专利名称：嵌入式智能流量采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动抄表装置，特别涉及一种可进行实时通讯的嵌入式智能流量采集装置。
技术背景目前的住宅用流量计量表包括水表、电表、煤气表、热能表等表具多为机械式表具，不具备数据远传的功能，只能人工抄表。从1992年出现了自动抄表系统，但抄表系统是采用集中抄表的方式表具内安装电子脉冲发生装置，将机械计数器的机械转动信号转换成为电脉冲信号，在住宅内安装脉冲采集器，在采集器内进行计数，并实现数据的远传。有些系统中还具有燃气报警和阀门联动功能，也都是通过将报警器信号线和阀门驱动线路长距离引到采集控制器上，由集中的采集控制器进行处理。
这种方式持续到现在仍然是集中抄表的主流方式，这种方式有如下几个方面的明显缺陷表内没有计数装置，如果脉冲输出线路出现问题，将出现计数不准确；采集器采用集中的UPS供电的方式，一旦UPS电源出现故障，将造成大面积的数据不准确的现象；系统安装完毕时，建筑一般情况下还没有完全调试完成，因此供电系统不太稳定，有时会有长时间停电的情况，从而导致计数不准确的情况发生；由于楼宇内户数较多，各户的线路与采集控制终端上的接口是一一对应的，因此容易造成线路张冠李戴的现象，而且不易及时发现；将报警器的线路远传到采集控制装置，再将阀门控制线路传回各户，导致了报警环节过多，线路过长，造成报警联动关阀不可靠；系统不具备预付费功能，智能化的程度还不够高，收费仍然存在困难，并未彻底解决问题；由于表具的生产厂家不是系统的生产厂家，当出现计数不准确的问题时会出现互相扯皮的现象。
由于目前的集中式抄表系统存在上述的诸多问题，因此，提出了智能流量表的概念，将电池、电子计数装置、控制装置与表具合成一体形成智能表，从而解决上述的问题。表内的电子采集控制器可以增加预付费功能，并实现液晶显示，从而既彻底解决了收费问题，又可以利用集中抄表网络的优势实现其他功能。
但是，由于这个电子采集控制器模块由锂电池供电，而作为监控系统，需要频繁进行查询通讯，系统总线上每时每刻都在通讯，通讯时的电流要达到5mA左右。由于系统是总线形式的系统，对其他表的操作也会唤醒本表，也就是说，本表根本就没有休眠的时间，其最低的工作电流就是5mA。1300mAh的锂电池，只能持续工作260小时，也就是10天多一点的时间，这样的系统根本不能投入实际运行。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种嵌入式智能流量采集装置，其可实现实时流量表查询，使远传智能表成为可能。
本实用新型的技术方案在于，提供一种嵌入式智能流量采集装置，其包括用于计量和控制的第一处理单元及用于对外通讯的第二处理单元，所述第一处理单元与第二处理单元通过连接模块相互连接。
上述嵌入式智能流量采集装置中，所述连接模块采用光耦隔离的方式进行内部通讯。
上述嵌入式智能流量采集装置中，第一处理单元与计量脉冲发生器连接。
上述嵌入式智能流量采集装置中，所述第二处理单元与通讯接口连接。
上述嵌入式智能流量采集装置中，所述第一处理单元由一内部电源供电。
上述嵌入式智能流量采集装置中，所述第二处理单元由外部电源供电。
上述嵌入式智能流量采集装置中，所述第一处理单元还与报警器及阀门连接。
上述嵌入式智能流量采集装置中，所述第二处理单元通过连接模块同步记录第一处理单元从计量脉冲发生器获得的计量读数。
上述嵌入式智能流量采集装置中，所述第一处理单元与第二处理单元间的内部通讯采用中断方式。
上述嵌入式智能流量采集装置中，所述第一处理单元还通过连接模块向第二处理单元传递状态信号，所述第二处理单元通过连接模块向第一处理单元传递控制信号。
本实用新型的嵌入式智能流量采集装置可在频繁通讯情况下降低功耗，使流量采集装置达到既可以频繁查询又可以减少电耗，从而满足连续10年使用的目的。
图1是本实用新型嵌入式智能流量采集装置的内部功能模块连接原理图。
图2是本实用新型嵌入式智能流量采集装置的电路图。
具体实施方式
如图1所示，流量采集装置采用双处理单元结构的电路。第一处理单元11与报警器14、计量脉冲发生器15及阀门16连接。第一处理单元11由内部电源18提供电能，在本实施例中，内部电源18采用锂电池。第二处理单元12通过连接模块13与第一处理单元11连接。通讯接口17与第二处理单元12连接，外部系统可通过该通讯接口17与采集装置连接，以对该采集装置进行设置和控制。
第一处理单元11通过接收计量脉冲发生器15的计量脉冲信号计数流量表的流量消耗。此外，第一处理单元11还可进行阀门控制、液晶显示及其他控制。第二处理单元12负责对外通讯，其与通讯接口17一起由外部总线供电。第一处理单元11与第二处理单元12之间的连接模块13采用完全光耦隔离的方式进行内部通讯，从而具有及高的抗干扰性。上述内部通讯采用中断方式，使得采集装置闲置时间长，工作时间短，从而保证外部线路不影响内部功能，不影响计数准确性，又可以保证通讯，且可降低内部电源18的能耗。
连接模块13包括第一连接131、第二连接132及第三连接133。第一处理单元11通过第一连接131向第二处理单元12传送计量脉冲信号，通过第二连接132向第二处理单元12传送阀门状态。第二处理单元12通过第三连接133向第一处理单元11传送控制数据，以设置、开关阀门。
第一处理单元11收到计量脉冲信号并确认后通过第一连接向第二处理单元12发出脉冲信号，使第二处理单元12的计数器与第一处理单元11同步记录计量读数。这样外部总线可以随时通过通讯接口17访问，读取累计量或其他数据，而不再耗费内部电源18的电能。
以普通家用燃气表为例，每月的用量一般不超过200m3，若每流过1m3产生100个脉冲，则一个月就产生20000个脉冲。第一处理单元11每受到一个脉冲时的唤醒时间大约为10ms，唤醒时的所有电流加起来小于5mA，则每个月由于脉冲计量耗去的电能为0.27mAh。10年总耗电为33.3mAh。
水表的情况与此类似。电表如果采用在步进电机驱动端取脉冲的方法，假设每月用量为200kWh，每千瓦时发出100个脉冲，10年由于脉冲计量总耗电为E1＝34mAh。
当采集装置内部发生某种操作(如由于预置值已经用尽而使阀门关闭时)，第一处理单元11通过第二接口132向第二处理单元12上报一个状态值，第二处理单元12在系统总线通过通讯接口17查询本采集装置时就将这个状态值上报系统，而不再耗费内部电源18的电能。该情况一般数月发生一次，或者永远不会发生。以比较严酷的条件作为假设，每月发生一次，每次唤醒时间小于3秒，电流不大于200mA(阀门16驱动时间和电流)，每次消耗的电能为0.17mAh。10年时间内由于这种情况耗去的电能为E2＝20mAh。
当系统对通过通讯接口17对本采集装置进行设置、开关阀门16等操作时，先将数据写入第二处理单元12中，第二处理单元12通过第三连接将数据传递给第一处理单元11，完成操作。该情况极少发生，以10年间发生10次，每次耗电0.17mAh统计，共耗电E3＝1.7mAh。
当第二处理单元12上电时，也就是总线接通时，第二处理单元12向第一处理单元11发出读全部数据命令，第一处理单元11将所有数据传递给第二处理单元12，完成同步操作。这种情况只在检修，线路遭到破坏，或者市电停电后再上电的情况下发生。每次唤醒时间小于3秒，电流不大于5mA，以最恶劣的情况每天发生一次统计，10年消耗的电能为E4＝15.2mAh。
只有上述操作第一处理单元11参与，其他情况下，第一处理单元11处于休眠状态，静态电流仅0.5uA，即使在传感器(干簧管闭合)的情况下，耗电也仅为3uA，10年总耗电为E5＝262.8mAh。
五项相加，总的功耗E＝E1+E2+E3+E4+E5＝34+20+1.7+15.2+262.8＝333.7mAh。这样功耗就不到原来的方式的1/1000(原方式的功耗为438Ah)。为保证寿命，选择1500mAh的长寿命锂电池作为内部电源18，采集装置可以确保使用10年。
如图2所示，U6的A、B端用于连接通讯总线，而U6的GNN、VCC端连接5V输入电源。脉冲输入和报警输入各通过一电阻接入处理单元U1，U1通过U3将控制信号输出至阀门。OP1、OP2、OP3为用于第一处理单元11及第二处理单元12间信号传输的光耦型第一连接131、第二连接132及第三连接133。
权利要求1.一种嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，包括用于计量和控制的第一处理单元及用于对外通讯的第二处理单元，所述第一处理单元与第二处理单元通过连接模块相互连接。
2.根据权利要求1所述嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，所述连接模块采用光耦隔离的方式进行内部通讯。
3.根据权利要求1所述嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，第一处理单元与计量脉冲发生器连接。
4.根据权利要求1所述嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，所述第二处理单元与通讯接口连接。
5.根据权利要求1所述嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，所述第一处理单元由一内部电源供电。
6.根据权利要求1所述嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，所述第二处理单元由外部电源供电。
7.根据权利要求1所述嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，所述第一处理单元还与报警器及阀门连接。
8.根据权利要求1所述嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，所述第二处理单元通过连接模块同步记录第一处理单元从计量脉冲发生器获得的计量读数。
9.根据权利要求1所述嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，所述第一处理单元与第二处理单元间的内部通讯采用中断方式。
10.根据权利要求1所述嵌入式智能流量采集装置，其特征在于，所述第一处理单元还通过连接模块向第二处理单元传递状态信号，所述第二处理单元通过连接模块向第一处理单元传递控制信号。
专利摘要本实用新型涉及一种嵌入式智能流量采集装置，其包括用于计量和控制的第一处理单元及用于对外通讯的第二处理单元，所述第一处理单元与第二处理单元通过连接模块相互连接。本实用新型的嵌入式智能流量采集装置可在频繁通讯情况下降低功耗，使流量采集装置达到既可以频繁查询实时监控又可以减少电耗，从而满足连续10年使用的目的。
文档编号G01F15/06GK2690859SQ200420042660
公开日2005年4月6日 申请日期2004年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者李俊红, 盛雷, 蔡晟 申请人:深圳天行健电子有限公司