专利名称：无线集抄直读燃气表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气表，具体地说，是涉及一种具有无线集中自动抄 表功能的直读燃气表。
背景技术：
目前，国内常用的抄表方式主要有人工抄表、ic卡预收费抄表、有线集中
抄表(由485总线、电力线或MBUS等连接)、无线集中抄表等方式。这些抄 表方式虽然可以实现抄读燃气表表具示数的目的，但是，它们均存在效率低、 实效性差以及网络布线维护繁琐、安装施工维护困难等缺点。例如，目前的无 线集中抄表方式大多采用星型通信网络，这种星型通信网络需要安装起到通信 汇接作用的集中器，但是对于燃气用户来说，集中器的安装施工和维护难度较 大，实用性差。又如，目前的直读燃气表大多采用直接数字编码的方式来读取 燃气表字轮位置(即字轮读数)，但是，这种数字编码方式存在着字轮半进位 的容错问题，极易导致示数读取误差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种无线集抄直读燃气表，该燃气表直读准确 可靠，安装维护方便，可实现多表具间的自动集中抄表功能。
为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案
一种无线集抄直读燃气表，它包括表壳，表壳内设有计数器组件，其特征 在于该表壳内设有主控电路，该主控电路包括单片机、光电阵列、无线通信 单元和电源，光电阵列、无线通信单元和电源均与单片机相连，其中光电阵 列由五组红外收发单元构成，每组红外收发单元设有五对红外发光管和红外接 收管，计数器组件中代表个位、十位、百位、千位、万位的字轮上均开设有与 字轮同圆心的180°半圆形开口，代表个、十、百、千、万位的字轮位置分别 设置一组红外收发单元，每组红外收发单元的每对红外发光管和红外接收管分 别对应字轮上开设的半圆形开口所在的圆周而放置于字轮的两侧，红外接收管 用于开口转到该对中的红外发光管发光端时接收从红外发光管发射出且从开 口穿射过的光线。
所述无线通信单元包括无线收发芯片和天线，该天线经无线收发芯片与所 述单片机相连。
本实用新型具有以下优点
1、 由于本实用新型燃气表内设置有光电阵列，所以，燃气表可通过光强 分析而自动实现读数采样。并且，通过接收发光管设定阈值和接收的透射光强 来判断光线通过状态(即光线全部通过、光线局部通过或光线完全遮挡)，从 而判断出字轮半进位状态，很好地解决了字轮半进位过程中的容错问题，直读 准确可靠。
2、 本实用新型燃气表可通过无线通信单元实现表具间的无线通信，从而 可以实现某区域范围内的无线集中抄表，提高了数据统计的实时性，抄表准确 迅速，抄表过程功耗低， 一块燃气表使用锂电池可以工作10年。并且，区域 内的表具软硬件相同，安装维护方便。
本实用新型燃气表直读准确可靠，安装维护方便，表具间通过无线网络远 距离通信而实现无线快速集中自动抄表，实现了数据的实时汇总。
图1是本实用新型无线集抄直读燃气表的结构示意图2是主控电路的组成方框图3是主控电路中的光电阵列电路原理图4是主控电路中的单片机与无线通信单元连接的电路原理图； 图5是字轮上开设的半圆形开口示意图； 图6A至图6C是燃气表读取半进位说明图； 图7是集中抄表过程说明图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
如图1至图5所示，本实用新型无线集抄直读燃气表包括表壳100，表壳 100内设有计数器组件110。该表壳100内设有主控电路，该主控电路包括单 片机121 (采用MSP430F2232DA芯片)、光电阵列122、无线通信单元123 和电源124，光电阵列122、无线通信单元123和电源124均与单片机121相 连。光电阵列122由五组红外收发单元构成，每组红外收发单元设有五对红外 发光管和红外接收管(例如，图3中所示的红外发光管Dll与红外接收管Qll 为一对，Dll与Qll、 D21与Q21、 D31与Q31、 D41与Q41、 D51与Q51共 五对为一组红外收发单元)，计数器组件110中代表个位(G)、十位(S)、 百位(B)、千位(Q)、万位(W)的字轮上均开设有与字轮同圆心的180° 半圆形开口 1111，如图5所示，字轮111上开设有180°半圆形开口 1111。代
表个、十、百、千、万位的字轮位置分别设置一组红外收发单元，如图6A至
图6C所示，每组红外收发单元的每对红外发光管和红外接收管分别对应字轮 111上开设的半圆形开口 1111所在的圆周而放置于字轮的两侧，图6A至图6C 中示出了红外发光管1221，红外接收管用于当半圆形开口 llll旋转到该对中 的红外发光管发光端时，接收从红外发光管1221发射出的、且从开口 1111穿 射过的光线。
如图3和图4所示，光电阵列122的输入输出端与单片机D1 (即图l示 出的121)的一些IO引脚相连。无线通信单元123包括无线收发芯片N1 (采 用CC1100芯片)和天线AT (即图1示出的1231)，该天线AT经无线收发 芯片N1与单片机D1的另一些IO引脚相连。
本实用新型的工作原理是
本实用新型燃气表通过字轮处设置的光电阵列122，利用光电透射式光电 编码器原理来进行计数直读采样。红外发光管发射出的光线向字轮另一侧投 射，若半圆形开口旋转到红外发光管的发光端，则该红外发光管发射的光线可 以从半圆形开口投射到字轮的另一侧，且红外接收管可以接收到红外发光管发 出的光线，此时，红外接收管导通，将代表导通的信号"1"传输给单片机D1， 若半圆形开口没有旋转到红外发光管的发光端，则该红外发光管发射的光线不
能从半圆形开口投射到字轮的另一侧，也就是此时红外接收管不能接收到红外 发光管发出的光线，红外接收管截止，将代表截止的信号"0"传输给单片机 Dl，从而， 一组中的五个红外接收管产生的信号形成一位置编码，单片机D1 通过位置编码来判断此时该字轮的计数值。由于五组红外收发单元分别设置在 代表个位(G)、十位(S)、百位(B)、千位(Q)、万位(W)的字轮处， 所以，单片机D1可以通过每位字轮处的红外收发单元来判断出每位此时所代 表的计数值，从而单片机D1可以读取出此时用户所用燃气量，并进行记录保 存。
在本实用新型中，在红外发光管和红外接收管正常导通截止状态下，可以 对红外发光管和红外接收管设定相应的阈值，以避免不同放大倍数的对管存在 误差。直读过程可采取定时读数，并在每次读数前判断是否受到外界光线的影 响，如果有影响，则放弃此次读数，从而避免外界光线对读数的影响。另外， 通过单片机121中装载的软件来判断半进位，即通过投射过的光线强度转换出 来的模拟量值与设定的阈值来判定是否为半进位，并且，还可通过软件在读数 的基础上进行修正，以避免直读存在的半进位误差影响。例如，图6A至图6C示出了由9到0的进位过程。图6A示出了全部五个红外发光管1221与开口对 应的情形，这五个发光管1221发射出的光线都可被对应设置的接收管接收到， 此时该组红外收发单元产生位置编码"11111"，该编码"11111"代表数字"9"。 图6C示出了五个红外发光管1221中的一个发光管不与开口对应的情形，其中 的四个发光管1221发射出的光线能被各自对应设置的接收管接收到，此时该 组红外收发单元产生位置编码"11110"，该编码"11110"代表数字"0"。 相应地，图6B示出的是半进位状态，介于1与0之间， 一个发光管的一半与 开口对应，此时，该发光管1221发射的部分光线被对应设置的接收管接收， 单片机D1将接收管接收的部分光线强度转换为模拟量，根据设定的阈值，结 合转换后的模拟量来判断此时半进位状态是接近0，还是接近1，从而产生此 时的位置编码(即判断此时产生的位置编码"llllx"中的x为1还是0)，这 种判断方式可以很好地解决字轮半进位的容错问题。
本实用新型燃气表具有虚拟中继、集中功能。实际使用时，某个规划区域 内的多个燃气表可设定为一个抄表区域，在该区域内的每一个燃气表具有一个 可唯一识别地址(该唯一识别地址是账务中心根据燃气表安装的地址信息产 生，然后手持机对燃气表设置出的，账务中心和手持机是管理该区域抄表操作 的外部附加设备)，区域内的表具采用了定向扩散无线数据自组网方式，每一 个燃气表具均具有通信汇接的路由作用。直读燃气表内安装的软件通过执行中
继路由算法便可实现某一区域内的自动集中抄表操作，不再需要另外安装中继 器或集中器。
如图7所示，对于某一规划区域，在设定的抄表时间内，担当集中器作用 的燃气表10-1向下一级燃气表10-2发出网络抄表指令，并且燃气表10-1在将 指令发给接收方燃气表10-2的同时进入休眠状态(为了保证电池的使用寿命)， 然后，燃气表10-2再将该网络抄表指令传递给下一级燃气表10-3，并进入休 眠，就这样，该网络抄表指令依次逐级定向传递，最终传递到最后一级燃气表 10-n。在传递过程中，每一个燃气表均充当了路由(实际中，最大路由数可为 34级)。当燃气表10-n收到网络抄表指令后，其将自身数据收集整理后向上 一级燃气表传递，然后，该收到燃气表10-n数据的上一级燃气表将自身数据 收集整理并加载下级数据后，将数据传递给其上一级燃气表，就这样，数据依 次逐级返回，直到所有数据通过每一路由而最终传递到发起抄表指令的燃气表 10-1，从而完成了该规划区域整个燃气表群的抄表任务。这种抄表方式是一种 自动化集中抄表方式，无需人工监督，抄表速度快，且抄表功耗低。需要说明
的是，图7中所示的抄表过程是通过燃气表间的互相通信实现的，而燃气表的 通信功能是通过燃气表内设置的无线通信单元123来完成的。当天线AT接收 到其他燃气表天线传递来的无线传输信号后，天线AT将该无线传输信号传递 给无线收发芯片Nl，无线收发芯片Nl将接收到的无线传输信号转换为数字信 号后传递给单片机D1处理。当单片机D1下达发送数据指令后，无线收发芯 片N1将单片机传输来的数字信号转换为无线传输信号后由天线AT发出。 本实用新型具有以下优点
1、 由于本实用新型燃气表内设置有光电阵列，所以，燃气表可通过光强 分析而自动实现读数采样。并且，通过接收发光管设定阈值和接收的透射光强 来判断光线通过状态(即光线全部通过、光线局部通过或光线完全遮挡)，从 而判断出字轮半进位状态，很好地解决了字轮半进位过程中的容错问题，直读 准确可靠。
2、 本实用新型燃气表可通过无线通信单元实现表具间的无线通信，从而 可以实现某区域范围内的无线集中抄表，提高了数据统计的实时性，抄表准确 迅速，抄表过程功耗低， 一块燃气表使用锂电池可以工作10年。并且，区域 内的表具软硬件相同，安装维护方便。
本实用新型无线集抄直读燃气表直读准确可靠，安装维护方便，表具间通 过无线网络远距离通信而实现无线快速集中自动抄表，实现了数据的实时汇 总。
权利要求1.一种无线集抄直读燃气表，它包括表壳，表壳内设有计数器组件，其特征在于该表壳内设有主控电路，该主控电路包括单片机、光电阵列、无线通信单元和电源，光电阵列、无线通信单元和电源均与单片机相连，其中光电阵列由五组红外收发单元构成，每组红外收发单元设有五对红外发光管和红外接收管，计数器组件中代表个位、十位、百位、千位、万位的字轮上均开设有与字轮同圆心的180°半圆形开口，代表个、十、百、千、万位的字轮位置分别设置一组红外收发单元，每组红外收发单元的每对红外发光管和红外接收管分别对应字轮上开设的半圆形开口所在的圆周而放置于字轮的两侧，红外接收管用于开口转到该对中的红外发光管发光端时接收从红外发光管发射出且从开口穿射过的光线。
2、 根据权利要求1所述的无线集抄直读燃气表，其特征在于所述无线通信单元包括无线收发芯片和天线，该天线经无线收发芯片与所 述单片机相连。
3、 根据权利要求l所述的无线集抄直读燃气表，其特征在于 所述单片机内安装有软件，该软件通过执行中继路由算法而使所述无线集抄直读燃气表具有数据中继和集中功能。
专利摘要本实用新型公开了一种无线集抄直读燃气表，它包括表壳，该表壳内设有主控电路，在该主控电路中，光电阵列、无线通信单元和电源均与单片机相连。光电阵列由五组红外收发单元构成，每组红外收发单元设有五对红外发光管和红外接收管，计数器组件中代表个十百千万位的字轮上均开设有与字轮同圆心的180°半圆形开口，代表个十百千万位的字轮位置分别设置一组红外收发单元，每组红外收发单元的每对红外发光管和红外接收管分别对应字轮上开设的半圆形开口所在的圆周而放置于字轮的两侧。本实用新型燃气表直读准确可靠，安装维护方便，表具间通过无线网络远距离通信而实现无线快速集中自动抄表，实现了数据的实时汇总。
文档编号G01F15/06GK201196581SQ20082008049
公开日2009年2月18日 申请日期2008年5月12日 优先权日2008年5月12日
发明者张志强, 张青松, 李有能, 王智渊, 裴凤芹, 芳 高 申请人:郑州安然测控设备有限公司