一种基于红外发射管与接收管阵列的外置的数字显示仪表监测系统的制作方法

本发明属于智能监控和物联网领域，具体涉及一种基于红外发射管与接收管阵列的外置的数字显示仪表监测系统。

技术背景

传统的不具备通信联网的仪表在工业生产和日常生活中仍有着广泛的应用，特别是数字显示仪表可以用于观测值瞬时值的场合，如测量压力、温度、液位、电压等仪表；也可以用于观测值需累加的场合，如用水量、用电量和用气量等。由于工业技术经历数代发展，有巨大数量的各类数字显示仪表被应用到日常生产生活中，并且这些仪表一般不具备通信组网功能。此外，还有大量的此类仪表继续应用在生产和生活的各个不同地点。传统的人工巡查和读表方式，效率极为低下。市场上有使用摄像头对仪表图像实时采集，并应用图像处理与模式识别技术，代替人工对仪表进行实时监控的方案。但是仪表分布比较广泛，该方案的部署维护成本高、硬件费用高、功耗大。因此，该方案显然不符合当前低功耗广覆盖的物联网发展趋势，不利于市场推广使用。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种低成本、低功耗、易组网的基于红外发射管与接收管阵列的外置的数字显示仪表监测系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于红外发射管与接收管阵列的外置的数字显示仪表监测系统，其特征在于：所述的监测系统包括红外探头模块、主控板模块和电源模块。

红外探头模块由红外发射管阵列和红外接收管阵列组成，实现红外光的发射和红外反射光强的探测，探头安装需要对准仪表读数数字。由于红外光经读数数字和其底面的反射光强数值是不一致的，并且不同的阿拉伯数字必定对应着不同的红外接收管阵列探测数值，因此可以根据红外接收管阵列的探测数值获得当前仪表读数。

主控板模块包括红外光探测信号处理电路、微处理器和无线通信模块。其中，红外光探测信号处理电路先对红外探头模块输出的模拟信号做适当的放大滤波，然后采用外置模数转换芯片或者微处理器自带的模数转换功能将模拟信号转变为数字信号。微处理器根据输入的数字信号和存储的仪表读数模型来获得仪表当前的读数。同时，可以通过外接蜂鸣器、闪烁灯等警报器实现本地预警，也可以通过无线通信模块实现读数回传和状态预警等功能。微处理器和无线通信模块可以是在同一芯片内，也可以是独立的芯片。

电源模块，可以配置交流电接口、直流电接口，也可以直接由电池供电，提供该监测系统各部分的电能供应。

使用本发明可以达到以下有益效果：本系统提供一种低成本、低功耗、广互连的数字显示式仪表的监测方案，有望取代人工巡查和人工读取。在日常生产生活中，有大量现存和待安装的各类数字显示式仪表，一般零散分布在不同的地点，需要巡查人员定期去查看仪表，仪表读取和安全预警的及时性非常差，并且需要大量的劳力，也存在人为失误等。本系统在非侵入的情况下实现了数字显示式仪表读数和读数预警，将不具备通信功能的仪表做了物联网化的改造，符合智慧城市、工业4.0等发展趋势，有巨大的市场应用前景。

附图说明

图1是本发明的整体架构方框图。

图2是本发明的红外探头模块示意图。

图3是本发明的红外探头模块安装方式示意图

图4是本发明的主控板模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细地描述。

如图1所示，本实施例一种基于红外发射管与接收管阵列的外置的数字显示仪表监测系统由红外探头模块（1）、主控板模块（2）和电源模块（3）三部分组成。

红外探头模块（1）由红外发射管阵列（11）和红外接收管阵列（12）组成，阵列中包含红外发射管（111）和红外接收管（121）数量可以改变，阵列的排列方式也可以改变，图2中给出了一种融合式红外发射管阵列（11）与红外接收管阵列（12），和一种分离式红外发射管阵列（11）与红外接收管阵列（12）。如图3所示，该红外探头模块（1）对准数字显示式仪表盘的读数数字（13）上，实现了红外光的发射和红外反射光强的探测。事实上，红外发射管阵列（11）向读数数字（13）处发射红外光，红外光经读数数字（13）和其底面反射的光强数值是不一致的。此外，不同的阿拉伯数字必定对应着不同的红外接收管阵列探测（12）数值，因此可以根据红外接收管阵列的探测数值获得当前仪表读数。

主控板模块（2）包括红外光探测信号处理电路（21）、微处理器（22）和无线通信模块（23）。其中，红外光探测信号处理电路（21）先对红外探头模块（1）输出的模拟信号做适当的放大滤波，然后采用外置模数转换芯片或者微处理器（22）自带的模数转换功能将模拟信号转变为数字信号。微处理器（22）根据输入的数字信号和存储的仪表读数模型来获得仪表当前的读数。同时，可以通过外接蜂鸣器、闪烁灯等警报器实现本地预警，也可以通过无线通信模块（23）实现读数回传和状态预警等功能。微处理器（22）和无线通信模块（23）可以是在同一芯片内，也可以是独立的芯片。

电源模块（3），可以配置交流电接口、直流电接口，也可以直接由电池供电，提供该监测系统各部分的电能供应。

本领域技术人员可显见，本发明上述概述并不意味着阐述了本发明的每一个示例性的实施例或每一种实施方式，容易对本发明进行各种修改和形式替换而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改、替换及其等同形式。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于红外发射管与接收管阵列的外置的数字显示仪表监测系统，由红外探头模块、主控板模块和电源模块组成。其中，红外探头模块由红外发射管阵列和红外接收管阵列组成，实现红外光的发射和探测；主控板模块包括红外光探测信号处理电路、微处理器和无线通信模块，实现由红外光探测信号值识别出仪表读数，并可通过无线通信模块回传读数和状态预警；电源模块实现系统各部分的供电。本发明为一种非侵入式的外置仪表读数监测系统，适用于字轮式、电子式数字显示仪表等，具有仪表读数实时回传、读数超出预设安全范围的预警等功能，实现各种不同类型仪表的联网通信，具有广泛的应用前景。

技术研发人员：杨国伟
受保护的技术使用者：杭州摩焕科技有限公司
技术研发日：2018.07.13
技术公布日：2018.12.18