专利名称：用于无线自动读表的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种能够无线和远距离地读取消耗的电、水、气等的累计数量的无线自动读表的系统和方法。
背景技术：
通常，为了通知用户水、电以及天然气消费量的费用，读表人员必须亲自去读取累积计量表。即，读表人员必须用肉眼检查给定计量表的数字，并用手记录检查到的值，从记录值中减去上月的数字，然后根据得到的数字和累计的数量-费用表，给用户一个帐单通知。
这种读表方法的缺点是，需要大量的人力，导致大量的支出。而且还有可能因读表人员的失误、主人不在或拒绝读表等原因而发生诸多问题。另外，读表中心需要大量的人力使用计算机去处理读表人员记录的数字数据，导致大量的支出。
特别是对于用电来说，为了保证用电高峰期的电力供应量，需要增加1％的预备电力，这对于国家来说是相当大的负担。为了解决这一问题，有必要制定一种对于在用电高峰期所使用的电实行高价收费，对于在用电低谷期所使用的电以低价收费的不同收费标准制度，这就需要开发一种远距离读表系统。
为了满足该要求，已经开发出大量的远距离读表系统。例如，这些读表系统可以是一种直接读表系统和一种自动读表(AMR)系统。直接读表系统包括多个传感器，代替了常用的纪录数字的轮结构，这些传感器用于记录和读取数字。该AMR包括含有模拟和数字电路的传感器装置，该电路将时时刻刻变化的物理量和电量转换成电脉冲。这种传感器装置具有各式各类的传感器，比如设置在累积表的、诸如旋转盘或旋转筒等旋转部件上的光传感器、磁传感器和霍尔传感器(hall sensors)等等。这种AMR适于连续地累积数值，然后在接到读表请求时自动地将累积后的数据予以传输。
为了有效而经济地进行远距离读表，有必要提供一种能够综合地读取所有类型的、包括自来水表、天然气表和热水计量表等等以及电表等累计表的综合读表装置。但是，为将同样的远距离读表系统构制或改制成不同类型、不同容量、不同规格以及不同系统需要大量的开发费用和较长的时间。
另外，外部因素如闪电、浪涌电流会对表的可靠性和稳定性产生负面影响。例如，该因素可以毁坏表的电路。因为这些原因，必须对表进行可靠性和稳定性检验。然而，进行此类检验常常需要很大成本和大量时间。
另外，为了对远距离读表操作进行测试，要对累计表作演示安装。然而水或天然气计量表不仅其本身的价格非常昂贵，而且其安装费更高，导致用新表替换它们需要相当大的经济负担。常用远距离读表装置使用电池来进行长时间读表操作，也是不可能的。
此外，在远距离读表装置发生故障时，必须进行人工读表并且必须在读表过程中没有误差发生。为了解决这些问题以及上述替代安装的问题，在韩国特许厅申请并获得公开的专利(公开号第1994-4879号)中，揭示了一种在传统的计量表上安装传感器的远距离读表模式。然而，该读表模式的缺点是，为了改变计量表的结构而必须先拆卸并分解计量表，然后把传感器安装固定在计量表内，导致可靠性、稳定性降低，费用增加。
另外，已经推出了用于在自动读表终端与读表中心之间实现数据传输和接收的多种方式。特别是，为了解决有线传输的安装成本以及管理费等有线系统最显著的缺点，开发出了一种无线电频率(RF)系统。然而，在该无线系统中，对于需要时刻进行累计数据更新的计量表来说，需要持续地消耗电力。因此该表必须包括一个分离的电源或电池。对于天然气计量表或自来水计量表等依靠电池的计量表来说，因其持续地消耗电池的电力，所以读表人员必须定期拜访(如每隔3至6个月)以替换电池。
发明内容
因此，有鉴于上述问题，作出了本发明，本发明的一个目的在于提供一种用于无线远距离读取消耗的电、水及气等的累计数量的无线自动读表的系统和方法。
本发明的另一目的在于提供一种用于只需简单地附着或安装在表上，就可进行无线远距离读表操作无线自动读表的系统和方法。
本发明的更进一步的目的在于提供一种用于能够安装在电、自来水以及天然气等各种类型的累计计量表上、从该累计表上无线远距离地读取累计数量的无线自动读表的系统和方法。
本发明的更进一步的目的在于提供一种对其中的累计计量表无需作可靠性和稳定性检测的、用于无线自动读表的系统和方法。
本发明的更进一步的目的在于提供一种在不必改变累计计量表本体的条件下实现远距离无线读表作业、用于无线自动读表的系统和方法。
本发明的更进一步的目的在于提供一种能够最大限度地减少电池消耗量，而且最大限度地提高电池的寿命(例如2至5年)的、用于无线自动读表的系统和方法。
本发明的更进一步的目的在于提供一种通过利用自身的感应电流、太阳能电池以及有机电解质太阳能电池等、可避免电池的更换作业的用于无线自动读表的系统和方法。
本发明的更进一步的目的在于提供一种可按照不同的时间段临时储存累计数据，然后无线传输该储存的数据的、用于无线自动读表的系统和方法。
本发明的更进一步的目的在于提供一种其累计计量表的数字未被遮挡，从而在远距离无线读表功能发生故障时，可进行人工读表的、用于无线自动读表的系统和方法，本发明的更进一步的目的在于提供一种将一组累计计量表的累计数量统一为一个数据单元、并在一条通讯线路上进行传输从而极大地减少该通讯线路的通讯量和占用时间的、用于无线自动读表的系统和方法。
本发明还有另一个目的在于提供一种对在电力线上通讯所必需的数据进行传输和接收、以此进行与累计计量表位置无关的无线远距离读数操作的、用于无线自动读表的系统和方法。
根据本发明的一方面，通过提供用于无线和远距离读表的系统上述及其它目的可以得到实现，该系统包括一设置于预定部位以对累计计量表的显示部进行扫描的图像传感器模块，该图像传感器模块包括一个图像传感器，用于获得显示于该累计计量表显示部上的一个数字的图像，并将该获得的图像转换成电信号；一用以存储上述通过图像传感器获得的数字图像的数据的动态随机存取存储器；一用于进行对上述被存储的图像数据的预处理、只提取用以识别所必需的成分的数字信号处理器，；一主处理器单元，该主处理器单元用于把上述提取出的数据与已存储于电可擦只读存储器中的识别库相比较，根据比较的结果产生相应数字图像的数字代码并将该产生的数字代码储存在快闪只读存储器中；一无线频率模块，该无线频率模块用于定时向读表中心传输存储于快闪只读存储器中的数字代码数据和/或目前显示于显示部上的数字代码数据，并从读表中心接受命令；一同步时间控制器，该同步时间控制器在正常状态下进行休眠模式操作，但每当所接受的命令的定时代码与目前的时刻相一致时，向光学文字判读模块及无线频率模块提供电力以最大限度减小功耗；以及一读表中心，该读表中心用以接受和处理上述传输来的数字代码数据，并为了执行远距离读表操作而传输定时代码等。
该图像传感器模块最好设置在该累计计量表外壳之外的一个预定部位上同时与该外壳相间隔一定的距离。作为另一选择，该图像传感器模块可以设置在该累计计量表透明窗户之外的一个预定部位上。在这一情况下，该图像传感器模块可以是一个由塑料聚合半导体组成的透明板图像传感器，这样仪表记录员可以看到该累计计量表的内部以便进行受动读表操作。
可替换地，图像传感器模块可被安装在显示部上方或下方的预定部位的累计计量表的底部壁上，一个透明体可以被安装在显示部与图像传感器模块之间，以折射显示部所显示的数字的图像，并将该折射的图像传输给图像传感器模块。
透明体最好具有圆柱形状、棱角经磨边处理的直角的三角形、直角的三角形以及棱镜形。
在另一个实施例中，图像传感器模块和透明体相互形成一整体并且相互紧密邻近。在此种情况下，图像传感器可以是由塑料聚合物晶体管构成的板状透明图像传感器，因此读表人能够查看累计计量表的内部，以便进行人工读表作业。
在一个另外的实施例中，图像传感器模块可以连接在累计计量表罩壳或透视窗的内或外表面，或者通过一孔安装在累计计量表外壳或透视窗上。可替换地，图像传感器模块可被连接在保护累计计量表的防护罩壳或外壳的内表面上。
在另一个实施例中，图像传感器模块可被连接在累计计量表的防护罩壳或外壳的外表面上，或通过一孔安装在累计计量表的防护罩壳或外壳上，或者连接在累计计量表罩壳或透视窗的外表面，以便朝向显示部伸缩地移动。
优选地，无线频率模块可以包括在给定范围的一个主无线频率模块和多个从属无线频率模块。主无线频率模块和从属无线频率模块根据它们的标识码在其间传输和接收数据，主无线频率模块根据其标识码将数据传输给读表中心或接收来自读表中心的数据，从而减少通讯线路的占有率以及通讯量。
无线频率模块最好是无线皮单元模块(radio pico cell module)或蓝牙模块。
一方面，可以提供双向传输/接收数据的终端，如交互式寻呼机或双向短信机，以进行无线频率模块与读表中心之间的信息传输和接收。作为一个替换，可以提供一基于网络数据的塞尔米垂(cellemetry)系统、如个人通讯服务系统，一码分多路存取系统、一时分多路存取系统或一用于移动通讯的全球系统，以进行无线频率模块与读表中心之间的信息传输和接收。
优选地，光学式文字判读模块和图像传感器模块可以在一个芯片中成为一体，从而使它很容易安装和管理该系统。
优选地，当累计计量表安装在通讯的死区时，可以提供电线通讯设备以通过一条电线传输和接收图像传感器模块与无线频率模块之间的数据。更优选地，电线通讯线可以连接在电线上的一对感应线圈或连接在电线上的一对电容器。
优选地，电源可包括可更换的电池、透明的太阳能电池、有机电解质太阳能电池或者诱导电流源。
根据本发明的另一方面，提供一种用于累计计量表的无线和远距离读表的方法，其包括以下步骤a)获得显示在累计计量表显示部上的数字的图像，并把该获得的图像转换成电信号；b)将获得的数字图像存储在动态随机存取存储器中；c)对存储在动态随机存取存储器中的数字图像进行预处理操作，并且只提取判读数字所必须的成分；d)把上述提取的数据与记忆于电可擦只读存储器中的识别库相比较，根据比较的结果产生对应于数字图像数据的数字代码，并把产生的数字代码存储在快闪只读存储器中；e)把存储在快闪存储器中的数字代码数据和或当前显示于累计计量表显示部上的数字代码数据，通过无线频率模块在一段预定时间内向读表中心传输；及f)接收和处理通过无线频率模块传输的数字代码。
优选地，数字代码数据在其被传输到读表中心之前，可以被临时存储在快闪只读存储器中。
读表中心可以向累计计量表传输命令，该命令包括一指示累计计量表进行获得图像的操作的命令代码以及一用于指定累计计量表的识别代码。另一方面，通过无线频率模块向读表中心传输的数字代码数据可以包括一关于累计量的数字数据和一指示累计计量表的识别代码。
附图简述从以下结合附图详细的描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点。
图1是表示根据本发明优选实施例的用于无线自动读表的系统和方法结构的方块图；图2a-2e是图1中的图像传感器模块的各实施例的透视图；图3a-3d是图2d中透明体的各实施例的剖视图；图4a-4c是表示本发明所述的电源的各实施例的图；图5是表示安装于通讯死区的累计计量表与无线频率模块之间相互通讯关系的示意图；图6a和6b是表示图5中的电力通讯系统的不同实施例的示意电路图；
图7是表示根据本发明另一实施例的一种用于无线自动读表的系统和方法的结构的方块图；和图8是表示根据本发明的用于累计计量表上的无线远距离读表系统操作的流程图。
实施本发明的最佳方式本发明提供用于累计计量表的无线远距离读表系统，该系统包括一图像预处理器、一读取识别和数据代码的处理器、一为了处理大量数据而把存储器构成一个芯片的小尺寸的光学式文字判读模块、及一具有休眠功能而使电源消耗最小的时间控制器。
参考图1，该图是表示根据本发明优选实施例的用于无线自动读表的系统和方法结构的方块图。如图所示，该无线远距离读表系统包括一个图像传感器模块1，该模块固定设置于累计计量表的顶部壁或底部壁的预定部位上，以检测计量表的显示部的数字的图像并把检测到图像转换成电信号。
图像传感器模块1包括一个用于获得图像并把获得的图像转换成电信号的固态图像传感器。固态图像传感器最好是电荷耦合器件(ChargeCoupled Device，CCD)图像传感器、斗链器件(bucket bridge device)图像传感器、等离子体耦合器件(plasma coupled device)图像传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或者由塑料聚合物晶体管构成的透明板状图像传感器。该图像传感器模块1固定地设置于累计计量表的顶部壁或底部壁上以便读表人能够用肉眼读取显示部上的数字的位置上。另外，图像传感器模块1可由透明材料制成，以便读表人能够用肉眼读取显示部上的数字，而不必考虑图像传感器模块1的安装位置。
如图2a-2e所示，图像传感器模块可以各种各样的方式安装在电、自来水、天然气等累计计量表上。例如，图像传感器模块可安装在累计计量表护盖或外壳的内侧和外侧，或者通过一个孔安装在计量表的护盖或外壳。另外，图像传感器模块也可安装在累计计量表的预定部位，既不与计量表护盖或外壳相连，也不安装在其上，而是与其间隔一定距离。
图2a表示安装在电表的透明外壳22外侧预定部位上的图像传感器模块20的结构，同时其与外壳22间隔一定距离，图2b表示安装在水或气表的透明视窗32外侧预定部位上的图像传感器模块30的结构，同时其与视窗32间隔一定距离。在电表的透明外壳22或水或气表的透明视窗32上，安装有固定部件21或31，并且在该固定部件21或31的顶部以这样一种方式安装有图像传感器模块20或30它能够拍摄显示于电表或水或气表显示部23或33上的数字的图像。
如图2c所示，包括有由塑料聚合物晶体管构成的透明板状图像的传感器图像传感器模块40，可以直接安装在累计计量表的透明外壳42或者透视窗上，以便获得显示于表的显示部43上的数字的图像。这种布置可防止图像传感器模块40向外凸出。此外，由于图像传感器模块40是透明的，不会遮挡显示部43，因此当无线远距离读表功能发生故障时，很容易进行人工读表操作。另外，图像传感器模块可以安装在不遮挡显示部的位置上。在此情况下，相似地，当无线远距离读表功能发生故障的任何时候，都容易进行人工读表操作。
图2d表示安装在表的外壳或透视窗内侧预定部位的累计计量表的底部壁上以获得折射数字图像的图像传感器模块的结构。一个具有所需形状的透明体51连接在累计计量表的底部壁的、位于显示部53下方的预定位置上，并且图像传感器模块50被设置在累计计量表的底部壁上的一个预定位置上、它与透明体51相分离开一段距离，以便获得投射在透明体51上的一数字图像。换而言之，本发明的图像传感器模块可以获得显示部53上的数字图像，即使在累计计量表外壳的内部。
用于折射显示部53上的数字图像的透明体51，可以具有多种形状，例如如图3a所示的圆柱体形状、如图3b所示的棱角部分被磨去的直角三角形形状、如图3c所示的典型直角三角形形状以及如图3d所示的棱镜形状。对于直角三角形透明体，倾斜侧相对于底的倾斜角度必须根据反射角度来设定。
如图3d所示的具有棱镜形状的透明体61被应用于如图2e所示的透明板状图像传感器模块60。在此情况下，透明体61和透明板状图像传感器模块60可以成一个单一单元来实施，如图2e所示，因为图像传感器模块60可非常接近透明体61获得投射于透明体61上的数字图像。该实施方式应用于累计计量表上，其中显示部63和外壳62相互间隔一段窄距离，因而能够使透明体61与透明板状图像传感器模块60之间的距离最小。
再参考图1，第一数据存储器存取控制器(DMAC)2适用于把来自图像传感器模块1的相应电图像信号的数字图像数据存储在动态随机存取存储器(DRAM)4中，并把该存储的数字图像数据传输给数字信号处理器(DSP)3进行图像预处理。第一数据内存存取控制器(DMAC)2还适用于存储动态随机存取存储器(DRAM)4中的DSP3处理的结果。即，第一数据内存存取控制器(DMAC)2通过总线(BUS)控制对动态随机存取存储器(DRAM)4的输入和从DRAM4的输出；而第二数据存储器存取控制器5控制无线频率(RF)模块13与主处理单元(MPU)7之间数据的输出输入。
数字信号处理器(DSP)3适用于为来自第一数据存储器存取控制器(DMAC)2的数字图像数据进行预处理操作，这样，该传输的数字图像数据可以作为数字被识别。即，数字信号处理器(DSP)3从接收的数字图像数据中去除噪音成分，并迅速有效地计算得到的数字图像数据以分离出数字识别所必须的形状、线段、成分、坐标和位置值。然后，在第一数据存储器存取控制器(DMAC)2的控制下，数字信号处理器3把计算的结果存储在DRAM4中。总线控制器6与总线相连接以控制内部数据传输速度。
光学式文字判读模块8起到内存储单元的作用且包括大容量动态随机存取存储器4。该结构使该系统小型化并能低能高速运转。
动态随机存取存储器4适用于存储和输出与来自图像传感器模块1的电图像信号相应的数字图像数据。动态随机存取存储器4还适用于存储来自DSP3的结果数据、卸下在电可擦可编程只读存储器(EEPROM)9中被编码的识别算法，并且将该存储的结果数据以及卸下的识别算法输出至MPU7中，以作该数字图像数据的识别计算。即动态随机存取存储器4共同支持图像传感器模块1、数字信号处理器3及主处理器MPU7。
具有高识别率的软件被编程于一台式电脑中，然后以硬件译码方式被传输给电可擦可编程只读存储器9。电可擦可编程只读存储器9是一个外部非易失性存储器，其作用是根据主处理器7的要求把存储的程序传输给动态随机存取存储器4。
在第二数据存储器存取控制器5的控制下，快闪只读存储器11起存储通过MPU7识别和解码的累计数字的作用。快闪只读存储器11还存储由读表中心16传输并由命令解码器10解码的信息，并把该存储的信息传输给同步时间控制器12。即，快闪只读存储器11存储识别码、读表时间信息以及累计数字代码并根据传输要求把它们传输给无线频率模块(例如，无线皮单元模块(radio pico cell)或蓝牙模块)13。
主处理器7适用于将经DSP3处理后的结果以及从电可擦可编程只读存储器9装载到动态随机存取存储器4的识别库进行计算操作，并且把得到的识别数字进行编码。此外，主处理器7检查同步时间控制器12的同步时间，并根据检查的结果把读表时间编码，并通过命令解码器10把得到的读表时间代码存储在快闪只读存储器11中。
响应从读表中心16传输并通过命令解码器10解码的读表时间码，同步时间控制器12适用于控制从电源15向相关元件或无线频率模块13及光学式文字判读模块8提供电力的时间。换句话说，同步时间控制器12平时处于休眠模式，不从电源15提供电力，当接收由读表中心16传输的读表时间代码时，进入唤醒模式，仅在由接收到的读表时间代码所指定的一段时间(例如1-2分钟)内给光学式文字判读模块8从电源15提供电力。也是在唤醒模式，同步时间控制器12仅在由接收到的命令代码所指定的一段时间(例如1-2小时)内从电源15提供电力给无线频率模块13。此外，为了精确传输和接收同步时间，同步时间控制器12把从读表中心16传输给无线频率模块13的时间信息设定为标准时间，并与MPU7相互作用以产生读表时间代码并将它传输给读表中心16。
命令解码器10适用于主处理器7、无线频率模块13以及同步时间控制器12中的代码的解码，并把该解码的结果存储在快闪只读存储器11中。识别信号发生器(ID)14适用于产生相关累计计量表的识别码(包括地址和识别数字)，从而使读表中心16精确地将数字数据无线传输给所需的累计计量表。
电源15包括一种给光学式文字判读模块8和无线频率模块13提供驱动电压的可充电电池。该可充电电池最好是一种氢电池或薄膜锂电池。同步时间控制器12自动检测由电池输出电力的程度以及存储在电池中的电荷数量。在本发明中，电耗只是用于光学式文字判读模块8进行图像识别及与读表中心16进行通讯的操作。因此，电源15不必总是保持“开启”，这样其寿命可保持2-5年或更久。
电源15包括前面所述的可充电或可更换的电池，而且也可使用如图4a，4b，4c中所示的透明太阳能电池、有机电解质太阳能电池以及感应电流源等。即，如图4a所示，一透明太阳能电池73可安装于累计计量表71的外壳72上，或如图4b所示，一有机电解质太阳能电池74安装于累计计量表71壳体预定部位上。在任一情况下，太阳能电池都适合于户外的累计计量表，因为它需要来自太阳的热量。如图4c中所示，在与从电线75延伸的线圈76相对的感应线圈77中可产生感应电流。该感应电流不仅可用于室外，还适用于接受不到阳光的地方，诸如地下。
另外，如图5所示，当累计计量表91可以安装在如地下室等通讯死区。此时，累计计量表91可通过电力线通讯与室外无线频率模块97相连接。无线频率模块97可在累计计量表91与读表中心之间传输数据。为此，在包括图像传感器模块92的累计计量表91中必须提供传输模块93，并且在无线频率模块97中必须提供接收模块96。无线频率模块97以很容易分离而不用单独的工作的方式与电线94的插座95连接。图6a，6b表示用于从电力线装载或卸载有关累计量数据的电力传输系统的不同实施方案。在图6a所示的电力传输系统中，把一对连接在电线79上的感应线圈78和81分别安装在累计计量表和无线频率模块上。另外，在图6b所示的电力传输系统中，通过电容器82和83把累计计量表和无线频率模块的输出输入端分别连接到电线80上。根据累计计量表和无线频率模块的条件，可选择性地使用两种系统。
在任一系统中，提供一个过滤器，以过滤通过电线通讯传输的累计量数据，从而防止传输不必要的成分。
另一方面，如图7所示，多个累计计量表90-98可在一定的区域内形成单一单元。此时，图像传感器模块和形成一对的无线频率模块100-108以一个图像传感器模块为主、其它线频率模块100-108为隶属的方式分别安装在累计计量表上。具有这种结构，主无线频率模块可把有关各累计计量表累计量的数字数据统一成一体并将该数据通过一条通讯线路传输给读表中心。
用于与读表中心进行数据传输的无线频率模块(例如蓝牙模块或无线皮单元模块radio pico cell module)起到支持相关装置与在一定范围内的各种设备的一对一及一对多无线连接的作用。该无线频率模块使用2.4GHz的工业科学医疗波段(ISM)以提供最大为1Mbps的传输速率，一种中继无线电收发技术以减少来自衰减干扰的影响，以及使用二进制调频系统。
这种无线频率模块可被设置在包括移动电话、笔记本、打印机、台式个人电脑、个人数字助理、传真机、键盘、操纵杆等各种数字式装备上，以使用无线频率在数字式装备中进行声音和数据通讯，而不必通过有形电缆。
一种双向数据传输／接收终端，如交互式寻呼机或双向短信机，可用于进行无线频率模块与读表中心之间数据的传输和接收。作为选择，可利用基于网络的数据塞尔米垂(cellemetry)系统，诸如个人信息服务(PCS)系统、码分多路存取(CDMA)系统、时分多路存取(TDMA)系统和全球移动通讯系统(GSM)，进行无线频率模块与读表中心之间数据的传输和接收。
接着参照附图8，对根据本发明具有上述构造的无线远距离读表系统的操作系统进行详细说明。
首先，累计计量表上的同步时间控制器12分析从读表中心16传输的读表命令。如果传输的命令被分析为命令从休眠模式转变成唤醒模式，则同步时间控制器12控制电源15提供电力给储存有文字判读库的光学式文字判读模块8(S1)。
来自读表中心16的命令包括指示相关累计计量表进行获取图像操作的命令代码，和用于指定相关累计计量表的识别代码。结果，读表中心16能够通过传输特定命令代码给计量表而指定一特定的累计计量表以对其作无线和远距离读值。
当电源15提供电力时，图像传感器模块1扫描累计计量表显示部的数字。扫描图像的数字图像数据储存在动态随机存取存储器4中，然后传输给数字信号处理器3，该处理器从传输的数字图像数据中除去噪音成份，并对获得的数字图像数据进行预处理，提取数字识别所必须的形状、线段及坐标值。然后，数字信号处理器3根据提取的形状、线段及坐标值将数字图像数据数字化(S2)。
储存于电可擦可编程只读存储器9中的识别库通过动态随机存取存储器4被转移到主处理单元7中。主处理单元7把通过数字信号处理器3处理的结果与储存于电可擦可编程只读存储器9中的识别库进行比较，将得到的识别数字解码并把得到的数字代码存储到快闪只读存储器11中(S3)。在存储数字代码的同时，主处理单元7核对同步时间控制器12的读表时刻，并把读表时刻代码和识别代码储存在快闪只读存储器中(S4)。
在电源15处于休眠模式以维持光学式文字判读模块8处于“关”状态的条件下，同步时间控制器12核对用于传输和接收数据的传输代码。当无线频率模块13收发信号的等待命令代码与同步时间一致时，同步时间控制器12控制电源15以维持无线频率模块13处于“开”状态一段命令时间。结果，无线频率模块13维持传输/接收等待状态该命令时间(S5)。
当在传输／接收等待状态下接收到来自读表中心16的读表和传输命令代码时，无线频率模块13与指定时间同步地把存储的累计数字代码或读表时刻代码传输给读表中心16(S6)。
通过无线频率模块向读表中心传输的数字代码包括关于累计量的数字数据和表示该累计计量表的识别代码。结果，读表中心分析累计计量表传输的数字代码，并且根据分析结果，不仅能够计算出该累计量的费用，而且还能够向该累计计量表的用户征收计算出的费用。
另外，如果在等待状态下从读表中心16接收到代码信号，则命令解码器10把接收到的代码信号解码并把解码的结果存储在快闪只读存储器11中。在休眠模式时，同步时间控制器12等待读表和传输/接收命令代码以及来自读表中心的同步时间信息(S7)。
本领域的技术人员将理解上述的无线远距离读表系统及方法足以实现本发明的目的。
工业应用如上所述，本发明提供一种用于无线自动读表的系统及其方法，它能够无线和远距离地读取电表、水表、气表等所消耗的累计量。可把该无线远距离读表系统简单地连接和安装在表上以进行远距离读表操作，而不必用新表来更换。此外，由于没有遮挡累计计量表的数字，所以也可在任何时候进行人工读表。该无线远距离读表系统可安装在如电、自来水以及天然气等所有类型的累计计量表上，实现无线、远距离地从累计计量表读取累计量。此外，没有必要对该远距离无线读表系统进行长时间的检测，并且该产品尺寸小、价格低。
另外，根据本发明，只在需要时才提供用以远距离无线读表所需的电力，从而延长了例如电池的使用寿命。此外，无线远距离读表系统可计算出一段特定时间内某地区或全国性累计量，例如在一段短时间内的最大用电时间地区，并且全面管理该累计量。这具有积极、迅速、准确地处理电、自来水及天然气等消耗量的效果。
此外，根据本发明，该无线远距离读表系统可以把一组累计计量表的累计量统一成一个数据单元，并通过一条通讯线传输该统一的数据单元，因此大大减少了通讯线的占有时间和通讯量。该无线远距离读表系统也可以传输和接收通过通讯线进行无线远距离读表操作所必须的数据，所以可进行无线远距离读表操作，而不必考虑累计计量表的位置。
尽管为了说明的确目的已经公开了本发明的优选法实施方案，但本领域技术人员将意识到在不脱离所附权利要求书中公开的本发明的范围和精神的各种修饰、添加及变更是可能的。
权利要求
1.一种用于无线和远距离地读取累计计量表的系统，其包括一个安装在累计计量表的预定部位、用于扫描所说计量表的显示部的图像传感器模块，所述图像传感器模块包括一个用于获取显示于该累计计量表显示部上的数字的图像并把获取到的图像转换成电信号的图像传感器；一个用于存储通过图像传感器获得的数字图像的数据的动态随机存取存储器；一个数字信号处理器，该处理器对存储在动态随机存取存储器中的数字图像数据进行预处理操作，只提取数字识别所必需的成份；一个主处理器，将上述数字信号处理器所提取出的数据与存储在电可擦可编程只读存储器中的识别库进行比较，根据比较的结果产生相应于数字图像的数字代码，并把产生的数字代码存储快闪只读存储器中；一个无线频率模块，该模块用于在一预定时间内将存储于快闪只读存储器中的数字代码数据和/或目前显示于累计计量表显示部上的数字传输给读表中心，并接收来自读表中心的命令；一个同步时间控制器，该控制器在正常状态下进行休眠模式操作，只有当当前的时间与通过无线频率模块接收的命令的时间代码一致时，将来自电源的电力提供给一光学式文字判读模块和所述无线频率模块，使电耗最少；及所述读表中心适用于接收和处理通过所述无线频率模块传输的数字代码数据，及传输所述时间代码给所述无线频率模块以执行无线远距离读表操作。
2.权利要求1所述的系统，其特征在于，所说的图像传感器是互补金属氧化物半导体图像传感器。
3.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像传感器模块安装在累计计量表外壳外部的预定部位，同时与所说外壳间隔一定距离。
4.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像传感器模块安装在所述累计计量表透视窗外部的预定部位。
5.按照权利要求4所述的系统，其特征在于，所说的图像传感器是由塑料聚合物晶体管构成的透明板状图像传感器。
6.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所述图像传感器模块安装在所述显示部上面或下面预定位置的所述累计计量表的底部壁上；以及一透明体安装在所述显示部与所述图像传感器模块之间，折射所述显示部上显示的数字的图像并把该折射的图像传输给所述图像传感器模块。
7.按照权利要求6所述系统，其特征在于，所说的透明体具有圆柱体形状。
8.按照权利要求6所述系统，其特征在于，所说的透明体具有其边缘为圆形的直角三角形状。
9.按照权利要求6所述系统，其特征在于，所说的透明体具有直角三角形状。
10.按照权利要求6所述系统，其特征在于，所说的透明体具有棱镜形状。
11.按照权利要求6所述系统，其特征在于，所述图像传感器模块和所述透明体相互形成一整体并相互紧密接近。
12.按照权利要求11所述系统，其特征在于，所说的图像传感器是一个由塑料聚合物晶体管构成的透明板状图像传感器。
13.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所说的图像传感器模块连接在累计计量表外壳或透视窗的内表面。
14.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所说的图像传感器模块连接在所述累计计量表外壳或透视窗的外表面。
15.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所说的图像传感器模块通过一个孔安装在所说的累计计量表的外壳或透视窗上。
16.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所说的图像传感器模块连接在累计计量表的保护性外壳或容器的内表面上。
17.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所说的图像传感器模块连接在所述累计计量表的保护性外壳或容器的外表面上。
18.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所说的图像传感器模块通过一个孔安装在所述累计计量表的保护性外壳或容器上。
19.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所说的图像传感器模块安装于累计计量表的外壳或透视窗的外表面，以便它朝向所述显示部伸缩地移动。
20.按照权利要求1所述系统，其特征在于，所说的无线频率模块在给定区域内包括一个主无线频率模块和多个从属无线频率模块，所说的主无线频率模块和从属无线频率模块根据它们的识别代码传输和接收数据，所说的主无线频率模块根据它的识别代码传输数据给读表中心或接收来自读表中心的数据。
21.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所说的无线频率模块是无线皮单元模块(radio pico cell module)或蓝牙模块。
22.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括双向数据传输/接收装置，以进行无线频率模块与读表中心之间的数据传输和接收，所述双向数据传输/接收装置包括交互式寻呼机或双向短信机。
23.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括基于网络的数据塞尔米垂(cellemetry)装置，以进行所述无线频率模块与所述读表中心之间的数据传输和接收，该基于网络的数据塞尔米垂(cellemetry)装置包括个人通讯服务系统、码分多路存储系统、时分多路存储系统或用于移动通讯的全球系统。
24.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所说的光学文字判读模块和图像传感器模块被集成为一个芯片单元。
25.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括电力线通讯装置，当所述累计计量表安装在通讯死区时，通过电力线在所述图像传感器模块与上述无线频率模块之间传输和接收数据。
26.按照权利要求25所述的系统，其特征在于，所述电力线通讯线包括连接在该电线上的一对感应线圈。
27.按照权利要求25所述的系统，其特征在于，所述电线通讯线包括连接在该电线上的一对电容器。
28.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，该电源包括一可更换的电池。
29.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，该电源包括一透明太阳能电池。
30.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，该电源包括一有机电解质太阳能电池。
31.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，该电源包括一产生感应电流的感应线圈。
32.一种无线和远距离地读取累计计量表的方法，其包括以下步骤获取显示于所述累计计量表显示部上的数字的图像，并将该获得的图像转换成电信号；把该获得的数字图像存储在动态随机存取存储器中；对存储在动态随机存取存储器中的数字图像数据进行预处理操作，并从中只提取数字识别所必需的成份；将该提取的数据与存储于电可擦可编程只读存储器中的识别库进行比较，根据比较的结果产生相应所述数字图像数据的数字代码并把该产生的数字代码存储在一快闪只读存储器中；在一段预定的时间内，通过一无线频率模块把存储于快闪只读存储器中的数字代码数据和/或目前显示于所述显示部上的一数字传输给读表中心；及接收并处理通过所说的无线频率模块传输的数字代码数据。
33.按照权利要求32所述的方法，其特征在于，所说的数字代码数据在其被传输到所说的读表中心之前临时存储在快闪只读存储器中。
34.按照权利要求32所述的系统，其特征在于，所说的读表中心适用于传输命令给所述累计计量表，所说的命令包括一指示所说的累计计量表进行图像获取操作的命令代码和一用于指定所述累计计量表的识别代码。
35.按照权利要求32所述的系统，其特征在于，通过所述无线频率模块传输给读表中心的数字代码数据包括关于累计量的数字数据和表示所述累计计量表的识别代码。
全文摘要
一种用于无线自动读表的系统和方法，其可无线和远距离读取消耗的电、水和气等的累计量。图像传感器模块安装在累计计量表的预定部位，对显示于累计计量表显示部上的数字拍照，并把该拍摄到的图像转换为电信号。主处理器单元7产生相应数字图像的数字代码。无线频率模块13把该产生的数字代码无线传输给读表中心16。
文档编号G08C17/00GK1421026SQ00817526
公开日2003年5月28日 申请日期2000年12月18日 优先权日1999年12月21日
发明者韩明国 申请人:布鲁马克斯通讯有限公司