CN111006733A - 计量装置和计量表 - Google Patents

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张国松
胡剑锋
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Abstract

公开了一种计量装置和计量表。通过工作在低功耗模式的第一控制电路进行简单的计量操作以获取计量读数，并控制第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换，在第一模式下处于低功耗状态，在第二模式下进行较为复杂的数据处理。可以使得计量装置在低功耗模式下即可完成计量操作，以降低计量装置的功耗。

Description

计量装置和计量表
技术领域
本发明涉及计量技术领域，尤其涉及一种计量装置和计量表。
背景技术
计量表一般指用来测量某一时间间隔内使用能量的仪表，如电能表、水表、煤气表等。计量表的功耗较大，如果使用干电池供电，续航能力较差。
现有技术中的低功耗计量表一般包括触发信号检测电路和数据处理电路。其中，触发信号检测电路处于低功耗模式，用于检测脉冲信号。数据处理电路用于根据脉冲信号获取计量结果，同时可以执行一些其它较为复杂的任务，例如控制阀门的开启或关闭等。由于数据处理电路功耗较大，因此通常控制数据处理电路工作在低功耗模式下，触发信号检测电路检测到电脉冲信号后，控制数据处理电路切换为工作模式以进行流量统计。由此，可以减小计量表的功耗。
但是，现有技术中通过数据处理电路进行流量统计，在计量较为频繁的场景下，功耗较大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种计量装置和计量表，可以在低功耗模式下完成计量操作，以降低计量装置的功耗。
第一方面，本发明实施例的提供了一种计量装置，所述装置包括：
至少一个接收端口，被配置为接收计量传感信号；
第一控制电路，被配置为响应于所述计量传感信号进行计量操作，所述计量操作包括获取计量结果；以及
第二控制电路，被配置为进行数据处理；
其中，所述第一控制电路工作在低功耗模式，并控制所述第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换，其中，第一模式的功耗低于所述第二模式的功耗。
优选地，所述第一模式为断电模式。
优选地，所述计量传感信号为脉冲信号。
优选地，所述第一控制电路被配置为每隔预定时间段控制所述第二控制电路切换为第二模式。
优选地，所述计量装置还包括：
第一开关，用于控制所述第二控制电路的供电；
其中，所述第一控制电路被配置为通过控制所述第一开关的关断或导通以使得所述第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换。
优选地，所述装置还包括通信电路，用于传输计量结果；
其中，所述第一控制电路还被配置为控制所述通信电路在第一模式和第二模式之间切换。
优选地，所述装置还包括：
第二开关，用于控制所述通信电路的供电；
其中，所述第一控制电路还被配置为通过控制所述第二开关的关断或导通以使得通信电路在第一模式和第二模式之间切换。
优选地，所述第一控制电路还被配置为对所述计量传感信号进行过滤以滤除无效信号。
优选地，所述第一控制电路还被配置为对所述计量传感信号的极性进行配置。
第二方面，本发明实施例提供了一种计量表，所述计量表包括：
至少一个传感器，用于生成计量传感信号；以及
如第一方面所述的计量装置。
本发明实施例的技术方案通过工作在低功耗模式的第一控制电路进行简单的计量操作以获取计量结果，并控制第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换，在第一模式下处于低功耗状态，在第二模式下进行较为复杂的数据处理。可以使得计量装置在低功耗模式下即可完成计量操作，以降低计量装置的功耗。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是现有技术的计量表的示意图；
图2是本发明第一实施例的计量表的示意图；
图3是本发明实施例的计量传感信号的波形图；
图4是本发明实施例的第二控制电路的示意图；
图5是本发明第二实施例的计量表的示意图；
图6是本发明第三实施例的计量表的示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是现有技术的计量表的示意图。如图1所示，计量表包括传感器11、触发信号检测电路12和数据处理电路13。其中，传感器11用于生成计量传感信号，所述计量传感信号为脉冲信号。触发信号检测电路12处于低功耗模式，用于检测计量传感信号。数据处理电路13用于根据计量传感信号获取计量结果，同时可以执行一些其它较为复杂的任务，例如控制阀门的开启或关闭等。
具体地，为了降低计量表的功耗，通常情况下，控制数据处理电路13处于低功耗模式，触发信号检测电路12在检测到计量传感信号后，控制数据处理电路13切换为工作模式，以根据计量传感信号获取计量结果。
但是，现有技术中通过数据处理电路进行计量操作，在使用较为频繁的场景下，功耗较大。
图2是本发明第一实施例的计量表的示意图。如图2所示，本发明实施例的计量表可以用于对电量、水量或燃气量等的使用情况进行统计以获取计量结果，包括传感器2和计量装置3。其中，传感器2用于生成计量传感信号。计量装置3用于根据计量传感信号获取计量结果。
在本实施例中，传感器2用于在流量的使用时生成计量传感信号，所述计量传感信号为脉冲信号。
在一个可选的实现方式中，所述计量表可以为电能表，所述传感器2可以是光电传感器或霍尔传感器。例如，在有电量使用时，电能表2的铝盘受电涡流和磁场的作用下产生的转矩驱动而旋转，通过光电传感器将铝盘的转数转换为脉冲数。具体地，在旋转的光亮的铝盘上局部涂黑，再配以反射式光电发射接收对管，当铝盘旋转时，在局部涂黑处便产生脉冲信号。又例如，可以在铝盘上粘附一个磁钢，并将霍尔传感器固定在磁钢附近，当铝盘旋转时，每当磁钢转过霍尔传感器器一次，霍尔传感器就会生成一个对应的脉冲信号。由此，可以通过传感器将铝盘的转数采样转换为相应的脉冲数。
在另一个可选的实现方式中，所述计量表可以为水表或燃气表等。所述传感器2可以是光电传感器或霍尔传感器。例如，在管内有流体流动时会带动传动装置，通过光电传感器或霍尔传感器将传动装置的转数转换为脉冲数。由此，可以通过传感器将传动装置的转数采样转换为相应的脉冲数。
应理解，本发明实施例获取脉冲信号不仅限于上述方式，也可以通过其它机电转换装置获取脉冲信号。
在本实施例中，计量装置3包括接收端口31、第一控制电路32、第二控制电路33以及第一开关K1。其中，接收端口31被配置为接收计量传感信号。第一控制电路32被配置为响应于所述计量传感信号进行计量操作，所述计量操作包括获取计量结果，所述计量结果为计量读数。第二控制电路33被配置为进行数据处理。
在本实施例中，接收端口31与传感器2连接，传感器2在生成计量传感信号后，将计量传感信号发送至接收端口31。
在本实施例中，接收端口31将接收到的计量传感信号发送至第一控制电路32。所述第一控制电路32接收到计量传感信号后，根据计量传感信号获取计量读数。
具体地，首先根据计量传感信号获取脉冲数量。可选地，可以根据预先设置的有效电平获取脉冲数量n，例如，响应于高电平有效，获取计量传感信号中的高电平数量作为脉冲数量，或者，响应于低电平有效，获取计量传感信号中的低电平数量作为脉冲数量。然后，获取的每个脉冲信号所表示的单位计量值m。根据脉冲数量n和单位计量值m计算获取计量读数为n*m。
在一个可选的实现方式中，第一控制电路32始终工作在低功耗模式，在低功耗模式下即可完成计量操作。
在另一个可选的实现方式中，为了进一步降低能耗，第一控制电路32在低功耗模式和休眠模式之间切换工作。具体地，通常情况下，第一控制电路工作在休眠模式，内部仅有触发信号检测电路处于工作状态，用于检测计量传感信号。在检测到计量传感信号后，第一控制电路32切换为低功耗模式，在低功耗模式下进行计量操作，计量操作完成后，再次进入休眠模式。
进一步地，为了提高计量结果的准确性，第一控制电路32还被配置为对所述计量传感信号进行过滤以滤除无效信号。可选地，所述第一控制电路32可以根据脉冲宽度进行滤波。具体地，脉冲宽度是指高电平(或低电平)的持续时间。可以通过预先设置脉冲宽度的范围，将不符合脉冲宽度的范围的脉冲信号过滤。由此，可以提高计量结果的准确性。
具体地，图3是本发明实施例的计量传感信号的波形图。如图3所示，本发明实施例以高电平有效为例进行说明，示出了S1-S5五个脉冲的波形，图中每两条相邻虚线之间的距离表示标准脉冲宽度T。例如，本发明实施例设置有效脉冲宽度的范围为(0.5*T，1.5*T)，那么，其中脉冲S2-S4为有效脉冲，S1、S5为无效脉冲。由此可以对无效脉冲进行过滤。
进一步地，为了使得计量装置可以适应于不同的场景，所述第一控制电路32还被配置为对所述计量传感信号的极性进行配置。具体地，极性配置为设置高电平有效或低电平有效。
在本实施例中，第二控制电路33用于进行数据处理。所述数据处理包括执行一些其它较为复杂的任务，例如控制阀门的开启或关闭等。
进一步地，图4是本发明实施例的第二控制电路的示意图。如图4所示，第二控制电路包括至少一个处理器33a、存储器33b和通信组件33c。其中，存储器33b存储有可被至少一个处理器33a执行的指令，指令被至少一个处理器33a执行以实现本发明实施例的数据处理和控制操作。通信组件33c在处理器33a的控制下接收和发送数据。
在本实施例中，存储器33b作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器33a通过运行存储在存储器33b中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理。
在本实施例中，存储器33b可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储选项列表等。此外，存储器33b可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施方式中，存储器33b可选包括相对于处理器33a远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至外接设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
在本实施例中，通信组件33c用于进行通信。具体地，处理器33a可以通过通信组件接收或发送指令。
进一步地，所述处理器33a可以通过MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、FPGA(Field－ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)或专用集成电路来实现。
进一步地，由于第二控制电路33执行的任务比较复杂，因此，在第二控制电路33处于工作模式时，功耗较大。为了降低第二控制电路33的功耗，本发明实施例控制所述第二控制电路33在第一模式和第二模式之间切换工作。其中第一模式的功耗低于所述第二模式的功耗。
在本实施例中，所述第一模式为断电模式，所述第二模式为正常工作模式。
具体地，第一控制电路32可以通过控制第一开关K1以实现控制所述第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换工作。第一开关K1连接在输入电压Vin与第二控制电路33之间。
在一个可选的实现方式中，第一控制电路32每隔预定时间段控制所述第二控制电路33切换为第二模式。具体地，可以设置预定时间段(例如1个小时)，第一控制电路32每隔预定时间段控制第一开关K1导通，以使得所述第二控制电路33切换为正常工作模式，以进行数据处理。在所述第二控制电路33完成数据处理后，向第一控制电路32发送完成信号，第一控制电路32接收到信号后控制第一开关K1关断，以使得所述第二控制电路33切换为断电模式。
在另一个可选的实现方式中，第一控制电路32可以脉冲数量超过预定脉冲阈值时，控制所述第二控制电路33切换为第二模式。具体地，可以设置脉冲阈值(例如100个)，第一控制电路32统计脉冲数量，每100个脉冲控制第一开关K1导通，以使得所述第二控制电路33切换为正常工作模式，以进行数据处理。在所述第二控制电路33完成数据处理后，向第一控制电路32发送完成信号，第一控制电路32接收到信号后控制第一开关K1关断，以使得所述第二控制电路33切换为断电模式。
应理解，本发明实施例的第一控制电路32控制所述第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换工作不仅限于上述方式，也可以通过其它方式进行控制，例如也可以根据计量读数进行控制，在计量读数为整数时，控制所述第二控制电路33切换为第二模式。
应理解，本发明实施例的计量装置可以设置为多个电路模块，也可以集成在同一芯片上以实现上述功能。
本发明实施例通过工作在低功耗模式的第一控制电路进行简单的计量操作以获取流量值，并控制第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换，在第一模式下处于低功耗状态，在第二模式下进行较为复杂的数据处理。可以使得计量装置在低功耗模式下即可完成计量操作，以降低计量装置的功耗。
图5是本发明第二实施例的计量表的示意图。如图5所示，本发明实施例的计量表可以用于对电量、水量或燃气量等的使用情况进行统计以获取计量结果，包括多个传感器2和计量装置3。其中，多个传感器2用于生成计量传感信号。计量装置3用于根据计量传感信号获取计量结果。
在本实施例中，传感器2用于在流量的使用时生成计量传感信号，所述计量传感信号为脉冲信号。
具体地，传感器2获取计量传感信号可如上述第一实施例所述，在此不再赘述。
在本实施例中，计量装置3包括多个接收端口31、第一控制电路32、第二控制电路33以及第一开关K1。其中，接收端口31被配置为接收计量传感信号。第一控制电路32被配置为响应于所述计量传感信号进行计量操作，所述计量操作包括获取计量结果。第二控制电路33被配置为进行数据处理。
具体地，计量装置3的工作过程可如上述第一实施例所述，在此不再赘述。
在本实施例中，计量装置3包括多个接收端口31，分别连接不同的传感器。相应地，第一控制电路32内部包括多个处理逻辑，对从每个接收端口31获取的计量传感信号分别处理以获取多个计量结果。
应理解，本发明实施例的计量装置可以设置为多个电路模块，也可以集成在同一芯片上以实现上述功能。
本发明实施例通过在计量装置设置多个接收端口以连接不同的传感器，可以实现一个计量装置对多个传感器的计量传感事件同时进行计量操作，降低计量表的成本。
图6是本发明第三实施例的计量表的示意图。如图6所示，本发明实施例的计量表可以用于对电量、水量或燃气量等的使用情况进行统计以获取计量结果，包括传感器2和计量装置3。其中，传感器2用于生成计量传感信号。计量装置3用于根据计量传感信号获取计量结果。
在本实施例中，传感器2用于在流量的使用时生成计量传感信号，所述计量传感信号为脉冲信号。
具体地，传感器2获取计量传感信号可如上述第一实施例所述，在此不再赘述。
在本实施例中，计量装置3包括接收端口31、第一控制电路32、第二控制电路33、通信电路34以及第一开关K1和第二开关K2。其中，接收端口31被配置为接收计量传感信号。第一控制电路32被配置为响应于所述计量传感信号进行计量操作，所述计量操作包括获取计量结果。第二控制电路33被配置为进行数据处理。
在本实施例中，接收端口31与传感器2连接，传感器2在生成计量传感信号后，将计量传感信号发送至接收端口31。
具体地，接收端口31、第一控制电路32、第二控制电路33以及第一开关K1如上述实施例所述，在此不再赘述。
应理解，本发明实施例以一个接收端口31为例进行说明，计量装置3也可以包括多个接收端口31，分别连接不同的传感器。相应地，第一控制电路32内部包括多个处理逻辑，对从每个接收端口31获取的计量传感信号分别处理以获取多个计量结果。
在本实施例中，通信电路34包括至少一个通信模块，用于进行通信。所述通信可以是与外部的控制终端或服务器进行通信，以上传计量结果。由此，可以实现自动抄表。
优选地，所述通信模块为低功耗无线通信模块，可以是NB-IoT无线通信模块、LoRa无线通信模块或ZigBee无线通信模块。具体地，NB-IoT(窄带物联网，Narrow BandInternet of Things)具有广覆盖、低功耗和更低模块成本等特点。LoRa是LPWAN(低功耗广域网，Low Power Wide Area Network)的一种，是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，具有远距离、低功耗、多节点和低成本等特点。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率和低成本的双向无线通讯技术。因此，使用NB-IoT、LoRa或ZigBee等无线网络可以扩大无线网络的覆盖范围，不受楼宇布局影响，同时更低的功耗使监测装置1在电池供电的情况下可以较长时间的工作。
同时，为了进一步降低通信电路34的功耗，所述第一控制电路32还被配置为控制所述通信模块34在第一模式和第二模式之间切换。其中第一模式的功耗低于所述第二模式的功耗。
在本实施例中，所述第一模式为断电模式，所述第二模式为正常工作模式。
具体地，第一控制电路32可以通过控制第二开关K2以实现控制所述通信电路34在第一模式和第二模式之间切换工作。第二开关K2连接在输入电压Vin与通信电路34之间。
在一个可选的实现方式中，第一控制电路32每隔预定时间段控制所述通信电路34切换为第二模式。具体地，可以设置预定时间段(例如1个小时)，第一控制电路32每隔预定时间段控制第二开关K2导通，以使得所述通信电路33切换为正常工作模式，发送计量结果。在所述通信电路34发送完成后，第一控制电路32控制第二开关K2关断，以使得所述通信电路34切换为断电模式。
在另一个可选的实现方式中，第一控制电路32可以脉冲数量超过预定脉冲阈值时，控制所述通信电路34切换为第二模式。具体地，可以设置脉冲阈值(例如100个)，第一控制电路32统计脉冲数量，每100个脉冲控制第二开关K2导通，以使得所述通信电路33切换为正常工作模式，发送计量结果。在所述通信电路34发送完成后，第一控制电路32控制第二开关K2关断，以使得所述第二控制电路33切换为断电模式。
应理解，本发明实施例的第一控制电路32控制所述通信电路34在第一模式和第二模式之间切换工作不仅限于上述方式，也可以通过其它方式进行控制，例如也可以根据计量读数进行控制，在计量读数为整数时，控制所述通信电路34切换为第二模式。
由此，通过设置通信电路将计量结果上传，可以实现自动抄表。
应理解，本发明实施例的计量装置可以设置为多个电路模块，也可以集成在同一芯片上以实现上述功能。
本发明实施例通过工作在低功耗模式的第一控制电路进行简单的计量操作以获取流量值，并控制第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换，在第一模式下处于低功耗状态，在第二模式下进行较为复杂的数据处理。可以使得计量装置在低功耗模式下即可完成计量操作，以降低计量装置的功耗。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种计量装置，其特征在于，所述装置包括：
至少一个接收端口，被配置为接收计量传感信号；
第一控制电路，被配置为响应于所述计量传感信号进行计量操作，所述计量操作包括获取计量结果；以及
第二控制电路，被配置为进行数据处理；
其中，所述第一控制电路工作在低功耗模式，并控制所述第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换，其中，第一模式的功耗低于所述第二模式的功耗。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一模式为断电模式。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计量传感信号为脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一控制电路被配置为每隔预定时间段控制所述第二控制电路切换为第二模式。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计量装置还包括：
第一开关，用于控制所述第二控制电路的供电；
其中，所述第一控制电路被配置为通过控制所述第一开关的关断或导通以使得所述第二控制电路在第一模式和第二模式之间切换。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括通信电路，用于传输计量结果；
其中，所述第一控制电路还被配置为控制所述通信电路在第一模式和第二模式之间切换。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二开关，用于控制所述通信电路的供电；
其中，所述第一控制电路还被配置为通过控制所述第二开关的关断或导通以使得通信电路在第一模式和第二模式之间切换。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一控制电路还被配置为对所述计量传感信号进行过滤以滤除无效信号。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一控制电路还被配置为对所述计量传感信号的极性进行配置。
10.一种计量表，其特征在于，所述计量表包括：
至少一个传感器，用于生成计量传感信号；以及
如权利要求1-9中任一项所述的计量装置。
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