专利名称：基于水表无线抄表系统的低功耗数据读取发射装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数据发射装置及降低其功耗的方法，特别是涉及用于远程无线抄
表的低功耗数据发射装置及其降低功耗的方法。
背景技术：
随着城市化不断推进和自动化技术的发展，水表的抄表方式已经基本由自动抄表 方式替代了人工抄表。无线远传抄表技术是现有技术自动抄表的主要方式。现有无线远程 抄表主要采用以下两种方式第一，GPRS采集器抄表方式，即将水表产生的脉冲信号通过 信号线传给GPRS抄表采集器，GPRS抄表采集器通过无线方式将数据上传给管理中心。第 二，RF射频传输+手持机的数据采集方式，即将采集到的水表数据存储至RF发射机，由抄表 人员定期持手持机到水表附近接收水表数据并借助该手持机将水表数据发送给管理中心。 对于大多安装于野外的大口径水表，上述两种方式还存在以下的缺陷和不足之处 1.对于RF射频传输+手持机的数据采集方式，所述RF射频发射机在通信距离上 受到限制，所述手持机通常需要在100米左右范围内接收数据。由于的大口径水表多安装 于野外，位置分散，抄表时需要抄表人员持手持机到所述大口径水表的附近抄取，达不到自 动抄表的目的，增加了抄表成本； 2.所述GPRS采集器需要220V市电长期供电，而大口径水表多安装在野外，且每只 表相对位置分散，这就使电源布线施工难度大，不适于供水企业大面积的应用；如果使用电 池供电，由于功耗问题没有解决，使抄表系统的稳定性下降；因此，现在市供电GPRS采集器 的抄表方式更多的被使用在用水企业自身，其水表集中安装在厂区内，以此用来监督用水 情况，范围不超过10平方公里。 因此，无线抄表领域需要一种适合大口径水表的低功耗远程无线抄表系统。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出基于大口径 水表远程无线抄表系统的低功耗读取发射装置以及令该装置实现低功耗运行的方法，从而 使稳定地电池供电成为可能，提高了自动抄表效率。 本实用新型解决所述技术问题还可以通过采用以下技术方案来实现 设计、制造一种基于大口径水表远程无线抄表系统的低功耗数据读取发射装置， 所述大口径水表远程无线抄表系统包括大口径水表、为每个大口径水表各自配备的数据读 取发射装置和数据接收装置，以及汇集管理各大口径水表的读取数据的数据管理设备；所 有数据读取发射装置和数据接收装置通过基于移动通信的无线网络传输数据；所述数据读 取发射装置包括微处理器MCU以及分别与该微处理器MCU电连接的接口模块、时钟模块、基 于移动通信网络的无线发射模块和电源模块。尤其是，所述电源模块设置有与所述微处理 器MCU、接口模块和时钟模块电连接的微型电池，以及与所述无线发射模块电连接的主电源 电池；所述微处理器MCU控制将所述电源模块的输出电源仅采用微型电池或者同时采用微型电池和主电源电池，也就是，使微处理器MCU在读取和存储水表数据时工作于低功耗状 态，所述微型电池作为电源模块的输出电源；使微处理器MCU在发送水表数据时处于正常 工作状态，所述微型电池和主电源电池作为电源模块的输出电源。 所述电源模块还包括受控常闭开关和受控常开开关；所述受控常闭开关一端电连 接微处理器MCU、接口模块和时钟模块，另一端电连接微型电池；所述受控常开开关一端电 连接无线发射模块，另一端电连接主电源电池；所述受控常闭开关和受控常开开关从微处 理器MCU接收控制信号。 所述接口模块通过增设在大口径水表中的或者该大口径水表自身设置的传感器
读取水表数据。所述传感器是干簧管感应器。所述接口模块是485接口模块 所述无线发射模块包括基于移动通信的用户识别模块SIM卡和读取该用户识别
模块SIM卡的读卡子模块。 同现有技术相比较，本实用新型"基于水表无线抄表系统的低功耗数据读取发射 装置"的技术效果在于 在不同的工作状态下提供相应的供电方式，仅仅在需要发送数据的时候，才启用 高功耗的基于移动通信网络的无线发射模块，而在其它时段停止对无线发射模块供电并确 保其它模块在低功耗状态下工作，大大提高了对电能利用率，使所述数据读取发射装置能 够长期稳定工作，从而使该数据读取发射装置完全适应所述大口径水表。
图1是本实用新型所述大口径水表远程无线抄表系统的连接示意图； 图2是本实用新型优选实施例所述数据读取发射装置200通过传感器500连接大 口径水表100的示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示优选实施例作进一步详述。 本实用新型提出一种基于大口径水表远程无线抄表系统的低功耗数据读取发射 装置，如图1所示，所述大口径水表远程无线抄表系统包括大口径水表100、为每个大口径 水表各自配备的数据读取发射装置200和数据接收装置300，以及汇集管理各大口径水表 的读取数据的数据管理设备400 ;所有数据读取发射装置200和数据接收装置300通过基 于移动通信的无线网络传输数据。如图2所示，所述数据读取发射装置200包括微处理器 MCU 210以及分别与该微处理器MCU 210电连接的接口模块220、时钟模块230、基于移动通 信网络的无线发射模块240和电源模块250。所述电源模块250设置有与所述微处理器MCU 210、接口模块220和时钟模块230电连接的微型电池251，以及与所述无线发射模块240的 所有模块都电连接的主电源电池252。所述微处理器MCU210控制将所述电源模块250的输 出电源仅采用微型电池251或者同时采用微型电池251和主电源电池252，也就是，使微处 理器MCU 210在读取和存储水表数据时工作于低功耗状态，所述微型电池251作为电源模 块250的输出电源；使微处理器MCU210在发送水表数据时处于正常工作状态，所述微型电 池251和主电源电池252作为电源模块250的输出电源。本实用新型优选实施例中，所述微处理器MCU210采用宏晶STC-12LE5A32S2，所述大口径水表采用德国迈内克公司H.MEINECKEAG的涡轮式计量水表WPD，所述接口模块220 通过大口径水表100自身设置的传感器500读取水表数据，当然，对于没有设置传感器的 大口径水表，所述接口模块220也可以通过为大口径水表100另行设置的传感器300采集 水表数据。本实用新型优选实施例，所述接口模块220是485接口模块，所述传感器500 是干簧管感应器。如图2所示，所述无线发射模块240包括基于移动通信的用户识别模 ±央Subscriberldentity Module卡241，即SIM卡241，以及读取该用户识别模i央SM卡的 读卡子模块242。即所述无线发射模块240是基于移动通信Global System for Mobile Communications无线网络，即GSM无线网络，实现数据的传输。 本实用新型优选实施例，如图2所示，所述电源模块250还包括受控常闭开关Kl 和受控常开开关K2 ;所述受控常闭开关K1 一端电连接微处理器MCU210、接口模块220和 时钟模块230，另 一端电连接微型电池251 ;所述受控常开开关K2 —端电连接微处理器 MCU210、接口模块220、时钟模块230和无线发射模块240，另一端电连接主电源电池252 ; 所述受控常闭开关K1和受控常开开关K2从微处理器MCU210接收控制信号。上述结构使 数据读取发射装置200在开机时就处于低功耗状态，只有在特殊情况下，即用无线发射模 块240发送数据时，在微处理器MCU210的动作信号下，断开受控常闭开关K1，闭合受控常开 开关K2，接通所述无线发射模块240，使数据读取发射装置200处于正常工作状态；在水表 数据发送完成后，在微处理器MCU210的取消动作信号，闭合受控常闭开关K1，断开受控常 开开关K2，断开所述无线发射模块240，使数据读取发射装置200重新处于低功耗状态。 以上是所述受控常闭开关Kl和受控常开开关K2是一种硬件实现形式，实际应用 中，所述开关K1、 K2不仅可以是实实在在存在的受控开关，还可以是任何能够实现所述微 处理器MCU 210对微型电池251和主电源电池252切换控制的硬件或者软件。 本实用新型对电源模块250做出特殊设计，使其在微处理器MCU210的控制协调下 只在需要启用所述高功耗的无线发射模块240的情况下才使用主电源电池252，而在其它 时间关闭无线发射模块240，保持低功耗状态，使用微型电池251。所述微型电池251和主 电源电池252包括一次电池和可重复使用的充电电池。 由上述技术内容，还可以提出一种基于大口径水表远程无线抄表系统令数据读取 发射装置低功耗运行的方法，如图1所示，所述大口径水表远程无线抄表系统包括大口径 水表100、为每个大口径水表各自配备的数据读取发射装置200和数据接收装置300，以及 汇集管理各大口径水表的读取数据的数据管理设备400 ;所有数据读取发射装置200和数 据接收装置300通过基于移动通信的无线网络传输数据；所述数据读取发射装置200包括 微处理器MCU210以及分别与该微处理器MCU210电连接的接口模块220、时钟模块230、基 于移动通信网络的无线发射模块240和电源模块250。所述方法包括如下步骤 A.在所述电源模块250中设置维持接口模块220、时钟模块230和低功耗状态的 所述微处理器MCU 210工作的微型电池251和使所述数据读取发射装置200的所有模块都 正常工作的主电源电池252，而且所述微型电池251和主电源电池252的切换受微处理器 MCU 210控制； B.为微处理器MCU 210设置N个数据读取中断时间和发送数据中断时间，所述发
送数据中断时间应当设置在最后一个数据读取中断时间之后，其中N《24 ; C.设置数据读取发射装置200，在开机时选择所述微型电池251作为电源模块250的输出电源，同时使所述微处理器MCU 210在开机时处于低功耗工作状态； D.在每个数据读取中断时间，所述微处理器MCU210通过接口模块220读取水表数
据并存储； E.在所述发送数据中断时间，所述微处理器MCU 210切换所述电源模块250，使主 电源电池251成为所述电源模块250的输出电源，同时所述微处理器MCU 210转换为正常 工作状态； F.所述无线发射模块240发送步骤D所述被存储的水表数据； G.所述微处理器MCU 210切换所述电源模块250，使所述微型电池251作为电源
模块250的输出电源，同时，所述微处理器MCU210转换为低功耗工作状态；循环执行步骤D至G。 所述微处理器MCU 210的低功耗状态是指所需电能能够维持该微处理器MCU 210
完成根据时钟芯片230计时和通过接口模块220读取水表数据并存储的状态。 —般情况下，所述数据管理设备400只需要一天收集一次水表数据进行统计管
理，因此，所述步骤B中，从第一个数据读取中断时间至发送数据中断时间的时间间隔应当
不小于24小时，以达到尽量维持低功耗工作状态的目的。 如上所述，所述步骤D中，接口模块220通过增设在大口径水表内的或者为大口径 水表自身设置的传感器500采集水表数据，进而所述微处理器MCU 210读取水表数据并存 储。 对于本实用新型优选实施例，针对移动通信GSM无线网络，所述步骤F还具体包括 如下分步骤 Fl.寻找移动通信网络，检测用户识别模块SIM卡状态； F2.将数据发送失败次数X置0 ; F3.发送步骤D所述被存储的水表数据， F4.检测所述水表数据是否发送成功； F5.接收到水表数据发送成功的反馈信息，执行步骤F8 ; F6.接收到水表数据发送失败的反馈信息，所述数据发送失败次数X加1 ; F7.如果X < 3，执行步骤F3 ;否则执行步骤F8 ; F8.完成水表数据的无线发送。 本实用新型的技术方案在不同的工作状态下提供相应的供电方式，仅仅在需要发 送数据的时候，才启用高功耗的基于移动通信网络的无线发射模块，而在其它时段停止对 无线发射模块供电并确保其它模块在低功耗状态下工作，大大提高了对电能利用率，使所 述数据读取发射装置能够长期稳定工作，从而使电池供电的数据读取发射装置完全适用于 所述大口径水表。
权利要求一种基于大口径水表远程无线抄表系统的低功耗数据读取发射装置，所述大口径水表远程无线抄表系统包括大口径水表(100)、为每个大口径水表各自配备的数据读取发射装置(200)和数据接收装置(300)，以及汇集管理各大口径水表的读取数据的数据管理设备(400)；所有数据读取发射装置(200)和数据接收装置(300)通过基于移动通信的无线网络传输数据；所述数据读取发射装置(200)包括微处理器MCU(210)以及分别与该微处理器MCU(210)电连接的接口模块(220)、时钟模块(230)、基于移动通信网络的无线发射模块(240)和电源模块(250)；其特征在于所述电源模块(250)设置有与所述微处理器MCU(210)、接口模块(220)和时钟模块(230)电连接的微型电池(251)，以及与所述无线发射模块(240)电连接的主电源电池(252)；所述微处理器MCU(210)控制将所述电源模块(250)的输出电源仅采用微型电池(251)或者同时采用微型电池(251)和主电源电池(252)，也就是，使微处理器MCU(210)在读取和存储水表数据时工作于低功耗状态，所述微型电池(251)作为电源模块(250)的输出电源；使微处理器MCU(210)在发送水表数据时处于正常工作状态，所述微型电池(251)和主电源电池(252)一起作为电源模块(250)的输出电源。
2. 根据权利要求1所述的基于大口径水表远程无线抄表系统的低功耗数据读取发射 装置，其特征在于所述电源模块(250)还包括受控常闭开关(Kl)和受控常开开关(K2);所述受控常闭 开关(Kl) 一端电连接微处理器MCU(210)、接口模块(220)和时钟模块(230)，另一端电连 接微型电池(251);所述受控常开开关(K2) —端电连接无线发射模块(240)，另一端电连接 主电源电池(252);所述受控常闭开关(Kl)和受控常开开关(K2)从微处理器MCU(210)接 收控制信号。
3. 根据权利要求1所述的基于大口径水表远程无线抄表系统的低功耗数据读取发射 装置，其特征在于所述接口模块(220)通过增设在大口径水表中的或者该大口径水表自身设置的传感 器(500)读取水表数据。
4 根据权利要求1所述的基于大口径水表远程无线抄表系统的低功耗数据读取发射 装置，其特征在于所述传感器(500)是干簧管感应器。
5. 根据权利要求3或者4所述的基于大口径水表远程无线抄表系统的低功耗数据读取 发射装置，其特征在于所述接口模块(220)是485接口模块。
6. 根据权利要求1所述的基于大口径水表远程无线抄表系统的低功耗数据读取发射 装置，其特征在于所述无线发射模块(240)包括基于移动通信的用户识别模块SIM卡(241)和读取该用 户识别模块SIM卡的读卡子模块(242)。
专利摘要本实用新型涉及一种基于大口径水表远程无线抄表系统的低功耗数据读取发射装置，包括微处理器MCU(210)、接口模块(220)、时钟模块(230)、无线发射模块(240)和电源模块(250)；所述电源模块(250)设置有与所述微处理器MCU(210)、接口模块(220)和时钟模块(230)电连接的微型电池(251)，以及与所述无线发射模块(240)电连接的主电源电池(252)；所述微处理器MCU(210)控制将所述电源模块(250)的输出电源仅采用微型电池(251)或者同时采用微型电池(251)和主电源电池(252)。本实用新型通过微处理器MCU(210)控制切换电源模块(250)的输出电源，从而解决了在以电池作为供电电源情况下，所述数据读取发射装置(200)的还能够长期稳定工作的问题。
文档编号H02J7/00GK201477731SQ20092020452
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者刘清波, 李冲, 李怡凡, 田野 申请人:深圳市兴源鼎新科技有限公司