一种无线抄表系统的制作方法
本申请实施例涉及电学领域，具体涉及一种无线抄表系统。
背景技术：
目前，电力水平的提高使得了我国首先普遍使用了远程电力抄表，减少了人力在收集电力数据上面的消耗。但是，水表，燃气表等其他的抄表还是使用着传统的人工抄表的方式，速度慢，效率低下而且消耗数据用户只有每个月缴纳费用的时候才能够看到。此外，很多地方存在水资源低效利用和大肆浪费现象，因此迫切需要一种无线抄表系统实现对水资源的实时监测与管理。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种无线抄表系统，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。
本申请实施例提供了一种无线抄表系统，所述抄表系统包括：流量计、控制模块、无线通信模块、数据共享平台以及显示模块，其中，
所述流量计与所述控制模块连接，所述控制模块与所述无线通信模块通过有线连接，所述无线通信模块与所述数据共享平台通过无线连接，所述显示模块与所述控制模块连接；
所述流量计，用于根据通过水管的水流量产生脉冲信号，并将所述脉冲信号传递给所述控制模块；
所述控制模块用于根据所述脉冲信号得到预定时间内的水流量数据，并将所述水流量数据通过所述无线通信模块传输给所述数据共享平台；
所述数据共享平台用于存储所述水流量数据；
所述控制模块用于接收需显示水流量数据的信号时，通过所述无线通信模块向所述数据共享平台发送水流量数据获取通知，所述水流量数据获取通知用于通知所述数据共享平台发送其存储的第一时间段的第一水流量数据，并通过所述无线通信模块接收所述数据共享平台传输的所述第一水流量数据，根据所接收的所述第一水流量数据产生显示信号，并将所述显示信号发送给所述显示模块进行显示。
作为一种可能的设计，所述抄表系统还包括水管开关装置和三极管开关，其中，
所述水管开关装置与所述三极管开关连接，所述三极管开关与所述控制模块相连；
所述控制模块，还用于控制所述三极管开关产生水管开启信号或水管关闭信号；
所述三极管开关，还用于将所述水管开启信号或所述水管关闭信号发送给所述水管开关装置；
所述水管开关装置，用于根据所述水管开启信号使得水在所述水管中流通或根据所述水管关闭信号使得水不在所述水管中流通。
作为一种可能的设计，所述抄表系统还包括指示灯，所述指示灯与所述控制模块连接，所述控制模块还用于控制所述三极管开关产生所述水管开启信号时，控制所述指示灯被点亮，或控制所述三极管开关产生所述水管关闭信号时，控制所述指示灯不被点亮。
作为一种可能的设计，所述控制模块还用于确定所述第一水流量数据超过第一阈值时，控制所述三极管开关产生水管关闭信号；所述水管开关装置还用于根据所述水管关闭信号使得水不在所述水管中流通；或者，
所述控制模块还用于确定所述第一水流量数据未超过第一阈值时，控制所述三极管开关产生所述水管打开信号，所述水管开关装置还用于根据所述水管打开信号使得水在所述水管中流通。
作为一种可能的设计，所述系统还包括红外检测模块；
所述红外检测模块用于发射红外线并根据所述红外线射到物体时获取所述物体的温度值，并将所述温度值传输给所述控制模块；
所述控制模块还用于判断第一时间点的温度值减去第二时间点的温度值的温度差值是否大于或等于第二阈值，其中，所述第一时间点在所述第二时间点之后，所述第二阈值为正值；
所述控制模块还用于当确定所述温度差值大于或等于所述第二阈值时，产生所述水流量数据获取通知；
或者，所述控制模块还用于确定所述温度差值小于所述第二阈值时，等待下一次的温度差值判断。
作为一种可能的设计，所述控制模块还用于确定所述温度差值小于所述第二阈值时，产生息屏信号并将所述息屏信号发送给所述显示模块控制其息屏。
作为一种可能的设计，所述抄表系统还包括第一电压调整模块和第二电压调整模块，所述第一电压调整模块的输入端连接电源，所述第一电压调整模块输出端分别连接所述指示灯、所述三极管开关、所述无线通信模块、所述红外检测模块、所述流量计和所述第二电压调整模块的输入端，所述第二电压调整模块的输出端连接所述控制模块和所述显示模块；
所述第一电压调整模块用于将所述电源的输出电压调整为第一输出电压，并向所述指示灯、所述三极管开关、所述无线通信模块、所述红外检测模块、所述流量计供电和所述第二电压调整模块提供所述第一输出电压；
所述第二电压调整模块用于将所述第一输出电压调整为第二输出电压，并向所述控制模块和所述显示模块提供所述第二输出电压；
其中，所述电源的所述输出电压、所述第一输出电压与所述第二输出电压互不相等。
作为一种可能的设计，所述电源的所述输出电压大于所述第一输出电压，所述第一输出电压大于所述第二输出电压。
作为一种可能的设计，所述电源的所述输出电压为直流12v、所述第一输出电压为直流5v，所述第二输出电压为直流3.3v。
本申请实施例所提供的无线抄表系统，能实时监测水流量数据，最大限度地满足信息透明度，保证所述数据共享平台数据的准确性，实现水流量的电子自动抄表。
进一步，所述控制模块可以根据所述水流量数据是否超出第一阈值决定是否需要关闭水源，从而节省水资源。
此外，该无线抄表系统的所述显示模块将传统的机械数字显示优化为数值显示，比以往的显示更加地直观和便利。
另外，所述抄表系统包括所述红外检测模块，当不需要显示所述水流量数据时，显示模块处于休眠状态的，用户查看所述水流量数据时会触发所述红外检测模块，显示模块亮屏显示，直到用户离开检测范围，能够有效节省功耗。
上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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获得其他的附图。
图1为本申请实施例一种无线抄表系统的结构示意图。
图2为本申请实施例中三极管开关的电路结构图。
图3为本申请实施例中红外检测模块的电路结构图。
图4为本申请实施例中第一电压调整模块的电路结构图。
图5为本申请实施例中第二电压调整模块的电路结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，本文中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，为本申请实施例一种无线抄表系统的结构示意图，如图1所示，该抄表系统包括数据共享平台11、无线通信模块12、指示灯13、控制模块14、三极管开关15、流量计16、第一电压调整模块18、第二电压调整模块19、红外检测模块20、显示模块21以及水管开关装置22，该抄表系统用于实时显示用户的水流量数据。
可以理解，图1所示的结构仅为示意，实际结构还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
本实施例中，所述第一电压调整模块18的输入端连接电源17，所述第一电压调整模块18输出端分别连接所述指示灯13、所述三极管开关15、所述无线通信模块12、所述红外检测模块20、所述流量计16和所述第二电压调整模块19的输入端，所述第二电压调整模块19的输出端连接所述控制模块14和所述显示模块21。
所述控制模块14分别连接所述指示灯13、所述三极管开关15、所述流量计16、所述红外检测模块20以及所述显示模块21，所述水管开关装置22与所述三极管开关15连接，即所述控制模块14、所述三极管开关15以及所述水管开关装置22依次连接。
所述控制模块14还与所述无线通信模块12通过有线连接，所述无线通信模块12与所述数据共享平台11通过无线连接，即所述电源17、所述第一电压调整模块18、所述第二电压调整模块19、所述控制模块14与所述无线通信模块12依次电连接后，所述无线通信模块12与所述数据共享平台11再通过无线连接。
所述数据共享平台11为一种实时性的数据共享平台，可以作为连接设备的中心以及数据上传的中心。所述数据共享平台11可以用来存储数据，例如，存储水流量数据。所述数据共享平台11可以是物联网数据平台，例如，onenet平台。所述数据共享平台11进行数据连接的时候可以采用不同的通信协议，例如，传输控制协议/网际协议(transmissioncontrolprotocol/internetprotocol，tcp/ip协议)，用户数据报协议(userdatagramprotocol，udp协议)或消息队列遥测传输(messagequeuingtelemetrytransport，mqtt)协议。
为描述简洁，后续实施例以所述数据共享平台11采用mqtt协议为例进行描述。
所述无线通信模块12是具有无线通信功能的芯片，用于进行短距离的数据无线传输以及用于连接无线网路进而进行长距离的传输，例如，所述无线通信模块12可以是esp8266模块。
所述控制模块14可以为单片机，例如，所述控制模块14为stm32f103rbt6芯片，该stm32f103rbt6芯片适合多种操作系统，例如，此抄表系统中所述stm32f103rbt6选用基于优先级的抢占式多任务系统(μc/os-ii系统)，用于进行多线程的处理。
所述三极管开关15的电路结构可以如图2所示，所述三极管开关15包括第一晶体三极管q1、第二晶体三极管q2、第一电阻r11和第二电阻r12。例如，所述第一电阻r11的电阻值可以是10千欧(kω)，所述第二电阻r12的电阻值可以是10kω。
所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2的集电极均与所述第一电压调整模块18连接，该第一电压调整模块18可以提供直流5伏(v)的电压，所述第一晶体三极管q1的基极通过所述第一电阻r11与所述控制模块14连接，所述第二晶体三极管q2的基极通过所述第二电阻r12与所述控制模块14连接，所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2的发射极均与所述水管开关装置22的电源端口连接。
其中，所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2可以是npn三极管或pnp三极管。npn三极管由两块n型半导体和一块p型半导体组成，p型半导体位于两块n型半导体之间。pnp三极管由两块p型半导体和一块n型半导体组成，n型半导体位于两块p型半导体之间。
所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2不论是npn三极管，还是pnp三极管，均包括基极(b)、集电极(c)和发射极(e)。当所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2的基极电流为0时，所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2的集电极端口的电流为0，所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2处于截止状态，即所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2作为开关时，状态为断开，则所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2的发射极均不能给所述水管开关装置22提供电压，即所述水管开关装置22关闭；当基极电流增大时，大到能够让三极管达到饱和状态，所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2处于导通的状态，即所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2作为开关时，状态为导通，所述第一晶体三极管q1和所述第二晶体三极管q2的发射极给所述水管开关装置22提供电压，即所述水管开关装置22开启。
所述流量计16可以是电磁流量计、涡轮流量计或霍尔流量计。例如，本实施例中，所述流量计16为所述霍尔流量计，所述霍尔流量计是利用霍尔效应原理输出高低电平的脉冲，计数原理是流体流动带动扇叶转动，从而带动涡轮转动，其内的霍尔传感器元件内部由涡轮转动带动切割磁感线，霍尔元件的正负极分别接上第一电压调整模块18提供直流电压的正极和负极，产生反向磁场，流体的速度与切割磁感线产生感应电动势，产生正弦波输出得到脉冲，通过测量脉冲的频率就可以得到水流量的大小。
所述红外检测模块20的电路结构可以如图3所示，所述红外检测模块20包括第一传感器re3、第二传感器red200、第一电容c12、第二电容c13、第三电容c14和第三电阻r9。例如，所述第一电容c12的电容值可以是22皮法(pf)，所述第二电容c13的电容值可以是22pf，所述第三电容c14的电容值可以是22pf，所述第三电阻r9的电阻值可以是20kω。
所述第一传感器re3的电源端口31与所述第一电压调整模块18连接，该第一电压调整模块18可以提供直流5v的电压，所述第一传感器re3的输出端口32分别连接所述第一电容c12的一端、所述第二传感器red200的电源端口34和所述第三电容c14的一端，所述第一传感器re3的接地端33接地。
所述第一电容c12的另一端连接第二电容c13的一端，且第一电容c12和第二电容c13之间接地，所述第二电容c13的另一端接所述第一电压调整模块18。
所述第二传感器red200的电源端口34还通过所述第三电容c14与所述第二传感器red200的接地端36连接，所述第二传感器red200的输出端口35与所述第三电阻r9的一端连接，所述第三电阻r9的另一端作为所述红外检测模块20的输出端。
所述第一传感器re3和所述第二传感器red200可以为红外传感器。所述红外检测模块20可以包括所述红外激光头，红外激光头可以集中发射红外线，根据红外线被目标物体反射的信号，得到被测物体的温度，例如，红外激光头可以检测人体的温度。
所述显示模块21可以为有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，oled)，例如，小分子oled和高分子oled。
所述第一电压调整模块18的电路结构可以如图4所示，所述第一电压调整模块18包括稳压芯片u3、第四电容c15、第五电容c16、第四电阻r10、电感l1、稳压管d1和二极管d2。例如，所述稳压芯片u3可以是lm2596，所述第四电容c15的电容值可以是68pf，所述第五电容c16的电容值可以是220微法(μf)，所述第四电阻r10的电阻值可以是1kω，所述电感l1的电感值可以是33微亨(μh)，所述稳压管d1可以是in5825。
所述稳压芯片u3的输入端(in)与所述电源17连接，该电源17可以提供直流12v的电压，所述稳压芯片u3的输入端还通过所述第四电容c15接地，所述稳压芯片u3的使能端
所述第一电压调整模块18用于将所述电源17的输出电压进行降压。例如，所述无线抄表系统为嵌入式系统，所述第一电压调整模块18用于将所述电源17的输出电压调整为第一输出电压，例如，所述电源17的输出电压为直流12伏，所述第一输出电压为直流5伏。所述第一电压调整模块18向所述指示灯13、所述三极管开关15、所述无线通信模块12、所述红外检测模块20、所述流量计16和所述第二电压调整模块19提供所述第一输出电压。
所述第二电压调整模块19的电路结构可以如图5所示，所述第二电压调整模块19包括稳压器u1、第六电容c1、第七电容c2、第八电容c3和第九电容c4。例如，所述稳压器u1可以是ams117-3.3，所述第六电容c1的电容值可以是220μf，所述第七电容c2的电容值可以是10000pf，所述第八电容c3的电容值可以是220μf，所述第九电容c4的电容值可以是10000pf。
所述稳压器u1的输入端(vin)与所述第一电压调整模块18的输出端连接，所述第一电压调整模块18可以为所述稳压器u1提供直流5v电压，所述稳压器u1的输入端还通过并联的所述第六电容c1和所述第七电容c2接地，所述稳压器u1的接地端(gnd)与地连接，所述稳压器u1的输出端(vout)作为所述第二电压调整模块19的输出端(vcc)，所述稳压器u1的输出端通过并联的所述第八电容c3和所述第九电容c4接地。
所述第二电压调整模块19用于将所述第一电压调整模块18的第一输出电压进行降压。例如，所述第二电压调整模块19用于将所述第一输出电压调整为第二输出电压，例如，所述第二输出电压为直流3.3伏，所述第二电压调整模块19向所述控制模块14和所述显示模块21提供所述第二输出电压。
所述水管开关装置22用于控制水管内水是否流通。
所述指示灯13被点亮时，表示所述三极管开关15导通，控制所述水管开关装置22开启，即水管中的水流通，所述指示灯13未被点亮时，表示所述三极管开关15断开，控制所述水管开关装置22关闭，即水管中的水不流通。
在本申请的一个实施例中，当水管中水流流动时，水流经过所述流量计16，水流带动所述流量计16内部的转子转动，产生相反磁极的旋转磁场，旋转的磁场切割磁感线并产生脉冲，当水流越快，带动转子转动的速度就越快，切割磁感线的速度就越快，产生的脉冲就越多，脉冲的频率与水流的速度成正比。所述流量计16与所述控制模块14连接，所述流量计16将产生的脉冲信号发送给所述控制模块14。
所述控制模块14用于计算单位时间内接收到的所述脉冲信号的数量，所述控制模块14还用于根据所述脉冲信号的数量计算预定时间内的水流量数据，其中，所述预定时间可以是一段时间，例如，一周或者一个月。所述控制模块14将计算出的所述水流量数据发送给所述无线通信模块12。
所述无线通信模块12设置有所述数据共享平台11的密钥和地址，所述无线通信模块12设置成所述数据共享平台11的密钥和地址通过wifi与所述数据共享平台11建立连接并向所述数据共享平台11上传所述水流量数据，即将所述控制模块14发送的所述水流量数据上传到所述数据共享平台11，例如，所述控制模块14和所述数据共享平台11之间的网络协议可以是mqtt协议。
所述水流量数据上传到所述数据共享平台11之后，所述数据共享平台11存储所述水流量数据，并且所述数据共享平台11可以将所述水流量数据用数据折线图显示出来或者是将所述水流量数据用柱状图显示出来。
在本申请的另一个实施例中，所述红外检测模块20利用所述红外激光头向被测目标(例如，人体)发射红外线，根据红外线被目标反射的信号，得到被测目标的温度值，并将所述温度值传输给所述控制模块14。
所述控制模块14还用于根据所述红外检测模块20传来的所述温度值判断第一时间点的温度值减去第二时间点的温度值的温度差值是否大于或等于第二阈值，其中，所述第一时间点在所述第二时间点之后，例如，所述第一时间点与所述第二时间点间隔不到一分钟，例如，10秒；所述第二阈值为正值，例如，3摄氏度(℃)。
所述控制模块14还用于当确定所述温度差值大于或等于所述第二阈值时，产生水流量数据获取通知，并通过无线通信模块12向数据共享平台11发送，其中，所述水流量数据获取通知携带需要获取水流量的时间段，例如，第一时间段，例如，所述第一时间段可以为x年x月x日至x年y月y日，例如，所述第一时间段为一个月的时间长度。所述水流量数据获取通知用于通知所述数据共享平台11发送其存储的第一时间段的第一水流量数据。
所述数据共享平台11根据所述水流量获取通知将其存储的第一时间段的第一水流量数据通过所述无线通信模块12传输给所述控制模块14。
在本申请的另一实施例中，所述控制模块14还用于根据所接收的所述第一水流量数据产生显示信号，并将所述显示信号发送给所述显示模块21。
所述显示模块21接收到所述显示信号并显示所述第一水流量数据，或者所述控制模块14根据所述第一水流量数据运用日历显示算法计算出当月的水流量数据对应的当月水费并将所述水费通过所述显示模块21显示出来。
在本申请的另一实施例中，所述控制模块14还用于确定所述温度差值小于所述第二阈值时，等待下一次的温度差值判断；或者，所述控制模块14确定所述温度差值小于所述第二阈值时，产生息屏信号并将所述息屏信号发送给所述显示模块21，所述显示模块21接收到所述息屏信号后息屏。
在本申请的另一个实施例中，所述控制模块14还用于判断从所述数据共享平台11上得到的所述第一水流量数据是否超出第一阈值来确定是否需要停止供水，其中所述第一阈值可以是一个月的水流量数据，例如，10吨。
当所述控制模块14判断所述第一水流量数据超过所述第一阈值时，控制所述指示灯13熄灭，控制所述第一晶体三极管q1有效且为截止状态，所述三极管开关15产生水管关闭信号并将所述水管关闭信号通过所述第一晶体三极管q1的发射极发送给所述水管开关装置22，所述水管开关装置22根据接收到的所述水管关闭信号使所述水管中水不再流通。
在本申请的另一实施例中，当所述控制模块14判断所述第一水流量数据未超过所述第一阈值时，控制所述指示灯13点亮，控制所述第二晶体三极管q2有效且为导通状态，所述三极管开关15产生水管开启信号并将所述水管开启信号通过所述第二晶体三极管q2的发射极发送给所述水管开关装置22，所述水管开关装置22根据接收到的所述水管开启信号使水管中水继续流通。
综上所述，本申请提供的一种无线抄表系统能实时监测水流量数据，最大限度地满足信息透明度，保证所述数据共享平台数据的准确性，实现水流量的电子自动抄表。
进一步，所述控制模块可以根据所述水流量数据是否超出第一阈值决定是否需要关闭水源，从而节省水资源。
此外，该无线抄表系统的所述显示模块将传统的机械数字显示优化为数值显示，比以往的显示更加地直观和便利。
另外，所述抄表系统包括所述红外检测模块，当不需要显示所述水流量数据时，显示模块处于休眠状态的，用户查看所述水流量数据时会触发所述红外检测模块，显示模块亮屏显示，直到用户离开检测范围，能够有效节省功耗。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
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