[发明专利]一种自来水供水管网自动抄表系统

摘要

本发明涉及一种自来水供水管网自动抄表系统，该系统包含多只水表和控制器及主控器，各水表将测量数据通过电力线通信传送给控制器，各控制器定时对各水表进行扫描登记，发现故障向管理中心报警。各水表及其控制器和主控器均采用步时间保持系统动作一致。

主权项

1.一种自来水供水管网自动抄表系统,其特征是，各水表将测量数据通过电力线半波通信传送给控制器，各控制器将采集的用户用水量数据也通过电力线半波通信传送给主控器，主控器定期将用户用水量数据经GSM网向自来水供水管理中心汇总，各控制器定时对各水表进行扫描登记，发现故障或被人为移离系统，将该事故记录并向管理中心报警，各水表及其控制器和主控器，其装置中均安装周波甄别电路，用于产生系统的同步时间，同时在其通信电路中各安装一个通信电子开关、开关驱动模块，电力网是在总开关之后经二极管送入系统，通信是受同步时间控制以保持动作一致，主控器和各水表、控制器的开关驱动模块是从电力网线经电阻降压、分压后接D触发器的CLK端，D触发器的Q端接单片机的外部中断口，当CLK端的正方波信号到来时，其上升沿使D触发器置0，外部中断口低电平产生中断，进行通信，系统中安装有手机短信收发装置，利用GSM网络，以收发短信方式进行通信；周波甄别电路是利用电力网周波的正半周上升段，取三个甄别点实现对周波信号的识别判定，再利用周波时间建立同步时间，系统设置时钟计时器和同步计时器，如果检测到相邻的两个周波信号均为真，则取出该两个相邻的周波信号过零之间的时钟计时器计时时间即周波时间，按序存入周波时间存储单元中，存满100个周波时间时每存入一个周波时间，均先移除最先存入的一个周波时间，并计算存入的周波时间的平均值Tz并保存，利用Tz值鉴别待识别周波信号；三个比较器分别用于三个甄别点，即甄别点0、甄别点1、甄别点2，在周波正半周上升段的周波过零处，即甄别点0设置电压过零比较器，在电压过零比较器的信号输入端再串接二极管隔离负半周，其基准电压为10mv至100mv，视比较器的失调电压而定，该基准电压利用二极管压降经电阻分压得到，其余二个比较器分别设置在周波正半周上升段，峰值电压的35％至50％处的甄别点1和50％至70％处的甄别点2；周波信号判定过程：单片机在设定时间开中断后，时钟计时器清零并开始计时，当周波电压过零时，设置在甄别点0的电压过零比较器的输出电压翻转，在其电压下降沿产生中断，记录其周波电压过零时间Th0并关中断；此后，单片机扫描甄别点1处第一电压比较器﹙V1﹚的输出电压，当周波电压达到第一电压比较器﹙V1﹚的阈值电压时，输出电压从高到低翻转，扫描记录其翻转时间Th1；同样扫描记录甄别点2处第二电压比较器﹙V2﹚输出电压的翻转时间Th2，如果所述翻转时间Th1及Th2在允许误差范围内，则检测到的甄别信号为真，否则为假，上述判定甄别信号为真时，计算本次周波信号过零与相邻前一次甄别信号为真时的周波信号过零间的时钟计时器计时时间Tzu，将其与周波时间的平均值Tz作比较，如果不超过设定周波时间误差Tzv则周波信号为真，这时保存Tzu并取20ms与同步计时器计时时间相加，将相加的值存入同步计时器中；当时钟计时器以周波电压过零开始计时，则计时到16ms至18.5ms间的开中断时间设定值Tk时开中断，时钟计时器计时到25ms至27ms间的关中断时间设定值Tn时关中断；当检测到第一个周波电压过零时，设置在甄别点0的电压过零比较器的输出电压翻转，从而产生中断，取出周波电压过零点的时间T0保存，将时钟计时器清零并开始计时，这时周波电压过零时间Th0为0，单片机扫描并判定甄别信号，其Th0、Th1和Th2的值均须加上周波时间20ms减去开中断时间设定值Tk的差值，如果三个甄别信号为真，取出的周波电压过零点的时间T0作为初始时间存入同步计时器中，下一次检测周波电压过零点的开中断时间取Tk，否则有一个甄别信号为假时，此时时钟计时器时间须加上T0，继续检测；当检测到第一个和相邻的第二个周波电压过零，判定周波信号为真时，则是取20ms减Th0的差值与同步计时器计时时间相加，开中断后时钟计时器清零，否则判定周波信号为假时，此时时钟计时器时间须加上T1，T1＝T0+Tk，重新检测第一个周波，当检测第一个周波信号为真后，恢复以上所述的周波信号判定；如果检测到周波信号为假，下一次开中断时间均在本次开中断时间后，经延时周波时间的平均值Tz时开中断，并在开中断后延时Tns时关中断，设置关中断时间是当周波信号甄别为假时在关中断时间Tns关中断和停止扫描，Tns为:Tns＝Tn－Tk如果检测到周波信号为真，则下一周波开中断时间Tks为:Tks＝Tk+Th0即从第一次开中断时间取Tk之后，时钟计时器均是计时到Tks开中断，并清零后重新开始计时，计时到Tns时关中断，重复上述周波信号判定过程，如果所述检测到的上一周波信号为真，本周波判定时，甄别信号为假，则在时钟计时器计时到Tns时关中断，这时记周波数N为1并存储，下一次开中断时间是在上次开中断时间经过Tz后开中断，时钟计时器在开中断后清零并计时，计时到Tns时关中断，此后每次判定周波信号真伪，如为假或本次检测甄别信号虽为真但上次为假，则取出被存储的N，并将N+1后回存于存储N的存储器中；当检测到周波信号为真时，则取出存储器中N保存，并将存储器中N置零，并恢复使用设定值Tks，这时取(N+1)×20ms的值加于同步计时器中；系统同步时间为同步计时器的时间，再加上当前正在计时的时钟计时器的时间；并选择：Th0、Th1、Th2均为真时周波信号为真，或者Th0为真，同时Th1、Th2之一为真时，或者Th1、Th2为真时，周波信号为真，如果N大于25至70间的一个设定值时，采用时钟计时器的累计计时值直接加于同步计时器中，累计计时值为N×Tz+20ms。