一种脉冲输入计量表及计量方法与流程

1.本发明涉及流体计量技术领域，具体涉及一种脉冲输入计量表及计量方法。


背景技术：

2.我国北方冬季要供暖，为了节约能源，减少烟尘，大多数地区已通过热网集中供热。热能和电能，水资源一样是需要收费供应的，热量表和电表水表一样都是一种为结算收费提供依据的计量器具。同时为了便于结算收费，热表，水表，电表都具备了远程抄表的功能，取代了传统的人工抄表。对于热表和水表，由于安装位置大都没有电源，因此普遍都是采用电池供电，远程抄表在设计上就需要采用低功耗的设计思路。
3.现有的远程抄表可以分为有线和无线传输两种模式，有线通常采用mbus或485总线型拓扑结构(如图2所示)，无线通常采用lora，gprs或nb-iot这样的星型拓扑结构(如图3所示)。这两种拓扑结构对于电池供电的热量表或水表都有一定的缺陷。
4.在有线模式下的总线型拓扑结构中，远程抄表的指令在总线上传输，会唤醒所有总线上的表，这些表要根据总线上传输命令中的表地址来判断是否指令是传输给自己的，总线上的表越多，则意味着，所有表被唤醒的次数越多，在通讯环境恶劣的情况下，加上重试机制后，被唤醒的次数则会更多，这种特性会导致电池电量的消耗增大。
5.在无线模式下的星型拓扑结构中，每个表都要具备无线通讯模块，无线通讯模块一方面成本较高，另一方面功耗也较大，因此不但增加了整表的成本，而且也增加了整表的功耗。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种脉冲输入计量表及计量方法，减少网络中的挂表表数量，通过脉冲计量方式来降低整表成本和减少功耗。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种脉冲输入计量表，包括：
8.计量单元，用于计量脉冲输入计量表自身的累积用水量或热量数据；
9.脉冲采集单元，包括多个脉冲输入接口，所述脉冲输入接口接收来自脉冲输出表的脉冲信号，所述脉冲采集单元用于对脉冲输出表输入的脉冲信号分别进行累加积算，得到对应脉冲输出表的积算数据；其中，每个脉冲输入接口均对应连接一脉冲输出表；
10.通信模块，其将自身的累积用水量或热量数据及积算数据上传远程控制端。
11.作为本发明的进一步改进，所述脉冲输出表为具有脉冲输出接口的热量表或水表，所述脉冲输出接口连接所述脉冲输入接口。
12.作为本发明的进一步改进，所述脉冲输出表包括机械转盘、磁铁和常开型干簧管，所述机械转盘能够被水流推动而转动，所述磁铁设置在所述机械转盘上且随其转动，所述脉冲输出接口连接所述常开型干簧管，所述常开型干簧管在磁铁经过时闭合与脉冲输出接口联通输出脉冲信号。
13.作为本发明的进一步改进，所述脉冲采集单元根据脉冲信号的数量乘以单个脉冲
信号对应的用水量得到相应脉冲输出表的总用水量。
14.作为本发明的进一步改进，所述脉冲采集单元包括单片机和上拉电阻，所述单片机连接所述脉冲输入接口，所述上拉电阻连接至所述单片机和所述脉冲输入接口之间；当脉冲输入接口收到脉冲信号，所述上拉电阻使单片机的输入电平由高电平变为低电平。
15.作为本发明的进一步改进，所述通信模块采用mbus、rs485、lora、gprs或nb-iot进行数据传输。
16.一种脉冲输入计量方法，采用如上所述的一种脉冲输入计量表进行计量。
17.作为本发明的进一步改进，所述累加积算为根据脉冲信号的数量乘以单个脉冲信号对应的用水量得到相应脉冲输出表的总用水量。
18.作为本发明的进一步改进，所述累加计算包括以下步骤：
19.所述脉冲采集单元检测其脉冲输入引脚，判断脉冲输入引脚电平高低；
20.当脉冲输入引脚为低电平时，判断有脉冲并启动定时器；
21.检测脉冲输入引脚电平高低，当脉冲输入引脚为高电平，进行判断脉冲宽度；
22.读取定时器值，判断脉冲宽度是否达到设定值；
23.当脉冲宽度达到设定值时，进行脉冲累积积算。
24.作为本发明的进一步改进，所述通信模块上传积算数据到远程控制端，包括以下步骤：脉冲采集单元检测远程控制端下发的抄表命令，当为抄表指令时，应答表自身的计量数据以及脉冲输入积算数据。
25.本发明的有益效果：本发明根据现场情况，可以选择安装1路脉冲输入或多路脉冲输入，同时将其它表安装为带脉冲输出接口的表，将脉冲输出接口与脉冲输入接口连接，即可以采集到1台或多台具备脉冲输出功能的表的数据，再通过有线或无线的传输模式，将自身和其它通过脉冲输入接口采集到的表的数据一起上传，不但可以降低总线上表的数量，也可以减少无线通讯模块的配备数量，从而降低功耗和成本；且本发明采用脉冲的通讯方式，具有功耗低，引线数量少的优点，配合本发明所提出的具有脉冲输入功能的热量表或水表组网，非常适合现场安装。
附图说明
26.图1是本发明实施例1原理结构示意图；
27.图2是现有热量表或水表总线拓扑结构示意图；
28.图3是现有热量表或水表无线星型拓扑结构示意图；
29.图4是本发明总线拓扑结构示意图；
30.图5是本发明无线星型拓扑结构示意图；
31.图6是本发明脉冲积算流程示意图；
32.图7是本发明脉冲信号示意图；
33.图8是本发明远程控制流程示意图。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
35.本发明提供了一种脉冲输入计量表，包包括：
36.计量单元，用于计量脉冲输入计量表自身的累积用水量或热量数据；
37.脉冲采集单元，包括多个脉冲输入接口，所述脉冲输入接口接收来自脉冲输出表的脉冲信号，所述脉冲采集单元用于对脉冲输出表输入的脉冲信号分别进行累加积算，得到对应脉冲输出表的积算数据；其中，每个脉冲输入接口均对应连接一脉冲输出表；
38.通信模块，其将自身的累积用水量或热量数据及积算数据上传远程控制端。
39.如图4和图5所示，本发明采用的脉冲输入计量表，自身为一个带有完整计量功能的表，如超声波水表或超声波热量表，包括但不限于超声，电磁，机械等计量原理。脉冲输入表接有若干脉冲输出表，脉冲输入表通过总线或无线方式上传连接远程端，本发明在使用过程中，根据现场情况，可以选择安装1路脉冲输入或多路脉冲输入，同时将其它表安装为带脉冲输出接口的表，将脉冲输出接口与脉冲输入接口连接，这样具备脉冲输入接口的表就可以采集到1台或多台具备脉冲输出功能的表的数据，在这台脉冲输入表再通过有线或无线的传输模式，将自身和其它通过脉冲输入接口采集到的表的数据一起上传，这样不但可以降低总线上表的数量，也可以减少无线通讯模块的配备数量，从而降低功耗和成本，接口之间采用脉冲的通讯方式，具有功耗低，引线数量少(2线)的优点，配合本发明所提出的具有脉冲输入功能的热量表或水表组网，非常适合现场安装，采用具有脉冲功能的户用热量表或水表后，可以减少网络中的挂表表数量，通过间接抄收的方式来降低成本和减少功耗。
40.实施例1
41.如图1所示，本实施例提供了一种脉冲输入计量表，其中u1为脉冲输入表内的微处理器，内部有进行脉冲输入采样并累加积算的程序；r1为上拉电阻，保持脉冲输入引脚默认为高电平；j1为脉冲输入接口，实际使用时由导线与脉冲输出表进行连接；j2为脉冲输出表的脉冲输出接口，k1为常开型干簧管；
42.其工作方式为：脉冲输出表的机械转盘，在有水流的情况下会被水流推动而转动，位于机械转盘上的磁铁经过常开型干簧管k1时，会将常开型干簧管k1吸合，导致脉冲输出接口j2的两个引脚导通，从而产生一个脉冲输出信号，磁铁每经过常开型干簧管k1一次，就是产生一个脉冲输出信号，每个脉冲输出信号，表示一定的用水量；脉冲输入表当没有脉冲信号输入时，脉冲输入接口j1的两个引脚保持断开，微处理器u1的input引脚在上拉电阻r1的作用下保持为高，当有脉冲信号输入时(也就是脉冲输出表的常开型干簧管k1吸合)，脉冲输入接口j1的两个引脚由于与脉冲输出表的脉冲输出接口j2相连，因此导通，微处理器u1的input引脚会被拉低为低电平，程序识别到低电平，可以判断此时产生了一个脉冲，并进行累积积算。
43.进一步地，脉冲输出表为电池供电户用的热量表或水表；现有的户用热量表是通过计量供热管道内的水流量，以及通过住宅前后的温差来计算消耗热量的仪表，它和水表一样都能够计量流过管道内的用水量，机械式热量表和水表可以通过水流带动叶轮，从而将机械信号转变为电信号的脉冲输出方式；在很多安装现场，表的安装位置都比较集中，在这样的安装条件下，可以安装一台具备脉冲输入接口的脉冲输入表，表内具备有线或无线的数据远传功能模块包括但不限于mbus，rs485，lora，gprs，nb-iot等类型的传输类型，如图4和图5所示，配合脉冲输出表的组网模式示意图，分别通过总线和无线将上述积算数据
通过通信模块进行传输，表上具备至少1路脉冲输入接口。
44.实施例2
45.本实施例提供了一种脉冲输入计量方法，采用如上的一种脉冲输入计量表进行计量。累加积算为根据脉冲信号的数量乘以单个脉冲信号对应的用水量得到相应脉冲输出表的总用水量，即产生一个脉冲输出信号，每个脉冲输出信号，表示一定的用水量。
46.具体地，如图6所示，累加计算包括以下步骤：
47.脉冲采集单元检测其脉冲输入引脚，判断脉冲输入引脚电平高低；
48.当脉冲输入引脚为低电平时，判断有脉冲并启动定时器；当引脚为高电平时，无脉冲，继续保持检测输入引脚状态；
49.启动定时器后，继续检测脉冲输入引脚电平高低，当脉冲输入引脚为高电平，进行判断脉冲宽度，滤除干扰脉冲；若为低电平，等待电平变高后计算脉冲宽度；
50.当引脚为高电平，读取定时器值，判断脉冲宽度是否达到设定值；关于脉冲宽度判断如图7所示，进行脉冲宽度t的判别，将小于tmin的脉冲信号作为干扰信号滤除，正常的脉冲输入信号t都是大于tmin的。
51.当脉冲宽度达到设定值时，即脉冲宽度合格，进行脉冲累积积算；否则，继续进行输入引脚电平判断。
52.进一步地，如图8所示，通信模块上传积算数据到远程控制端，包括以下步骤：脉冲采集单元(即微处理器)检测远程控制端下发的抄表命令，当为抄表指令时，应答表自身的计量数据以及脉冲输入积算数据。
53.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。