收控制信號。上述結(jié)構(gòu)使 數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200在開機(jī)時就處于低功耗狀態(tài)，只有在特殊情況下，即用無線發(fā)射模 塊240發(fā)送數(shù)據(jù)時，在微處理器MCU210的動作信號下，斷開受控常閉開關(guān)K1，閉合受控常開 開關(guān)K2，接通所述無線發(fā)射模塊240，使數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200處于正常工作狀態(tài)；在水表 數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，在微處理器MCU210的取消動作信號，閉合受控常閉開關(guān)K1，斷開受控常 開開關(guān)K2，斷開所述無線發(fā)射模塊240，使數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200重新處于低功耗狀態(tài)。 以上是所述受控常閉開關(guān)Kl和受控常開開關(guān)K2是一種硬件實現(xiàn)形式，實際應(yīng)用 中，所述開關(guān)K1、 K2不僅可以是實實在在存在的受控開關(guān)，還可以是任何能夠?qū)崿F(xiàn)所述微 處理器MCU 210對微型電池251和主電源電池252切換控制的硬件或者軟件。 本實用新型對電源模塊250做出特殊設(shè)計，使其在微處理器MCU210的控制協(xié)調(diào)下 只在需要啟用所述高功耗的無線發(fā)射模塊240的情況下才使用主電源電池252，而在其它 時間關(guān)閉無線發(fā)射模塊240，保持低功耗狀態(tài)，使用微型電池251。所述微型電池251和主 電源電池252包括一次電池和可重復(fù)使用的充電電池。 由上述技術(shù)內(nèi)容，還可以提出一種基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)令數(shù)據(jù)讀取 發(fā)射裝置低功耗運(yùn)行的方法，如圖1所示，所述大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)包括大口徑 水表100、為每個大口徑水表各自配備的數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200和數(shù)據(jù)接收裝置300，以及 匯集管理各大口徑水表的讀取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理設(shè)備400 ;所有數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200和數(shù) 據(jù)接收裝置300通過基于移動通信的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200包括 微處理器MCU210以及分別與該微處理器MCU210電連接的接口模塊220、時鐘模塊230、基 于移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射模塊240和電源模塊250。所述方法包括如下步驟 A.在所述電源模塊250中設(shè)置維持接口模塊220、時鐘模塊230和低功耗狀態(tài)的 所述微處理器MCU 210工作的微型電池251和使所述數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200的所有模塊都 正常工作的主電源電池252，而且所述微型電池251和主電源電池252的切換受微處理器 MCU 210控制； B.為微處理器MCU 210設(shè)置N個數(shù)據(jù)讀取中斷時間和發(fā)送數(shù)據(jù)中斷時間，所述發(fā)
送數(shù)據(jù)中斷時間應(yīng)當(dāng)設(shè)置在最后一個數(shù)據(jù)讀取中斷時間之后，其中N《24 ; C.設(shè)置數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置200，在開機(jī)時選擇所述微型電池251作為電源模塊250的輸出電源，同時使所述微處理器MCU 210在開機(jī)時處于低功耗工作狀態(tài)； D.在每個數(shù)據(jù)讀取中斷時間，所述微處理器MCU210通過接口模塊220讀取水表數(shù)
據(jù)并存儲； E.在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中斷時間，所述微處理器MCU 210切換所述電源模塊250，使主 電源電池251成為所述電源模塊250的輸出電源，同時所述微處理器MCU 210轉(zhuǎn)換為正常 工作狀態(tài)； F.所述無線發(fā)射模塊240發(fā)送步驟D所述被存儲的水表數(shù)據(jù)； G.所述微處理器MCU 210切換所述電源模塊250，使所述微型電池251作為電源
模塊250的輸出電源，同時，所述微處理器MCU210轉(zhuǎn)換為低功耗工作狀態(tài)；循環(huán)執(zhí)行步驟D至G。 所述微處理器MCU 210的低功耗狀態(tài)是指所需電能能夠維持該微處理器MCU 210
完成根據(jù)時鐘芯片230計時和通過接口模塊220讀取水表數(shù)據(jù)并存儲的狀態(tài)。 —般情況下，所述數(shù)據(jù)管理設(shè)備400只需要一天收集一次水表數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計管
理，因此，所述步驟B中，從第一個數(shù)據(jù)讀取中斷時間至發(fā)送數(shù)據(jù)中斷時間的時間間隔應(yīng)當(dāng)
不小于24小時，以達(dá)到盡量維持低功耗工作狀態(tài)的目的。 如上所述，所述步驟D中，接口模塊220通過增設(shè)在大口徑水表內(nèi)的或者為大口徑 水表自身設(shè)置的傳感器500采集水表數(shù)據(jù)，進(jìn)而所述微處理器MCU 210讀取水表數(shù)據(jù)并存 儲。 對于本實用新型優(yōu)選實施例，針對移動通信GSM無線網(wǎng)絡(luò)，所述步驟F還具體包括 如下分步驟 Fl.尋找移動通信網(wǎng)絡(luò)，檢測用戶識別模塊SIM卡狀態(tài)； F2.將數(shù)據(jù)發(fā)送失敗次數(shù)X置0 ; F3.發(fā)送步驟D所述被存儲的水表數(shù)據(jù)， F4.檢測所述水表數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功； F5.接收到水表數(shù)據(jù)發(fā)送成功的反饋信息，執(zhí)行步驟F8 ; F6.接收到水表數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的反饋信息，所述數(shù)據(jù)發(fā)送失敗次數(shù)X加1 ; F7.如果X < 3，執(zhí)行步驟F3 ;否則執(zhí)行步驟F8 ; F8.完成水表數(shù)據(jù)的無線發(fā)送。 本實用新型的技術(shù)方案在不同的工作狀態(tài)下提供相應(yīng)的供電方式，僅僅在需要發(fā) 送數(shù)據(jù)的時候，才啟用高功耗的基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射模塊，而在其它時段停止對 無線發(fā)射模塊供電并確保其它模塊在低功耗狀態(tài)下工作，大大提高了對電能利用率，使所 述數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置能夠長期穩(wěn)定工作，從而使電池供電的數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置完全適用于 所述大口徑水表。
權(quán)利要求一種基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置，所述大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)包括大口徑水表(100)、為每個大口徑水表各自配備的數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置(200)和數(shù)據(jù)接收裝置(300)，以及匯集管理各大口徑水表的讀取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理設(shè)備(400)；所有數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置(200)和數(shù)據(jù)接收裝置(300)通過基于移動通信的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置(200)包括微處理器MCU(210)以及分別與該微處理器MCU(210)電連接的接口模塊(220)、時鐘模塊(230)、基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射模塊(240)和電源模塊(250)；其特征在于所述電源模塊(250)設(shè)置有與所述微處理器MCU(210)、接口模塊(220)和時鐘模塊(230)電連接的微型電池(251)，以及與所述無線發(fā)射模塊(240)電連接的主電源電池(252)；所述微處理器MCU(210)控制將所述電源模塊(250)的輸出電源僅采用微型電池(251)或者同時采用微型電池(251)和主電源電池(252)，也就是，使微處理器MCU(210)在讀取和存儲水表數(shù)據(jù)時工作于低功耗狀態(tài)，所述微型電池(251)作為電源模塊(250)的輸出電源；使微處理器MCU(210)在發(fā)送水表數(shù)據(jù)時處于正常工作狀態(tài)，所述微型電池(251)和主電源電池(252)一起作為電源模塊(250)的輸出電源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射 裝置，其特征在于所述電源模塊(250)還包括受控常閉開關(guān)(Kl)和受控常開開關(guān)(K2);所述受控常閉 開關(guān)(Kl) 一端電連接微處理器MCU(210)、接口模塊(220)和時鐘模塊(230)，另一端電連 接微型電池(251);所述受控常開開關(guān)(K2) —端電連接無線發(fā)射模塊(240)，另一端電連接 主電源電池(252);所述受控常閉開關(guān)(Kl)和受控常開開關(guān)(K2)從微處理器MCU(210)接 收控制信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射 裝置，其特征在于所述接口模塊(220)通過增設(shè)在大口徑水表中的或者該大口徑水表自身設(shè)置的傳感 器(500)讀取水表數(shù)據(jù)。
4 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射 裝置，其特征在于所述傳感器(500)是干簧管感應(yīng)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取 發(fā)射裝置，其特征在于所述接口模塊(220)是485接口模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射 裝置，其特征在于所述無線發(fā)射模塊(240)包括基于移動通信的用戶識別模塊SIM卡(241)和讀取該用 戶識別模塊SIM卡的讀卡子模塊(242)。
專利摘要本實用新型涉及一種基于大口徑水表遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的低功耗數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置，包括微處理器MCU(210)、接口模塊(220)、時鐘模塊(230)、無線發(fā)射模塊(240)和電源模塊(250)；所述電源模塊(250)設(shè)置有與所述微處理器MCU(210)、接口模塊(220)和時鐘模塊(230)電連接的微型電池(251)，以及與所述無線發(fā)射模塊(240)電連接的主電源電池(252)；所述微處理器MCU(210)控制將所述電源模塊(250)的輸出電源僅采用微型電池(251)或者同時采用微型電池(251)和主電源電池(252)。本實用新型通過微處理器MCU(210)控制切換電源模塊(250)的輸出電源，從而解決了在以電池作為供電電源情況下，所述數(shù)據(jù)讀取發(fā)射裝置(200)的還能夠長期穩(wěn)定工作的問題。
文檔編號H02J7/00GK201477731SQ20092020452
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者劉清波, 李沖, 李怡凡, 田野 申請人:深圳市興源鼎新科技有限公司