智能远传水表和应用其的智能水表系统的制作方法

本实用新型主要涉及水表技术领域，具体地说，涉及一种智能远传水表和应用该智能远传水表的智能水表系统。

背景技术：

随着技术的进步，用于居民用水计量的水表也逐步向智能化发展，当有抄表计量需求时，远端服务器向智能远传水表发送抄表指令，实时读取其数据并上传，完成抄表计量，相对于人工抄表，提高了抄表速度并避免抄表数据错误。但是目前的智能远传水表无法采集温度，可能导致冷水表温度过低而冻坏；也无法远程控制阀门，不能根据用户缴费情况调整阀门状态，或者因未关紧阀门而造成漏损浪费，智能化程度低。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种智能远传水表和应用该智能远传水表的智能水表系统，旨在解决现有技术中智能远传水表无法采集温度和远程控制阀门，智能化程度低的缺陷。

为解决上述目的，本实用新型提出的智能远传水表，包括控制装置、水量采集装置、温度检测装置、电源装置、阀门控制装置以及通信装置，所述水量采集装置、温度检测装置、电源装置、阀门控制装置以及通信装置均与控制装置电性连接。

优选地，所述温度检测装置包括第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一热敏电阻和第一分压电阻串联形成第一测温电路，第二热敏电阻和第二分压电阻串联形成第二测温电路。

优选地，所述阀门控制装置包括直流电机和H桥电路，所述直流电机和H桥电路电性连接，以供H桥电路驱动直流电机正转或反转。

优选地，所述通信装置为MBUS通信、RS485通信或无线扩频通信。

优选地，所述水量采集装置为光电采集模块，所述光电采集模块包括设置于智能远传水表字轮两侧的多对光电发送管和光电接收管。

优选地，所述电源装置为防水电池和/或LDO供电芯片。

优选地，所述智能远传水表还包括水质检测装置，所述水质检测装置与控制装置电性连接。

优选地，所述智能远传水表还包括警示装置，所述警示装置与控制装置电性连接。

优选地，所述警示装置包括指示灯和蜂鸣器，所述指示灯、蜂鸣器均与控制装置电性连接。

本实用新型还提供一种智能水表系统，包括上述任一项所述的智能远传水表、集中器以及服务器，所述智能远传水表、集中器以及服务器依次通信连接。

本实用新型所提供的智能远传水表技术方案中，所述智能远传水表包括控制装置、水量采集装置、温度检测装置、电源装置、阀门控制装置以及通信装置，所述水量采集装置、温度检测装置、电源装置、阀门控制装置以及通信装置均与控制装置电性连接。本方案通过在智能远传水表中设置温度检测装置和阀门控制装置，当检测到智能远传水表低于一定温度时，可提示用户存在水表损坏风险，以便用户根据提示采取保护措施；同时根据用户的缴费情况及时调整阀门的开启或关闭状态，当检测到阀门处于关闭状态，但是所采集的水量数据有变化，则判定可能存在漏损浪费情况，从而控制阀门进一步关闭，提高智能远传水表的智能化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的智能远传水表的结构模块示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种智能远传水表。

请参照图1，在本实用新型实施例中，该智能远传水表，包括控制装置10、水量采集装置20、温度检测装置30、电源装置40、阀门控制装置50以及通信装置60，所述水量采集装置20、温度检测装置30、电源装置40、阀门控制装置50以及通信装置60均与控制装置10电性连接。

本实用新型的智能远传水表用于对居民家庭用水量的计量统计，其包括控制装置10、水量采集装置20、温度检测装置30、电源装置40、阀门控制装置50以及通信装置60，其中水量采集装置20用于采集水表所计量的用水量，温度检测装置30用于测量智能远传水表所在环境温度以及水流温度，电源装置40用于提供智能远传水表工作电源，阀门控制装置50用于控制阀门开度，通信装置60则用于实现智能远传水表与服务器80通信，控制装置10用于控制水量采集装置20、温度检测装置30、阀门控制装置50的工作。水量采集装置20、温度检测装置30、电源装置40、阀门控制装置50以及通信装置60均与控制装置10电性连接。当有读取水表水量需求，即抄表需求时，服务器80通过通信装置60下发抄表请求，智能远传水表的控制装置10在接收到抄表请求时，则控制将水量采集装置20采集当前水量，并上传到服务器80。

同时在智能远传水表工作过程中，温度检测装置30实时检测其所在环境温度以及水流温度，因智能远传水表根据安装在热水管和冷水管差别，分为对热水计量的热水表和对冷水计量的冷水表，从而温度检测装置30根据此差别，其所检测的温度侧重点也存在差异。当智能远传水表为热水表时，则侧重检测水流温度，将检测的热水温度通过通信装置60上传到服务器80，服务器80中设置有热水温度阈值，当检测的热水温度低于此热水温度阈值时，则向智能远传水表下发告警信息，以告知用户热水温度较低。当智能远传水表为冷水表时，则侧重检测环境温度，将检测的环境温度通过通信装置60上传到服务器80，服务器80中设置有环境温度阈值，当检测的环境温度低于此环境温度阈值时，则向智能远传水表下发告警信息，以告知用户环境温度较低，需要对智能远传水表采取升温措施，以防止冻坏。此外智能远传水表在工作过程中，服务器80通过检测用户的缴费情况控制阀门的开启和关闭；当检测到用户欠费时，则向控制装置10下发阀门关闭指令，控制装置10根据此阀门关闭指令控制阀门控制装置50执行阀门关闭操作；而当检测到用户缴费时，则向控制装置10下发阀门开启指令，控制装置10根据此阀门开启指令控制阀门控制装置50执行阀门开启操作。进一步地，当检测到阀门处于关闭状态，但是水量采集装置20有水量变化，则说明阀门处于未关紧状态，出现漏水而使水量变化，为了防止漏水造成浪费，则控制阀门控制装置50进行关闭阀门操作。

本实施例的控制装置10可采用可编程控制器，如stm8l151K4T6系类超低功耗单片机，其最小功耗可达0.35微安，采用哈弗结构8位内核，工作频率最高为16MHz，内置16K Flash、2K RAM和1K Byte EEPROM，多个I/O端口，1.8V-3.6V工作电压，10路ADC、3个16位定时器、1个8位定时器，片内12位ADC采样和12位DAC采样，采用LQFP32的封装。具有体积小、功耗低、速度快、外围电路丰富等特点。

优选地，所述温度检测装置30包括第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一热敏电阻和第一分压电阻串联形成第一测温电路，第二热敏电阻和第二分压电阻串联形成第二测温电路。

本实施例中用于检测环境温度和水流温度的温度检测装置30由热敏电阻和分压电阻构成，其中环境温度由第一热敏电阻和第一分压电阻串联所形成的第一测温电路进行检测，水流温度由第二热敏电阻和第二分压电阻串联所形成的第二测温电路进行。优选地，第一热敏电阻和第二热敏电阻均采用负温度系数热敏电阻器（NTC），其随着温度上升电阻呈指数关系减小，如NCP18XV103J03型号的NTC；第一分压电阻和第二分压电阻均采用阻值为10K的电阻；通过采集第一测温电路中第一热敏电阻和第一分压电阻之间的第一AD值以及第二测温电路中第二热敏电阻和第二分压电阻之间的第二AD值，再根据分度表即可确定第一AD值所对应的环境温度和第二AD值所对应的水流温度，实现环境温度和水流温度的检测。

优选地，所述阀门控制装置50包括直流电机和H桥电路，所述直流电机和H桥电路电性连接，以供H桥电路驱动直流电机正转或反转。

进一步地，对阀门的开启和关闭操作由阀门控制装置50中的直流电机执行，阀门控制装置50还包括H桥电路，此H桥电路与直流电机电性连接。控制装置10向H桥电路输出信号，H桥电路在接收到信号后驱动直流电机正转或反转，直流电机的正转或反转可带动阀门开启或关闭。此外还可以通过PWM脉冲实现直流电机的转速调节，以调节阀门开启或关闭的速度。对于阀门是否完全关闭，可采用检测堵转电流的方式进行，堵转电流为将直流电机转子轴与电机外壳固定在一起，给直流电机通电，直流电机不能转动所具有的电流为堵转电流。检测时通过检测直流电机在工作时所具有的实时电流，当其所具有的实时电流为堵转电流，则说明直流电机不能转动，阀门完全关闭；否则阀门尚未完全关闭，直流电机需要继续转动以进一步关闭阀门。

优选地，所述通信装置60为MBUS通信、RS485通信或无线扩频通信。

在更进一步的技术方案中，用于实现智能远传水表通信的通信装置60为MBUS通信、RS485通信或无线扩频通信中的任意一种。其中MBUS通信是欧洲标准的2线的二总线通信， 主要用于消耗测量仪器诸如热表和水表系列，如TSS721芯片。RS485通信是由RS485接口组成的半双工通信网络，一般是两线制，多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个结点，通常采用主从通信方式，即一个主机带多个从机，本实施例中可采用VP3082芯片。无线扩频通信主要用于军事保密通信和电子对抗系统，本实施例可采用sx1278芯片，其支持LoRa 调制模式，能在低功耗情况下实现超长距离无线通信及高抗干扰能力。通过此MBUS通信、RS485通信或无线扩频通信将水量采集装置20采集的水量数据、温度检测装置30检测的温度数据上传到服务器80，并接收服务器80下发的控制指令、提示指令、告警信息等。

优选地，所述水量采集装置20为光电采集模块，所述光电采集模块包括设置于智能远传水表字轮两侧的多对光电发送管和光电接收管。

本实施中的水量采集装置20为光电采集模块，包括设置于智能远传水表字轮两侧的多对光电接收管和光电发送管，通过光电编码的方式读取智能远传水表上的字轮数值。在字轮中间制作多个一定角度的透光孔，字轮两侧分别放置多对光电发送管和接收管，如五对。光电发送管发出的光线照在字轮端面上，当字轮转动时，字轮透光孔的角度产生变化，相应发光管发出的光线透过字轮照射到字轮另一侧的数量和位置随着发生变化，即字轮另一端的接收管会接收到一组明暗信号，根据这一组信号可生成一组五位编码，再经过译码转换成字轮的读数，即采集得到智能远传水表的读数。因光电采集模块通过采用光束的通断编码方式进行智能远传水表数值的采集，可有效避免磁场对读数所产生的干扰，且不需要设置表底数、表常数等参数，不存在累计误差，提高了水量采集的精度。

优选地，所述电源装置40为防水电池和/或LDO供电芯片。

为了提供本智能远传水表的工作电源，本实施的电源装置40采用防水电池和/或LDO供电芯片，而具体的采用防水电池还是LDO供电芯片由通信装置60的类型确定。当通信装置60为RS485通信或者MBUS通信时，智能远传水表采用LDO供电进行供电，如可采用型号为HT7533的芯片，其供电电压为3.3V。而当通信装置60为无线扩频通信时，则采用防水电池进行供电，如电压为3.6V、型号为ER18505M功率型防水电池，其连续放电电流达800mA，工作温度-55℃至+85摄氏度，常温存储时间达10年以上，具有自放电低、容量大、安全系数高等特点。

优选地，所述智能远传水表还包括水质检测装置，所述水质检测装置与控制装置10电性连接。

为了检测居民用水的水质，智能远传水表还设置有用于检测水质的水质检测装置，水质检测装置与控制装置10电性连接，接收控制装置10的指令对水质进行检测，并检测结果返回到控制装置10。控制装置10在检测结果发生变化时，即水质变化时，通过通信装置60将检测结果上传到服务器80，以供服务器80对水质的检测结果进行分析，当在分析出水质较差时，向用户发送告警信息。水质检测装置可以采用水质检测笔，检测水的电导率来判断水中含有的离子数量多少，从物理意义上讲，水中溶解物越多，即离子数量越多，水的导电性也越好，其电导率值也越大。从而当检测出电导率越大则说明水中离子数量越多，反之则越少。

优选地，所述智能远传水表还包括警示装置，所述警示装置与控制装置10电性连接。

进一步地，智能远传水表还包括用于告警的警示装置，其与控制装置10电性连接，当检测到环境温度较低，热水温度较低或者水质较差等异常数据时，均通过服务器80向控制装置10下发告警信息，以便控制装置10控制告警装置进行告警。具体地，警示装置包括指示灯和蜂鸣器，在出现异常数据时，控制装置10控制指示灯闪烁，并蜂鸣器鸣响，以提醒用户存在异常。此外针对不同的异常可设置不同的告警方式，如对于环境温度低可设定告警为指示灯闪烁的同时蜂鸣器响，而对于热水温度低设定指示灯闪烁，对于水质差设定蜂鸣器响等，以便于用户根据告警方式快速确定异常点。

本实用新型还提供一种智能水表系统，包括上述任一项所述的智能远传水表以及集中器70以及服务器80，所述智能远传水表、集中器70以及服务器80依次通信连接。其中集中器70用于采集集中器70所管辖区域的所有水量数据、温度数据、阀门信息和水质数据并上传至服务器80。服务器80用于接收所有集中器70所采集到的水表上传数据，包括水表水量信息、水表温度、水表阀门状态、水质数据等；并分析判断是否存在漏损等问题，分析水表环境温度预防冰冻，根据预付费充值进行阀门控制和进行告警灯。而智能远传水表的具体结构参照上述实施例，由于本实施例的智能水表系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。