专利名称：多功能计量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种计量装置，特别涉及的是一种将多种功能单元进 行整合的计量装置。
背景技术：
随着经济的发展，国民经济各个领域对各种资源特别是能源的依赖性不断 提高，为了计量能源消耗的数量，各种计量设备应运而生，如对电力消耗的计 量采取电能计量表，对水、对煤气消耗的计量采取水表和气表，目前来看如何 对计量现场实现有效的管理，已经成为计量领域不断创新的 一个热点方向。
对于现有的计量设备而言主要是各种表计，但是经过多年的用电管理实践
发现仍然存在以下缺陷；
一方面，由于计量装置生产厂家繁多，生产产品规格的不同，因此在电力 部门用电现场很难实现功能要求标准的统一，从而各自为政，往往具有几个单 一功能，从很大程度上很难满足用电管理部门对精细化管理的实际需要。
另一方面，现在由于对电、水和气三种计量对象采用分散计量的方式，从 而带来了不便和成本的提高，目前一直没有很好的解决。
鉴于上述的种种缺陷，本实用新型创作者，经过长时间的研究和实践，终 于获得了本创作。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种多功能计量装置，用以克服上述缺陷。 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种多功能计量 装置，其包括一电路基板，在所述的电路基板上设置有 一内部处理单元；
至少一计量单元，用以获取至少一指定计量对象的用量数据，所述的计量 对象为水、电或气；至少一功能扩展单元，用以根据用户需要，针对所述的计量单元获得的用 量数据进行指定的动作处理和/或根据预设的控制命令对所述的计量对象进行 指定动作处理；
一内部通信单元，其将上述的计量单元和功能扩展单元分别与所述的内部 处理子单元相连接，通过所述的内部处理单元实现所述的计量单元以及功能扩
展单元之间的数据交互，以及对整个计量装置中数据和控制命令的调度；
较佳的，所述的内部处理单元具有一程序调试接口 ，用以向所述的内部处
理单元下载程序和进行调试；
较佳的，所述的计量对象为水、电或气；
较佳的，所述的功能扩展单元分别具有独立的处理器或仅通过复用内部处 理单元对相关数据进行处理和运算； 较佳的，所述的计量单元包括
一用量信号采集子单元，将侦测到所述的计量对象的消耗量转化为脉冲信 号输出；
计量单元数据处理子单元，其为一处理器，接收所述的脉冲信号，将其转 换为用量数据；并通过一数据输出接口与所述的内部通信单元进行通信；
较佳的，所述的功能扩展单元为一费用综合处理单元，其包括
一读卡子单元，获取存储在指定介质中的预付用量值；
一预付费功能处理子单元，其为一处理器，将获得的所述预付用量值与所 述的计量单元获得的用量值比对，实时确认剩余的可用余量，并在余量低于某 一阈值时，通过其数据输出接口向所述的内部通信单元发出 一命令信号；
较佳的，所述的功能扩展单元为一防窃开封单元，其包括
一动封或开锁检测子单元，所述的计量装置的局部或全部设置在一盒体内， 并进行封装，当启动封装或开锁时产生一动封信号；
一动封或开锁处理单元，其为一处理器，获得所述的动封或开锁信号，判 断是否为非法开启，在确认非法开启时，通过数据输出接口向所述的内部通信 单元发出一命令信号；
较佳的，所述的功能扩展单元为一切断计量对象供应单元，其包括
一阻隔机构，设置在计量对象供应的路径上；
一触发子单元，其通过数据输出接口接收所述的主处理器发出一命令信号， 触发所述的阻隔机构产生切断或恢复动作；较佳的，所述的阻隔机构为继电器或断路器； 4支佳的，所述的阻隔才几构为电动阀门或电；兹阀；
较佳的，所述的功能扩展单元为一通信单元，根据所述的内部处理单元中 预先设定的程序，其通过数据输出接口将所述的计量装置的状态信息以及数据 发送给远程接收设备；同时接收远程设备的控制命令并发送给所述的主处理器；
较佳的，还包括 一存储功能子单元，其对所述各单元处理器的状态信息 以及数据进行存储；
较佳的，所述的功能扩展单元为一显示功能单元，其通过数据输出接口与 所述的内部通信单元相连接，用以显示所述的计量装置中各单元状态信息以及 数据，所述的信息和数据为各单元中存储子单元提供；
较佳的，所述的计量装置为一体式结构，设置在统一的电路板上或是盒体
内；
较佳的，所述的计量装置为分体式结构，设置在不同的电路板上或是不同 盒体内。
与现有技术比较本实用新型所具有的有益效果在于，
一方面，克服了生产厂家繁多，生产产品规格的不同的缺陷，整合了多种 计量领域所需要的功能，从很大程度上满足能源管理部门对精细化管理的实际 需要。
另一方面，克服了现在对电、水和气三种计量对象采用分散计量带来的不 便和过高成本，从而达到了集约化管理的目的。
图U为本实用新型多功能计量装置实施例一的功能框图； 图1B为本实用新型多功能计量装置实施例二的功能框图； 图2A为本实用新型多功能计量装置电路第一部分示意图； 图2B为本实询新型多功能计量装置电路第二分示意图； 图2C为本实用新型多功能计量装置电路第三部分示意图； 图2D为本实用新型多功能计量装置电路第四部分示意图； 图2E为本实用新型多功能计量装置电路第五部分示意图； 图2F为本实用新型多功能计量装置电路第六部分示意图； 图3A为本实用新型多功能计量装置实施例一的结构示意图；图3B为本实用新型多功能计量装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的 说明。
请参阅图1A所示，其为本实用新型多功能计量装置实施例一的功能框图； 这一功能框图对应的结构是为电力管理部门提供的电力计,装置，因而由于计 量对象的确定性其必然具有至少一个电力计量单元21.... 2n,这描述的是单一计 量对象的计量模式，其所体现的结合后的连接关系为以一主处理器1为核心， 所述的主处理器1为整个计量装置的控制核心，其实际上通过所述的内部通信 单元和其他功能单元进行物理结构上的结合和数据的交互，在所述的主处理器1 中储存有所述的整个计量装置的运行程序，并通过所述的内部处理单元进行调 度；还包括 一电源单元4，为上述各单元提供电力供应。
上述都是形成本实用新型多功能计量装置中电力计量的必要组成单元，为 了实现其他功能还需要若干功能扩展单元，这些功能扩展单元可以是费用综 合处理单元31，其用以获取预付费数据，并将其传输给所述的主处理器1,也 可以通过相应的查询卡，来获取当前状况下的电力计量装置的用电数据以及相 关状态记录；所述的功能扩展单元可以是通信单元34,其采用有线和无线的方 式用以接收远端的控制信号，根据所述的主处理器1中预先设定的程序，其通 过数据输出接口将所述的多功能计量装置的状态信息以及数据发送给远程接收 设备；同时把接收到的远程控制命令发送给所述的主处理器1,从而使所述的主 处理器1向其他单元发出命令指示；其中，所述的电力计量单元21…2n和所述 的扩展功能单元与所述的主处理器1的通过内部通信单元进行数据的交互。
所迷的功能扩展单元还可以是防窃开封或开锁单元32,用以防止可能发生 的盗用计量对象事件的发生， 一般情况下我们会将整个计量装置封装在一个盒 体里，通常情况下你要打开所述的计量装置都要打开相应的封装，对此当外界 启动封装时进行检测，并产生一动封或开锁信号，然后判断是否为非法开启， 在确认非法开启时，通过数据输出接口向所述的主处理器1发出一命令信号， 给所述的主处理器1。
所述的扩展功能单元还可以为一显示功能单元35,其通过数据输出接口与 所述的主处理器1相连接，用以显示所述的多功能计量装置中各单元状态信息所述的功能扩展单元还可以为一切断计量对象供应单元33,其设置在计量 对象供应的路径上，当由于某种原因需要切断向用户供应的计量对象时，则通 过所述的切断计量对象供应单元33接收所述的主处理器1发出一命令信号，触 发阻隔机构产生对所述的路径的切断或恢复动作，这样的处理命令是设有权限 的，并且是一般用户没法处理实现的。
需要说明的是这种多功能计量装置的功能扩展单元，可以根据用户的需要 设置和添加，只要在所述的主处理器1能够和其进行通信和命令驱动就可以， 其结合方式与上同，这里就不再赘述。
请参阅图1B所示，其为本实用新型多功能计量装置实施例二的功能框图； 本实施例描述的重点在于，所述的多功能计量装置不仅对应于电力计量同时也 可以满足对用水和用气的计量；鉴于现在国家对各种资源要求精细化、集约化 管理的要求越来越高，将三种计量对象的计量整合到一起，是满足这种需求的 较佳方案，对于本图而言，其不仅公开了电力计量单元21、用水计量单元22以 及用气计量单元23;这样一个计量装置可以满足多种计量对象的计量需求，同 时一些功能扩展单元，如费用综合处理单元31、防窃开封单元32以及显示功能 单元35都可以使用。
上述介绍了两种实施例下的功能框图，以下针对具体单元的电路关系进行 描述，以作为实施例来支持上述的功能框图和其具有多功能计量装置的原理
首先，请参阅图2A所示，其为本实用新型多功能计量装置电路第一部分示 意图；所述的主处理器MCU，其作为本实用新型多功能计量装置的数据和控制命 令调度处理中心，还包括 一作为内部通信单元的MAX"5串行总线，在所述的 主处理器MCU与一电源输出口 Ll相连接，用以与一电源单元相连接，所述的电 源单元也为各单元包括主处理器1进行供电；所述的内部处理器MCU的一侧设 置有看门狗IC5,用于保证程序安全可靠运行，以及在失电时让存储电路及时保 存单元工作状态或/和数据，同时还包括一时钟电路IC4与所述的内部处理器MCU 相连接，用以为内部处理器MCU的运行状况提供时钟信号；还包括 一个存储 电路IC3,用以对所述的内部处理器MCU的运行状态进行相应的日志记录，以便 将来读取相应的信息，所述的内部处理器MCU具有一程序调试接口 TS，用以向 所述的内部处理器MCU下载程序和进行调试。所述的内部处理器MCU相连接， 还包括一显示接口与所述的显示功能单元相连接，所述的显示功能单元包括至少一组显示屏LED1、 LED2,其与至少一显示驱动器IC6相连接，所述的显示驱 动和所述的主处理器1相连接，当启动显示功能时，所述的主处理器1的内部 处理器MCU将数据发送所述的显示驱动器IC6,用以驱动相应的显示屏上的 LED1、 LED2显示相应的数字，以实现对具体目标数据信息的显示；所述的电源 单元从所述的电力线上相线L和零线N (可以是电源插座)获取电压，经过整流 桥3D1-3D4进行整流处理，整流后的电压进入一稳压电路芯片3IC1处理后输出； 所述的电源单元还包括备用电源BT,用以在停电时作为电源为本实用新型多功 能计量装置供电，其为一充电电源，因此需要一恒流充电电路3IC2，对其进行 充电；所述的处理好的电压由一输出接口通过一电感Ll与所述的主处理器的电 源端相连接，并通过作为内部通信单元的485总线和其他的接口相连接，为其 运行供电。
请参阅图2B所示，其为本实用新型多功能计量装置电路第二部分示意图； 所述的电力计量单元21具有采集端分别从电力线上获取相线L和零线N实时的 电流值和电压值，将采集信号进行稳压滤波处理之后传输给电力计量芯片7IC， 转换为光信号，并通过光电耦合器7IC1转换为脉冲信号，与所述的处理器芯片 MCU7相连接，同样为了保证程序安全可靠运行，所述的处理器MCU7上设置有看 门狗7IC2，还包括 一存储电路7IC3，存储所述的用电量，在停电恢复后用以 恢复计数，或者根据预先设定的程序，每隔一定时间存储相应的用电量，已备 将来提取和查询之用。通过所述的MAX485串行总线与所述的主处理器1进行数 据传输的通信。
正如上面所说的，对于本实用新型多功能计量装置，其不仅可以和电力计 量单元相适用，对于多种介质计量同样适用，请参阅图2C所示，其为本实用新 型多功能计量装置电路第 一部分示意图；所述的水或气体计量单元由于其计量 对象具有流动性，实质上计量就成了对一定时间内通过一固定平面的流体流量 问题。这里采用霍尔原理进行处理，在流体空间设置流量计，计量对象一旦使 用，就会引起流量计的转动从而在霍尔器件11C1上感测出电场，进而有与流量 相对应的脉冲输出给一处理器MCU1，所述的处理器MCU1上还设置有一看门狗 1IC2用以确保程序安全可靠运行，以及一存储电路1IC3，用以存储所述的用水 值或者用气值，在停电状态恢复的时候用以恢复计数，或者根据预先设定的程 序，每隔一定时间存储相应的用水或气体的量，已备将来提取和查询之用。通 过所述的MAX485串行总线与所述的主处理器1进行数据传输的通信。请参阅图2D所示，其为本实用新型多功能计量装置电路第四部分示意图； 所述的防窃开封功能单元包括一动封检测单元，其为一些常闭开关DFl一DFx,由 于所述的多功能计量装置的局部或全部设置在一盒体内并封装，所述的常闭开 关DF1—DFx设置于所述的封装处，当启动封装时则进行检测，并产生一动封信 号；还包括 一动封处理器MCU2,获得所述的动封信号，其内部设置有预定的 程序，进而判断是否为非法开启，在确认非法开启时，通过MAX485数据输出接 口向所述的主处理器l发出一命令信号；所述的动封处理器MCU2上还设置有一 看门狗2IC3用以确保程序安全可靠运行。
请参阅图2E所示，其为本实用新型多功能计量装置电路第五部分示意图； 所述的费用综合处理单元包括 一读卡器，用以获取存储在指定介质中的预付用 量值，这种介质可以是IC卡；也可以是射频卡，因此针对射频卡的数据读取工 作，加上了一射频天线4L;
还包括 一处理器MCU4其将获得的所述预付用量值与所述的计量单元2i 获得的用量值(可以是用电量、用水量或用气量)比对，实时确认剩余的可用 余量，并在余量低于某一阈值时，通过MAX485数据输出接口向所述的主处理器 1发出一命令信号；所述的动封处理器MCU上还设置有一看门狗4IC3用以确保 程序安全可靠运行。
请参阅图2F所示，其为本实用新型多功能计量装置电路第六部分示意图。 所述的切断计量对象供应单元包括 一阻隔机构，设置在计量对象供应的路径 上；根据计量对象的差别，如果计量对象为电力所述的阻隔机构为一继电器或 断路器JDx，设置在供电线路上；如果为水或气，则所述的阻隔机构为电动阀门 或电i兹阀DCF; —处理器MCU6，通过MAX485数据输出接口接收所述的主处理器 l发出一命令信号，触发所述的阻隔机构产生切断或恢复动作。还包括 一存储 电路6IC3用以存储产生切断时的状态信息，如动作具体的线路、动作原因以及 动作时间；还包括 一看门狗6IC4，用以确保程序安全可靠运行。
对于本实用新型多功能计量装置从物理结构的角度来看，其可以是一体结
构，也可以是分体结构；请参阅图3A所示，其为本实用新型多功能计量装置实 施例一的结构示意图，其就是一体式结构，所有的功能单元如所述的电源单 元、内部处理单元、计量单元21 (这里为多用户电力计量单元)、显示功能单 元35、切断计量对象供应单元33以及内部通信单元都设置在一个整体上，可以 通过一个盒体进行封装，这种结构适用于出厂时的直接定制，以及对安装空间没有要求的场合；
请参阅图3B所示，其为本实用新型多功能计量装置实施例二的结构示意图， 其是分体式结构，相当于在现有的简单计量单元(这里包括多用户电力计量单 元n、水计量单元22和气的计量单元23)和切断计量对象供应单元33前期进 行了设置，由于安装空间或是使用过程中的功能需求增加的要求，再通过数据 线(内部通信单元)和电源线在另一电路板5或是盒体里形成其他的多个功能 扩展单元(如显示功能单元35),但是对于上面两种而言其发明思想仍然是基 于多功能计量装置的发明目的展开的，并与上述的电路结构相吻合，因此都应 该落入本实用新型要旨的保护范围之内。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性 的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精 神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的 保护范围内。
权利要求1、一种多功能计量装置，其特征在于，其包括一电路基板，在所述的电路基板上设置有一内部处理单元；至少一计量单元，用以获取至少一指定计量对象的用量数据，所述的计量对象为水、电或气；至少一功能扩展单元，用以根据用户需要，针对所述的计量单元获得的用量数据进行指定的动作处理和/或根据预设的控制命令对所述的计量对象进行指定动作处理；一内部通信单元，其将上述的计量单元和功能扩展单元分别与所述的内部处理子单元相连接，通过所述的内部处理单元实现所述的计量单元以及功能扩展单元之间的数据交互，以及对整个计量装置中数据和控制命令的调度。
2、 根据权利要求1所述的多功能计量装置，其特征在于，所述的内部处理 单元具有一程序调试接口 ，用以向所述的内部处理单元下载程序和进行调试。
3、 根据权利要求2所述的多功能计量装置，其特征在于，所述的功能扩展 单元分别具有独立的处理器或仅通过复用内部处理单元对相关数据进行处理和 运算。
4、 根据权利要求3所述的多功能计量装置，其特征在于，所述的计量单元 包括一用量信号采集子单元，将侦测到所述的计量对象的消耗量转化为脉沖信 号输出；计量单元数据处理子单元，其为一处理器，与所述的用量信号采集子单元 相连接；并通过一数据输出接口与所述的内部通信单元进行通信。
5、 根据权利要求4所述的多功能计量装置，其特征在于，所述的功能扩展 单元为一费用综合处理单元，其包括一读卡子单元，获取存储在指定介质中的预付用量值；一预付费功能处理子单元，其为一处理器，将获得的所述预付用量值与所 述的计量单元获得的用量值比对，实时确认剩余的可用余量，并在佘量低于某 一阈值时，通过其数据输出接口向所述的内部通信单元发出 一命令信号。
6、 根据权利要求1所述的多功能计量装置，其特征在于，所述的功能扩展单元为一防窃开封单元，其包括一动封或开锁检测子单元，所述的计量装置的局部或全部设置在一盒体内，并进行封装，当启动封装或开锁时产生一动封信号；一动封或开锁处理单元，其为一处理器，获得所述的动封或开锁信号，判 断是否为非法开启，在确认非法开启时，通过数据输出接口向所述的内部通信 单元发出一命令信号。
7、 根据权利要求3所述的多功能计量装置，其特征在于，所述的功能扩展 单元为一切断计量对象供应单元，其包括一阻隔机构，设置在计量对象供应的路径上；一触发子单元，其通过数据输出接口接收所述的主处理器发出一命令信号， 触发所述的阻隔机构产生切断或恢复动作。
8、 根据权利要求7所述的多功能计量装置，其特征在于，所述的阻隔机构 为继电器、断路器、电动阀门或电磁阀其中之一。
9、 根据权利要求8所述的多功能计量装置，其特征在于，所述的功能扩展 单元为一通信单元，根据所述的内部处理单元中预先设定的程序，其通过数据 输出接口将所述的计量装置的状态信息以及数据发送给远程接收设备；同时接 收远程设备的控制命令并发送给所述的主处理器。
10、 根据权利要求9所述的多功能计量装置，其特征在于，所述的计量装 置为一体式结构设置在统一的电路板上或是盒体内，或所述的计量装置为分体 式结构设置在不同的电路板上或是不同盒体内。
专利摘要本实用新型为一种多功能计量装置，其包括一电路基板，在所述的电路基板上设置有一内部处理单元；至少一计量单元，用以获取至少一指定计量对象的用量数据，所述的计量对象为水、电或气；至少一功能扩展单元，用以根据用户需要，针对所述的计量单元获得的用量数据进行指定的动作处理和/或根据预设的控制命令对所述的计量对象进行指定动作处理；一内部通信单元，其将上述的计量单元和功能扩展单元分别与所述的内部处理子单元相连接，通过所述的内部处理单元实现所述的计量单元以及功能扩展单元之间的数据交互，以及对整个计量装置中数据和控制命令的调度。
文档编号G01F3/00GK201397165SQ20092014961
公开日2010年2月3日 申请日期2009年4月7日 优先权日2009年4月7日
发明者万家盛, 汪志强 申请人:湖北盛佳电器设备有限公司;万家盛