远程仪表读取设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种远程仪表读取设备和方法。本发明有利地应用于远程读取流量计 (特别是气体流量计）的测量值，但是其他的应用（水表、热力表等）也是可能的。
【背景技术】
[0002] 流量计，特别是用户端处的流量计，通常为壳体形式，该壳体包括一用于对具有刻 度轮的数字累加器进行读取的透明窗口。
[0003] 已经提出用远程读取系统来装备这样的仪表以用于远程传输消费记录。
[0004] 如图1所示，这样的远程读取系统采用附接到仪表C上的壳体1的形式，将对该仪 表C进行远程读取。
[0005] 该壳体1集成了脉冲传感器2,该脉冲传感器2用于对固定到仪表C的机械累加器 TM的"单元"轮上的小磁体A的旋转加以检测。
[0006] 在壳体1的内部设置有电子装置3以对以此方式检测到的旋转进行计数并经由该 壳体内或外的发射器4与远程服务器交换数据，不同的计数记录随时间被发送到远程服务 器。
[0007] 这样的脉冲传感器2例如为磁簧开关（ampouleReed)或者甚至为具有霍尔效应 的传感器或磁阻传感器，轮每新转一圈，传感器检测到磁体通过传感器的水平，该轮支承着 磁体并触发一被电子装置3所记录的计数脉冲。
[0008] 这样的传感器是被校准以响应于非常特别的压力的双稳态传感器。
[0009] 当磁体A处于仪表的读数窗口的水平（正好位于读取设备的传感器的前方）时， 传感器从一个状态切换到另一状态。
[0010] 因此，传感器所允许的功能受到限制。
[0011] 特别是，例如，在单元轮处于磁体与传感器径向相对的位置上的情况下，传感器无 法检测到磁体A的存在。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于对远程读取仪表测量值的方法进行进一步改进。
[0013] 出于此目的，本发明提出了一种远程读取设备，该远程读取设备用于附接到仪表 上并且包括至少一个用于追踪磁体的旋转的传感器，该磁体被集成到所述仪表的机械累加 器的轮中。传感器被配置为确保对磁体的旋转进行采样追踪。
[0014] 在可能的实施例中，传感器为磁强计，例如3D磁强计。其灵敏度大约为微特斯拉 或更小。
[0015] 在另一实施例中，所述设备包括多个双稳态传感器，所述多个双稳态传感器被一 起配置为确保对磁体的旋转进行追踪。
[0016] 特别地，双稳态传感器可包括不同取向和/或不同切换阈值。
[0017] 在另一变型中，所述设备可包括至少一个磁强计和至少一组双稳态传感器。
[0018] 所述设备包括例如偶发性地唤醒磁强计的电子装置。
[0019] 所述设备可包括电子装置壳体和与该电子装置壳体分离的形成传感器的部分，该 形成传感器的部分集成有被配置为确保对磁体的旋转进行采样追踪的至少一个传感器。
[0020] 形成传感器的部分也可包括专门用于不同于对仪表的磁体的旋转进行追踪的功 能的传感器。
[0021] 还为远程读取设备设置了由例如铁氧体型吸收材料制成的磁防护屏，该磁防护屏 可被贴附到传感器上以使传感器免受外界磁寄生的影响。
[0022] 本发明的另一目的在于一种远程仪表读取方法，按照该方法，通过从上述设备中 的至少一个传感器的输出得到的采样信号，对被集成到仪表的机械累加器的轮中的磁体的 旋转执行追踪处理。
[0023] 特别地，当传感器为磁强计时，对从磁强计得到的信号进行补偿和滤波处理。
[0024] 作为一种变型，所述采样信号的采样周期等于n*20+10毫秒，其中n为整数。
[0025] 同样地，在另一实施例中，对采样信号进行至少一次一致性测试。
[0026] 特别地，将所述采样信号或起源于该采样信号的信号与验证域相比较。
[0027] 在一实施例中，验证域为预定的域，有利地为预定的验证环形曲面。
[0028] 作为一种变型，验证域被以表格的形式存储。
[0029] 在另一实施例中，所述验证域由自校准过程来确定，该自校准过程在磁化编码轮 的至少一个完整旋转中对磁特性进行自学习。
[0030] 在另一实施例中，所述验证域起初是预先确定的，然后通过执行自校准过程被精 确化
[0031] 作为一种变型，所述一致性测试包括：将所述采样信号的强度与阈值相比较，所述 阈值是根据经自校准过程所得到的所述信号的最小值和最大值。
[0032] 此外，在可能的实施例变型中，在需要时对所述采样信号或起源于该采样信号的 信号进行分析以从所述信号的演进中推导出任何表征故障的特征（signature)。
[0033] 此外，所述仪表可以是起初未设置有磁体的机械仪表，该起初未设置有磁体的机 械仪表在安装之前被修正或者借助于合适的工具被就地添加一移动的磁片。
[0034] 在可能的实施例变型中，至少一个操作余量被确定，该至少一个操作余量对应于 至少一个双稳态传感器所经受的磁场的极值与所述至少一个双稳态传感器的切换阈值之 间的差异。可在所述仪表的操作过程中根据所述磁强计所测量的值以及对所述切换阈值的 测量来确定所述至少一个操作余量。可在所述仪表停止时根据所述磁强计所测量的至少一 个值以及所述切换阈值的预定值来确定所述至少一个操作余量。
【附图说明】
[0035] 通过以下描述，本发明的其他特征和优点将显现，描述是示例性和非限定性的，并 且必须参考附图进行考虑，在附图中：
[0036] 图1示意性地示出了配备有遥测设备的仪表；
[0037] 图2A和图2B比较性地示出了在机械累加器的单元轮的磁体的旋转过程中由三维 (3D)磁强计进行的测量以及双稳态传感器的切换；
[0038] 图3示出了本发明示例性实施例的示例的不同处理步骤；
[0039] 图4A至图4F示出了进行一致性测试的过程中可记录的不同类型的特征；
[0040] 图5示出了通过平行六面体离散化的校准方法；
[0041] 图6示出了 "行程长度编码"型的压缩方法；
[0042] 图7、8和9示出以球坐标表示的验证域的示例；
[0043] 图10示出了根据本发明实施例的总体自校准过程；
[0044] 图IOA至图IOD示出了根据本发明实施例的自校准过程的示例；
[0045] 图IlA至图IlB示出了根据本发明实施例的计数过程的示例；
[0046] 图12示出了根据本发明的远程读取设备的另一可能实施例；
[0047] 图13示出了根据本发明的远程读取设备的又一可能实施例；
[0048] 图14示出了根据本发明的远程读取设备的传感器的可能布置，该布置适于计算 操作余量；
[0049] 图15示出了根据本发明实施例计算操作余量的示例。
【具体实施方式】
[0050] 根据可能实施例的遥测设备的总体结构可以是参考图1所述的结构类型。
[0051] 然而，取代脉冲传感器2的传感器不是双稳态传感器而是磁强计，双稳态传感器 发出切换脉冲，磁强计使得能够对磁场进行测量。
[0052] 这样的传感器例如是灵敏度在微特斯拉或更小的量级上的3D磁强计传感器。
[0053] 这样的传感器例如为通常被用来实现一些PDA中的罗盘功能的传感器（例如，智 能电话中所使用的部件AsahiKaseiAK8975)。这样的传感器具有基于硅技术的结构并且 通常对于1000微特斯拉的磁化偏移（excursionsd'aimantations)具有0? 3微特斯拉的 灵敏度。
[0054] 将会理解的是，这样的传感器2持久地测量磁体A的磁场。
[0055] 在支承磁体A的轮旋转的过程中，磁强计传感器所进行的测量如图2a(三个轴上 的分量以及模值）所示。
[0056] 如与图2b的对比所示出的那样，该测量携带的信息比开/关双稳态传感器（磁阻 传感器/磁簧开关）给出的信息多得多，开/关双稳态传感器被校准以检测磁体是否沿给 定方向通过最接近于该传感器的点（在此情况下，传感器经在1000微特斯拉下的切换校准 被取向为检测针对X轴的通过）。
[0057] 以此方式得到的测量结果（图2a)被处理以从中推导出与远程读取设备和仪表的 运行有关的各种信息。
[0058] 为此，例如，壳体1的电子装置3包括微处理器，该微处理器在收到传感器2的信 号时执行一定数量的处理事件。
[0059] 特别地，如图3所示，电子装置3随时间对磁场进行采样（步骤5)。
[0060] 得到的数字信号随后被压缩（步骤6)和滤波（步骤7)以补偿地磁场及消除寄生 磁噪声。
[0061] 随后对这些信号进行一致性测试（步骤8)。这些测试比较例如不同操作步骤的特 征阈值下测量到的3D矢量。
[0062] 在运行中并且如果磁体A与传感器2之间的耦合是令人满意的，则测量的矢量的 端部在优选地环形曲面验证域（toricvalidationvolume)中描绘出将机械累加器TM的 单元轮的整个旋转的轨迹。可能的一致性测试包括验证该轨迹是否包括在验证域中，该验 证域有利地为围绕表征正确操作和令人满意的测量品质的期望中间轨迹所限定的验证环 形曲面（图4a)。
[0063] 此外，在存在相对于验证域（或更一般地验证阈值）的偏移的情况下，所执行的处 理事件通过识别采集到的场测量结果的演进中的以下各项来表征所确定的功能故障：代表 例如操作故障9a(磁体故障、远程读取设备的电源故障等）的特征、或者甚至远程读取设备 的移除9c或借助于靠近仪表C和远程读取设备的磁体所进行的欺诈尝试（tentativede fraude)%。例如，场测量信号的突然消失将被看作代表移除（图4b);突然的增加将被看 作代表通过将磁体靠近所进行的欺诈尝试（图4c);或多或少超出验证域但在验证域上下 限附近的变动将代表传感器的不良定位（不良角度定位、松动等）（图4d);验证域中的固 定测量结果代表系统正在工作，但仪表被停止（图4e);所测量的