一种基于无线传输的水表远程自动记录装置的制作方法

本实用新型涉及自动抄水表技术领域，尤其涉及一种基于无线传输的水表远程自动记录装置。

背景技术：

随着现代化城市的建设，居民生活小区的水电等基础设施的数量在持续增加，然而诸多问题也伴随而生，例如：如何解决系统的复杂布线，怎样提高抄表效率等。由于水表数量多，地理位置分散等特点，加上抄表实时性、准确性要求较高，传统人工抄表方式已无法胜任抄表工作。主要缺点体现在以下几个方面：1）、抄表入户困难，周期长，效率和准确率低；2）、雇佣抄表人员人工费昂贵，提高了自来水公司在水资源管理方面的成本；3）、由于抄表人员专业素质良莠不齐，很容易造成错抄、数据丢失、漏抄，数据可靠性非常差。基于以上问题，新型远程自动抄水表技术有待发展。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于无线传输的水表远程自动记录装置，可以解决抄表人员入户难，抄表过程复杂，抄表效率低等问题。工作人员只需要在监控中心远程操作，即可完成抄表。装置安装方便，完全可靠。

本实用新型采取的技术方案为：

一种基于无线传输的水表远程自动记录装置，包括电源模块、电流检测模块、图像采集模块、Zigbee无线模块、嵌入式系统。

电源模块的输出端连接电流检测模块，电流检测模块的输出端连接图像采集模块的输入端，图像采集模块的输出端连接Zigbee无线模块的输入端，Zigbee无线模块的输出端连接嵌入式系统的输入端，嵌入式系统的输出端连接GSM模块、4G无线通讯模块，所述4G无线通讯模块连接远程监控中心。

所述电源模块包括家庭供电、备用电源供电、稳压电源模块；稳压电源模块用于将家庭供电转换到+12V直流供电；当系统检测到家庭供电中断时，会立即启动备用电源供电，备用电源供电采用可充电电池供电。

所述电流检测模块包括安装在电源模块上的电流传感器、开关电路；电流传感器采用ACS712电流传感器。主要由靠近芯片表面的铜制电流通路和精确的低偏置线性霍尔传感器电路等组成，具有响应时间快，灵敏度高，低噪声，误差小，绝缘电压高等特点。当电流传感器检测到家庭供电中断时，立即打开开关电路启动备用电源供电。

所述图像采集模块采用微型近距离摄像头，所述微型近距离摄像头安装在水表正上方20cm处，所述微型近距离摄像头能够远程进行数字调焦。微型近距离摄像头可实现最低15cm近距离拍照，摄像头悬挂安装在防水盒表面。

所述嵌入式系统包括主控芯片CC2530，所述主控芯片CC2530具有无线通讯接口，用于与外围器件通讯。

所述GSM模块采用西门子公司的TC53i模块，用于实现与主控芯片通讯，将数据通过GSM通讯网络发送短信给户主。GSM模块可在系统添加至少两个电话号码，系统可以向这两个电话号码分别发送短信。

所述4G无线通讯模块，用于将图像采集模块采集的图片信息上传到远程监控中心。

该装置封装在一个透明、透光材料制作而成的防水箱里面，防水箱安装位置距离水表正上方25cm。

采用上述结构，本实用新型一种基于无线传输的水表远程自动记录装置，备有备用电源，当可以连入家庭用电电源时，不启动备用电源；当家庭用电电源切断时，电流检测模块自动检测电流，当检测到无电流通过时，自动开启备用电源进行供电。图像采集模块启动拍照，拍照之后通过Zigbee无线模块将数据传送给嵌入式系统，嵌入式系统进行分析简单处理之后，将照片通过4G无线通讯模块传给远程监控中心，工作人员可以根据现场采集的照片进行读数并且将读数存储。同时，当工作人员统计好水表数据时候，可以通过远程监控中心向嵌入式系统发送命令，嵌入式系统通过GSM模块向户主发送读数，户主按照抄表数据进行缴费。本实用新型装置可以解决抄表人员入户难，抄表过程复杂，抄表效率低等问题。工作人员只需要在监控中心远程操作，即可完成抄表。装置安装方便，完全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构图。

图2为本实用新型的主控芯片CC2530主控制电路图。

图3为本实用新型的电流传感器检测电路图。

图4为本实用新型的开关电路图。

图5为本实用新型的GSM模块电路图。

具体实施方式

如图1所述，一种基于无线传输的水表远程自动记录装置，包括电源模块、电流检测模块、图像采集模块、Zigbee无线模块、嵌入式系统。

电源模块的输出端连接电流检测模块，电流检测模块的输出端连接图像采集模块的输入端，图像采集模块的输出端连接Zigbee无线模块的输入端，Zigbee无线模块的输出端连接嵌入式系统的输入端，嵌入式系统的输出端连接GSM模块、4G无线通讯模块，所述4G无线通讯模块连接远程监控中心。

所述电源模块包括家庭供电、备用电源供电、稳压电源模块；稳压电源模块用于将家庭供电转换到+12V直流供电；当系统检测到家庭供电中断时，会立即启动备用电源供电，备用电源供电采用可充电电池供电。

所述电流检测模块包括安装在电源模块上的电流传感器、开关电路；电流传感器采用ACS712电流传感器，当电流传感器检测到家庭供电中断时，立即打开开关电路启动备用电源供电。

所述图像采集模块采用微型近距离摄像头，所述微型近距离摄像头安装在水表正上方20cm处，所述微型近距离摄像头能够远程进行数字调焦。

所述嵌入式系统包括主控芯片CC2530，所述主控芯片CC2530具有无线通讯接口，用于与外围器件通讯。

所述GSM模块采用西门子公司的TC53i模块，用于实现与主控芯片通讯，将数据通过GSM通讯网络发送短信给户主。

所述4G无线通讯模块，用于将图像采集模块采集的图片信息上传到远程监控中心。

该装置封装在一个透明、透光材料制作而成的防水箱里面，防水箱安装位置距离水表正上方25cm。

图2为主控芯片CC2530主控制电路图。CC2530芯片的集成度很高，外围电路只要连接少量的电阻、电容和电感等元件及晶振就可以正常工作。电流传感器的输出经过放大调理得到的数字信号SOUT与CC2530的端口P0.6相连，端口P1_1和P1_0分别连接LED指示灯D1、D2，用于指示系统的工作状态。CC2530的下载调试接口由四线构成，包括DD、DC、RESET_N和GND信号，分别与芯片的端口 P2_2、P2_1、RESET_N和GND相连。P1为天线接口，连接鞭状天线。CC2530的端口RF_N和RF_P提供差分的射频信号，在该信号输送到天线之前，需要在天线和芯片间增加一个用来实现平衡信号到非平衡信号的转换变换网络（平衡—非平衡变压器），该网络把无线电 RF的差分信号的阻抗转换为单端 50 欧姆。

图3为电流传感器检测电路图，采用线性电流传感器ACS712-20A，该器件内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输出与检测的交流或直流电流成比例的电压。由于ACS712-20A的输出电压随原边电流成线性关系，实际检测电路电流范围约在0~4A变化，该传感器的输出电压在2.5~2.9V变化，ΔV=0.4V，而单片机要求检测输入电压为0~12V。为此，在传感器需加一级差分输入比例运算放大器，以实现电位移动和信号放大，运算放大电路图中由电阻R3、R4、R5、R6及运放OP1177组成。取V1=V2=2.5V，放大倍数为30，即可满足应用要求。

图4为开关电路图，开关模块主要由继电器驱动器ULN2803和继电器组成。ULN2803是八路NPN达林顿连接晶体管阵，适用于低逻辑点平数字电路和较高的电流、电压要求之间的接口。这里用其驱动5V继电器，ULN2803输出端直接接继电器线圈一端，继电器线圈的另一端接+5V电源，ULN2803的输入端直接和无线控制I/O口相连，无线控制口输出高电平就驱动继电器动作。

图5为GSM模块电路图，该模块采用的TC35I有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。单片机通过两根I/O口控制TC35I的开关机、复位等，通过串口与TC35I进行数据通信，通信速率为9600Kbps，采用8位异步通讯方式，1位起始位、8位数据位、1位停止位。

通过在水表上方安装一套本实用新型一种基于无线传输的水表远程自动记录装置，该装置备有备用电源，当可以连入家庭用电电源时，不启动备用电源；当家庭用电电源切断时，电流检测模块自动检测电流，当检测到无电流通过时，自动开启备用电源进行供电，图像采集模块启动拍照，拍照之后通过Zigbee将数据传送给嵌入式系统，嵌入式系统进行分析简单处理之后将照片通过4G无线通讯方式传给远程监控中心，工作人员可以根据现场采集的照片进行读数并且将读数存储。同时，当工作人员统计好水表数据时候，可以通过监控中心向嵌入式系统发送命令，嵌入式系统通过GSM模块向户主发送读数，户主按照抄表数据进行缴费。