一种干式智能表论文和设计-胡子潜

全文摘要

本实用新型涉及流量计量领域，更具体地说，它涉及一种干式智能表，旨在解决干式水表需要工作人员到现场查看读数的问题，其技术方案要点是：包括连接于水管且检测水流量的检测部、连接于检测部远离水管的一侧且根据检测部的读数显示数据的读数部、根据读数部的数据发出数据信号的通讯系统，其中通讯系统包括电源模块、通讯控制模块。本实用新型通过通讯系统的设计，使得水管流量的读数能够作为信号发出，并被远处的工作人员接收，从而达到远程查看水表，节约人力的目的。

主设计要求

1.一种干式智能表，其特征在于：包括连接于水管（5）且检测水流量的检测部、连接于检测部远离水管（5）的一侧且根据检测部的读数显示数据的读数部（1）、根据读数部（1）的数据发出数据信号的通讯系统，其中通讯系统包括电源模块、采集数据信号并发出的通讯控制模块。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种干式智能表，其特征在于：所述电源模块还包括转压模块。

3.根据权利要求1所述的一种干式智能表，其特征在于：所述通讯控制模块还包括加密收发信号的插卡模块。

4.根据权利要求3所述的一种干式智能表，其特征在于：所述插卡模块使用SIM卡。

5.根据权利要求1所述的一种干式智能表，其特征在于：所述读数部（1）包括代表数据不同位数的多个数字轮（13），所述数字轮（13）通过检测限位环（4）进行限位，每个数字轮（13）的两侧各设有一个检测限位环（4）；位于所述数字轮（13）一侧的检测限位环（4）上设有多个红外发射器（41）、位于所述数字轮（13）另一侧的检测限位环（4）上设有多个红外接收器（42），数字轮（13）沿轴线方向开通有多个与红外发射器（41）配合的红外通孔（136），所述通讯控制模块与红外接收器（42）、红外发射器（41）耦接。

6.根据权利要求5所述的一种干式智能表，其特征在于：所述检测限位环（4）为半圆环，位于所述数字轮（13）两侧的红外发射器（41）、红外发射器（41）对应设置有五组，且均布于检测限位环（4）上。

7.根据权利要求5所述的一种干式智能表，其特征在于：红外通孔（136）为与圆盘同轴设置的弧形条槽，每个所述数字轮（13）皆设有三个红外通孔（136）。

8.根据权利要求6所述的一种干式智能表，其特征在于：三个所述红外通孔（136）分别为圆心角呈24度设置的第一红外通孔（136）、圆心角呈96度设置的第二红外通孔（136）、圆心角呈60度设置的第三红外通孔（136），其中第一红外通孔（136）与第二红外通孔（136）之间间隔角度为60度，第二红外通孔（136）与第三红外通孔（136）之间的间隔角度为24度。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及流量计量领域，更具体地说，它涉及一种干式智能表。

背景技术

干式水表是一种流量计量产品，因其计数机构与被测水隔绝，故不受水中悬浮杂质的影响，确保计数机构的正常工作。同时也不会像湿式水表那样，因表内外温差而造成玻璃下方起雾或凝结水珠，对水表的清晰抄读造成不良影响。

干式水表的叶轮与中心齿轮相分离，叶轮齿轮带动过渡齿轮，过渡齿轮上端由磁性元件与中心齿轮下端的磁性元件相耦合，当水流推动叶轮旋转时，通过过渡齿轮上端的磁性元件与中心齿轮下端的磁性元件相吸或相斥，驱动中心齿轮同步旋转，并由中心传动计数器记录流经水表的水量。

但是，在对干式水表进行读数时，仍不得不派遣工作人员就近查看，十分浪费人力。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种干式智能表，通过通讯系统的设计，使得水管流量的读数能够作为信号发出，并被远处的工作人员接收，从而达到远程查看水表，节约人力的目的。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种干式智能表，包括连接于水管且检测水流量的检测部、连接于检测部远离水管的一侧且根据检测部的读数显示数据的读数部、根据读数部的数据发出数据信号的通讯系统，其中通讯系统包括电源模块、通讯控制模块。

读数部用于显示水流量数据，并通过通讯系统将信号发送出去，使位于远处的工作人员能够收到数据信号，对数据进行识别处理。

本实用新型进一步设置为：所述电源模块还包括转压模块。

通过转压模块的设计，使得通讯系统中的电路可以使用不同电压需求的模块，适用范围更广泛。

本实用新型进一步设置为：所述控制通讯模块还包括加密收发信号的插卡模块。

通过插卡模块对数据进行加密发送，可以防止数据丢失、收到干扰。

本实用新型进一步设置为：所述插卡模块使用SIM卡。

SIM卡方便快捷，使用SIM卡可以有效降低生产升本。

本实用新型进一步设置为：所述读数部包括代表数据不同位数的多个数字轮，所述数字轮通过检测限位环进行限位，每个数字轮的两侧各设有一个检测限位环；位于所述数字轮一侧的检测限位环上设有多个红外发射器、位于所述数字轮另一侧的检测限位环上设有多个红外接收器，数字轮沿轴线方向开通有多个与红外发射器配合的红外通孔，所述通讯控制模块与红外接收器耦接。

在水表检测时，数字轮持续自转，当红外通孔转动到红外发射器所在的位置时，红外接收器能够接收到红外发射器发出的红外信号，从而发出对应此时数字的信号，实现对数字轮上读数的检测。

本实用新型进一步设置为：所述检测限位环为半圆环，位于所述数字轮两侧的红外发射器、红外发射器对应设置有五组，且均布于检测限位环上。

通过五组红外发射接收器的设置，使得通讯系统对数字轮的读数更加精准。

本实用新型进一步设置为：红外通孔为与圆盘同轴设置的弧形条槽，每个所述数字轮皆设有三个红外通孔。

红外通孔需要有一定长度以适用于多个红外发射器、红外接收器，同时多个红外通孔的设计也增加了读数的稳定性。

本实用新型进一步设置为：三个所述红外通孔分别为圆心角呈24度设置的第一红外通孔、圆心角呈96度设置的第二红外通孔、圆心角呈60度设置的第三红外通孔，其中第一红外通孔与第二红外通孔之间间隔角度为60度，第二红外通孔与第三红外通孔之间的间隔角度为24度。

通过24度的设计，从编码学的角度讲更适用于3红外通孔5红外发射器的设置，使得对数字轮的读数更加准确、稳定。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

其一，通过通讯系统的设计，使得水管流量的读数能够作为信号发出，并被远处的工作人员接收，从而达到远程查看水表，节约人力的目的；

其二，通过数字轮与检测限位环的设计，既可以满足水表当场查看的要求，又能将检测到的信号发送到远处的，实现对读数的检测。

附图说明

图1为本实施例一的结构示意图；

图2为隐藏水管与部分支撑架后的结构示意图；

图3为支撑架、连接机构的局部结构示意图；

图4为支撑架与驱动机构的局部结构示意图；

图5为蜗轮件、数字轮与进位组件的局部结构示意图一；

图6为蜗轮件、数字轮与进位组件的局部结构示意图二；

图7为数字轮的侧视图；

图8为通讯电路中通讯控制模块的电路图及其外围电路连接方式；

图9为通讯系统中电源电路的电路图及其外围电路连接方式；

图10为通讯系统中转压模块的电路图及其外围电路连接方式；

图11为通讯系统中时钟模块的电路图及其外围电路连接方式；

图12为通讯系统中插卡模块的电路图及其外围电路连接方式；

图13为通讯系统与红外发射器连接的电路图；

图14为通讯系统与红外接收器连接的电路图。

图中：1、读数部；11、支撑架；12、表盘；13、数字轮；131、第一字轮；132、第二字轮；133、进数齿；134、进位齿；135、进制齿轮；136、红外通孔；14、小数指针；2、驱动机构；21、中心齿轮；22、传动组件；221、传动齿轮；222、蜗轮件；223、驱动蜗轮；224、调节杆；23、进位组件；3、连接机构；31、抵紧条；32、限位块；33、拉紧螺栓；34、弹性销；341、销盖；342、弹性销杆；343、弹性钩；35、限位保护壳；351、盖槽；4、检测限位环；41、红外发射器；42、红外接收器；5、水管。

具体实施方式

应理解，可以硬件、软件、固件、中间件、微码或其任何组合来实施本文中所描述的实施例。对于硬件实施方案来说，处理器可实施于以下各项内：一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、经设计以执行本文中所描述的功能的其它电子单元，或其组合。

当实施例是以软件、固件、中间件或微码、程序代码或码段实施时，其可存储于例如存储组件的机器可读媒体中。码段可表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类，或指令、数据结构或程序语句的任何组合。可通过传递及\/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容而将一码段耦合到另一码段或硬件电路。可使用任何合适方式(包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络发射，等等)而传递、转发或发射信息、自变量、参数、数据，等等。

对于软件实施方案来说，本文中所描述的技术可使用执行本文中所描述的功能的模块(例如，程序、函数，等等)来实施。软件代码可存储于存储器单元中且由处理器执行。存储器单元可实施于处理器内或处理器外部，在后一状况下，存储器单元可经由此项技术中已知的各种方式而通信地耦合到处理器。

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一：一种一体式的干式智能表，如图1、图2所示，包括连接于水管5且检测水流量的检测部、连接于检测部远离水管5的一侧且根据检测部的读数显示数据的读数部1、根据读数部1的数据发出数据信号的通讯系统，其中读数部1外转动连接有保护盖，在水表的使用中，可以现场查看读数部1的数字来进行检测，也可以通过通讯系统将数字轮13的对应数字信号发送给工作人员，从而得知水表的具体读数。

如图1、图3所示，水管5顶部设有连接凸起，读数部1包括底部套设于连接凸起外的支撑架11，支撑架11使用弹性材料如塑料、橡胶等。为了进一步连接水管5与支撑架11，在支撑架11与水管5之间设有连接机构3。连接机构3包括环绕于支撑架11外并将支撑架11与水管5夹紧的抵紧条31、连接抵紧条31两端并通过螺纹将抵紧条31两端拉紧的拉紧螺栓33，其中抵紧条31使用弹性材料，如橡胶、皮革、塑料等。

具体的，抵紧条31的两端各设有一个限位块32，两个限位块32开设有相同大小、轴向的通孔，拉紧螺栓33穿过两通孔并在穿出端螺纹连接有拉紧螺母，通过拉紧螺栓33与拉紧螺纹的配合，将两个限位块32相对拉进，从而达到将支撑架11与水管5抵紧的目的。

为了保护限位块32，在限位块32外套设有限位保护壳35。两限位块32皆开设有轴线垂直于通孔轴线方向限位通槽，限位保护壳35开设有与限位通槽配合的通槽，连接机构3还包括穿过通槽、限位通槽的弹性销34，通过弹性销34的设计，实现对限位保护壳35的锁定。弹性销34包括销盖341、连接于销盖341底部且插入通槽的两根弹性销杆342，弹性销杆342沿其自身长度方向设有通槽。弹性销杆342穿出限位保护壳35的一端设有弹性钩343，从而一方面增加了弹性销34与限位保护壳35的连接强度，另一方面使弹性销34能够方便的被打开。同时，限位保护壳35顶部设有与销盖341配合的盖槽351，以增加弹性销34与限位保护壳35的连接强度。

如图2、图4所示，读数部1还包括连接于支撑架11顶面且开设有通槽的表盘12、转动连接于支撑架11且穿过通槽的多个数字轮13，数字轮13的侧面均匀分布了从0至9的10个数字，从而实现对水量的显示。

读数部1还包括驱动数字轮13转动且连接于支撑架11的驱动机构2。驱动机构2包括转动连接于支撑架11的中心齿轮21、连接于支撑架11且被中心齿轮21带动的传动组件22、连接于支撑架11且被传动组件22带动的进位组件23，其中传动组件22包括多个相互啮合且齿数不同的传动齿轮221，每个传动齿轮221皆包括一根转动轴、同轴固定于转动轴且齿数不同的两个齿轮。

传动齿轮221的转动轴线方向平行于表盘12轴线方向，读数部1还包括被传动齿轮221带动并转动连接于表盘12顶面的多个小数指针14，表盘12上设有与小数指针14配合的指针表。在工作时，叶轮直接与水流接触并被水流带动转动，中心齿轮21被叶轮带动转动，从而使得中心齿轮21的转动能够代表水流的流量；传动齿轮221被中心齿轮21带动转动，同时根据传动齿轮221上两个齿轮的齿数不同、传动齿轮221之间的齿数不同，从而实现不同的传动比，以满足工作人员精确的查看。

传动比一般与十进制对应，为1：10，不同的小数指针14对应的数值不同，可为千分之一吨、百分之一吨等等，根据不同情况选用不同规格的水表；整个传动过程只需要多个齿轮的配合，传动组件22整体与数字轮13位于同一高度，占用空间极少，几乎没有额外占用的空间，进一步压缩了整个水表的大小。

如图4、图5所示，传动组件22还包括连接于支撑架11且驱动数字轮13自转的蜗轮件222，数字轮13包括代表最低位数且与蜗轮件222配合的第一字轮131、代表第二低位数且与第一字轮131配合的第二字轮132、代表第三低位数且与第二字轮132配合的第三字轮等，数字轮13之间的大小形状相同，且同轴转动。

进位组件23包括固定于第一字轮131朝向蜗轮件222一侧且与蜗轮件222配合的进数齿133、位于第一字轮131另一侧的进位齿134(图6)、转动连接于支撑架11且啮合于第一字轮131与第二字轮132之间的进制齿轮135，其中进制齿轮135转动连接于转动轴，转动轴通过支撑板支撑于支撑架11。

如图5、图6所示，数字轮13的最低位可能为吨、十分之一吨等等，第二字轮132、第三字轮分别代表第一字轮131的十倍、百倍水量，所以需要第一字轮131转动一周后，第二字轮132转动十分之一，因此可以通过对进数齿133、进位齿134的比例设置，方便的实现这一功能。进制齿轮135被第一字轮131的进位齿134拨动，并同时拨动第二字轮132的进数齿133运动，当进位齿134的数量是1而进数齿133的数量是10时，第一字轮131转动十圈，第二字轮132转动一圈。

如图4、图5所示，第一字轮131被蜗轮件222驱动，第二字轮132通过进制齿轮135被第一字轮131驱动，后续数字轮13通过进制齿轮135被前一数字轮13驱动。蜗轮件222包括与传动齿轮221同轴设置的驱动蜗轮223、固定于第一字轮131端面且与驱动蜗轮223配合的调节杆224，调节杆224设有多个且均布于数字轮13朝向蜗轮的端面，驱动蜗轮223位于数字轮13的偏心位置并驱动调节杆224做升降运动，从而使数字轮13自转。第一字轮131与小数指针14表示的水量可以相差十倍、百倍，因此通过驱动蜗轮223与调节杆224配合的方式进行调整，驱动蜗轮223的转动将调节杆224抬升，当驱动蜗轮223转动十圈第一字轮131转动一圈时，即为相差十倍；当驱动蜗轮223转动百圈第一字轮131转动一圈时，即为相差百倍；同时，驱动蜗轮223与传动齿轮221同轴设置，通过传动齿轮221之间的传动比也可以对第一字轮131与小数指针14之间显示的水量比例进行控制。

工作过程：在进行水量检测时，叶轮直接与水流接触被水流带动转动，中心齿轮21被叶轮带动转动，从而使得中心齿轮21的转动能够代表水流的流量；

传动齿轮221被中心齿轮21带动转动，同时传动齿轮221的齿数不同，从而实现不同的传动比，小数指针14同轴连接于传动齿轮221，从而在较高精度上对水量进行检测；

传动齿轮221带动驱动蜗轮223转动，驱动蜗轮223带动第一字轮131转动，从而实现对较大水量的记录。

实施例二：一种一体式的干式智能表，如图6、图7所示，与实施例一的不同点在于：数字轮13通过检测限位环4进行限位，底部检测限位环4连接于支撑架11，顶部为半包围数字轮13的半圆环，每个数字轮13的两侧各设有一个检测限位环4。

位于所述数字轮13一侧的检测限位环4上设有5个红外发射器41、位于所述数字轮13另一侧的检测限位环4上设有5个红外接收器42，数字轮13沿轴线方向开通有3个与红外发射器41配合的红外通孔136，通讯系统与红外接收器42、红外发射器41耦接。由于仅使用了一组数字轮13，所以总体占用空间大大减小。

红外通孔136为与圆盘同轴设置的弧形条槽，每个数字轮13皆设有三个红外通孔136，三个红外通孔136分别为圆心角呈24度设置的第一红外通孔136、圆心角呈96度设置的第二红外通孔136、圆心角呈60度设置的第三红外通孔136，其中第一红外通孔136与第二红外通孔136之间间隔角度为60度，第二红外通孔136与第三红外通孔136之间的间隔角度为24度。

在水表检测时，相对应的数字轮13持续自转，5个红外发射器41发射的光遇到红外通孔136位置时，可以直达另一侧的红外接收器42，产生一定范围的电流值，红外发射器41发射的光被遮挡时，红外接收器42产生另一范围的电流值，当数字轮13旋转一周，5个红外接收器42的电流变化可以产生30个不同的编码，每个数字的3个等分位置产生2个编码，即数字X.00—X.33，X.33-X.69，X.69-X.00三个区间的各产生一个正向编码、一个反向编码，X分别为0至9十个对应的数字；共计产生30个编码，其中正向编码对应数字轮13正转编码，反向编码对应数字轮13反向编码。

数字轮13转动一周，红外接收器42的感应编码信号变化规律为：

感应信号为数字信号，组成30个正向编码、30个反向编码，编码与数字轮13上的数字对应。

通讯系统包括提供电源的电源模块、通讯控制模块、转压模块、时钟模块、加密收发信号的插卡模块。

如图8所示，为通讯系统中通讯控制模块的电路图及其外围电路连接方式，通讯控制模块使用Hi2115GBCV150型号芯片。采用LCC小体积封装。-40摄氏度到85摄氏度的工作温度宽度。而且具有5uA超低待机功耗的优点。兼容性强，支持多制式，通讯采集合二为一。通讯控制模块不仅具有通讯功能，而且还具有处理时钟模块中数据的能力，将通讯与数据处理合二为一，降低了芯片部分占用的水表总体积，使水表总体高度得以降低；同时通过通讯控制外围电路的连接方式，也使芯片的资源利用率更高，避免了资金上的浪费。通讯控制模块也可以直接对红外发射器41、红外接收器42的数据信号进行采集，并进行处理。

如图9所示，为通讯系统中电源电路的电路图及其外围电路连接方式。

如图10所示，为通讯系统中转压模块的电路图及其外围电路连接方式，转动模块使用XC6210A\/3.1V SOT23-5型号芯片。

如图11所示，为通讯系统中时钟模块的电路图及其外围电路连接方式，时钟模块使用PCF8563型号芯片。

如图12所示，为通讯系统中插卡模块的电路图及其外围电路连接方式，插卡模块使用SIM-S14-06-DQ-1型号芯片，插卡使用SIM卡。

如图13所示，为通讯系统与红外发射器41连接的电路图。

如图14所示，为通讯系统与红外接收器42连接的电路图，自左至右依次为个位字轮、十位字轮、百位字轮、千位字轮、万位字轮。

本实施例的方案有助于降低抄表成本、实时数据分析、科学表务管理、及时故障排查、降低运营成本、提升运营效率。针对传统智能水表的数据安全问题：采用端到端的安全管理方案，保障数据可靠性，电信网络基于授权频谱组建的网络，其抗干扰能力、数据安全性、技术服务等方面均有高安全性保障，同时易于推广，对于计费的水表的数据整体安全提供可靠保障。

针对传统智能水表的功耗问题：配合低功耗的信号采集单元；NB-IOT技术显著降低功耗，经测试表明，在普通环境下NB-IOT水表的功耗在数据采集两小时一次一天上传一次的频率上可以满足连续使用6年的规格要求。

针对传统智能水表的网络覆盖问题：广域低功耗NB-IOT技术，具备广覆盖，容量大，可靠性高的优势，可协助解决水表安装密集或分散，安装位置条件复杂等网络覆盖问题。针对传统智能水表的大规模连接问题：建立统一的IOT平台，可以承接不同的物联网应用，解决多家供应商协议的兼容性，简化不同供应商的集成，满足水表终端接入便捷的要求，满足互联互通互换的大规模连接问题。

技术人员将进一步了解，结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、配置、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此互换性，上文已依据其功能性大体上描述了各种说明性组件、块、配置、模块、电路和步骤。将此功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。对于每一特定应用，熟练的技术人员可以不同的方式实施所描述的功能性，但不应将此类实施决策解释为导致脱离本发明的范围。

可使用以下各项来实施或执行结合本文所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此配置。另外，至少一个处理器可包含可操作以执行上文中所描述的步骤及\/或动作中的一者或一者以上的一个或一个以上模块。

另外，结合本文中所揭示的方面而描述的方法或算法的步骤及\/或动作可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以两者的组合来实施。软件模块可驻留于RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体可耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息及向存储媒体写入信息。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。另外，在一些方面中，处理器及存储媒体可驻留于ASIC中。另外，ASIC可驻留于用户终端中。在替代方案中，处理器及存储媒体可作为离散组件而驻留于用户终端中。另外，在一些方面中，方法或算法的步骤及\/或动作可作为代码及\/或指令中的一者或其任何组合或集合而驻留于机器可读媒体及\/或计算机可读媒体上，机器可读媒体及\/或计算机可读媒体可并入计算机程序产品中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。此外，就术语“包括”用于具体实施方式或权利要求书中的程度来说，此术语希望以类似于术语“包含”在“包含”作为过渡词用于权利要求中时被解释的方式而为包括性的。此外，尽管所描述方面及\/或实施例的元件可能是以单数形式描述或主张，但除非明确声明限于单数形式，否则也涵盖复数形式。另外，除非另有声明，否则任何方面及\/或实施例的全部或一部分可与任何其它方面及\/或实施例的全部或一部分一起被利用。

设计图

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设计说明书

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