智能水表远程抄表计量表角度检测装置
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作者:吴春红
摘 要：本文是实用新型的智能水表的计量表的用户水用量的检测设计装置，该装置结构简单，可以通过微机精准、迅速读出不同位置、不同片区的用户的用水量。它不仅实现了该类计度表的远程抄表的集中管理，提高了抄表工作效率，而且保证了智能水表远程抄表计量表读数准确性、方便性。该角度检测装置适用于所有通过字轮盘转动来显示用量的计量表，实用性能极强，且使用范围极其广泛。
关键词：智能远程抄表;角度检测装置;系统;功能;方式;字轮
M-BUS总线。智能水表远程抄表，代替了传统的抄水表的过程，使整个过程变得简单、省时。该抄表系统主要有四个部分组成：表头、集中器、通讯控制器、中心计算机软件。表头就是在普通的机械式水表的基础上，加装光电传感器和电子线路，即在机械式水表内部安装三个硬件电路板：光电传感器板、控制板和M-BUS通讯板，这三个电路板彼此的连接靠接插件和电缆分别连接的。表头的主要功能就是将机械信号转变为适合M-BUS总线上传递的电信号。集中器有两大功能：一方面通过M-BUS总线与表头之间连接，以M-BUS总线协议作为通信协议，采集各个表头传来的信号;另一方面，它通过RS485总线与通讯控制器连接，实现采集存储的数据向上传递的功能，该集中器主要是以Atmega128单片机为控制核心实现收集各个表头信息、向上传递收集到的表头信息、信息存储。通讯控制器是抄表系统的通讯扩展部分，它提供更加灵RS-485灵活和丰富的通讯手段，采集各个集中器传来的水表信息，通过RS485（采用平衡式发送，差分接受的数据收发器来驱动总线）或者电话拨号MODEM串行接口，传送到抄表计算机，并且它可以配置USB接口，支持现场的维护，由于控制器的核心是完成通讯的中转、继发功能，所以其关键技术在于通讯口的扩展和控制、数据的缓存和转发以及以及多种通讯模式的接口，解决各个集中器的数据的缓存、打包和上传。中心计算机软件，通过市话网络与各个通讯控制器连接，在控制中心就可以远程采集到各个小区各个客户的水表资料。因为是远程抄表，所以保证智能水表的计度表的读数清晰和准确尤其重要。
常用的水表的流量计数表，一般是三个系统装置组成：一个测算流量多少的装置、一个机械传动式装置和一个带有字轮的圆形轮盘，字轮圆盘上均匀嵌入刻有0-9十个字轮，任意两字轮间隔为36度（360/10）。一旦介质水流过仪表内的检测水介质流量的机械装置的时候，会带动传动装置工作起来，而字輪圆盘是依靠机械传动装置和测算流量多少装置相连的，这样就将经过测算流量装置的水流量和字轮盘偏转的角度形成了一一对应的关系。而字轮圆盘转动的角度就等于圆盘圆周上的对应的字轮数字乘以36度，这样就基本估算出用户的用水量了。字轮圆盘转过的角度与流经的水介质流量是成正比的关系，这样就可以通过几组字轮组合，便将任意阶段时间内的用户用的介质水流量反应出来。这种读取字轮方式一般都是抄表工作人员，到小区里从表上直接读取，所以首先在安装计量表的时候不仅仅考虑计量表自身的体积、安装人员安装、调试、维护的方便，同时还要考虑到抄表人员现场抄表的方便，而且还因为计度表数量多，分布散、集中管理难度大，以上所存在缺点导致抄表工作人员读数不精确、工作量大、效率低。为了克服传统的计量表现有存在的缺点，下面我谈到是一种新型的计量表角度检测装置。该计量表角度检测装置是在原有的智能水表的计度表设计的基础上，技术革新，新型的计量表不仅结构简单，而且利用反馈和控制装置能够准确的反应出介质通过的时候，字轮圆盘的转动角度，根据圆盘的转动角度和用户用水量之间的特定关系，从而准确的在计算机上显示用户水用量，从而实现了远距离对计量表的精确读数及监控。
计量表角度检测装置的技术方案：一个字轮圆盘，该圆盘上每间隔36度，圆盘的圆周上均匀的安装有0-9十个读数字轮;一个检测水流量的装置;一个机械传动装置;一个与字轮圆盘相对应的同心检测圆盘。字轮圆盘依靠传动装置和检测流量多少的装置相连，字轮圆盘上设置信号标志，而检测圆盘设置5个信号监测点，计算机通过检测盘上的监测信号点，采集因圆盘角度偏转而导致的信号标志，然后反馈给控制部件，控制部件就得到了字轮圆盘的角度转动的大小，根据角度偏转大小和信号一一对应的关系，最后就把数字传给微机，从而便准远距离的读到用户的水流量。
计量表角度检测装置机构以及具体实施：读数圆盘整个圆周上均匀安装十个带有数字的字轮字，字轮圆盘和传动位置机械连接，从而与检测流量相连，字轮圆盘上设置有信号标志;对应的字轮圆盘上还另配有监测它圆盘信号标志的检测盘，检测盘上设置有5个均匀分布的信号监测取样点，相邻两个监测点的角度是72度（360/5）。在字轮圆盘的圆面上依次设置中心角为54度、54度、126度、126度四个扇形区域，在其中不相邻的两个扇形区域设置有信号标志，另两个扇形区域无信号标志。假设计量圆盘在水流的冲击下转18度或36度角度时，监测盘上的5个信号监测点由传感器，立即感应、接受变化一次的信号信息，因为计量圆盘偏转角度与接受到的信号信息成一一对应的关系，控制部件不停的采集信号监测点检测到字轮圆盘上的不同信号信息，然后由控制部件将该信号转化为计量圆盘的转动角度的位置的数字。正是利用上述原理，智能水表中的计度表就可以很准确的计数用户的用水量了。每当水流经过计度表时，首先经过检测流量多少的装置，检测流量多少的装置带动机械传动装置，使得机械传动装置和它同轴的字轮盘一起转动，这样机械传动装置就将检测流量数的装置和字轮圆盘以及监测字轮圆盘的监测盘相连了。水表的字轮盘在图中就是字轮圆盘，一旦字轮盘转动，和它对应的同心的检测盘便通过信号监测点以及和它对应的字轮圆盘信号标志，便可将用户的用水量及时传递到反馈装置，从而微机可以读取到。字轮盘在不同的位置，意味着转动的角度不同，也就预示着通过的水流量不一样，利用新型技术，将字轮盘偏转角度与水流量成正比且是一一对应的关系。
本技术结构简单，它实现了人类远程抄用户水表的能力，同时保证用户水用量读数的准确性，便于管理人员的管理、降低了工作人员的劳动量、提高了抄表工作人员的工作效率。
参考文献：
[1]阳宪惠，魏庆福，等.现场总线技术应用.北京：清华大学出版社，2000.
[2]斯可克，李喜刚，等.HART智能变送器的数字通信、冶金自动化.1995.
[3]中华人民共和国城镇建设行业标准，市政户用计量仪表信号传输技术条件.
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