CN112161664A - 水表***和水表数据采集方法 - Google Patents

水表***和水表数据采集方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种水表***，包括：服务器，用于根据接收到的采集请求，获得采集指令，并将采集指令发送至数据集中器；数据集中器，用于所述采集指令，获得声波指令，并将声波指令通过水管网发送至数据转换器；数据转换器，用于根据声波指令，从水表获取用水数据信息，对用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息，并将声波数据信息通过水管网发送至数据集中器；数据集中器，还用于对声波数据信息进行解调，获得用水数据信息，并将用水数据信息发送至所述服务器。本发明还公开了一种水表数据采集方法。数据转换器与服务器通信时，通信成功率较高。

Description

水表***和水表数据采集方法
技术领域
本发明涉及数据采集技术领域，特别涉及一种水表***和水表数据采集 方法。
背景技术
随着科技的发展，物联网技术得到的快速的发展，与此同时，出现了各 种各样的智能家居产品，无线智能水表作为一种智能家居产品，逐渐走入用 户的生活。
相关技术中，公布了一种智能水表***，包括无线智能水表和服务器， 无线智能水表安装于用户使用环境内，无线智能水表与服务器通过无线网络 通信连接，并通过无线网络进行数据传输。
但是，采用现有的无线智能水表***，无线智能水表与服务器进行数据 通信时，通信成功率较低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种水表***和水表数据采集方法，旨在解决 现有技术中无线智能水表与服务器进行数据通信时，成功率较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种水表***，所述水表***包括水表、 数据转换器、数据集中器以及服务器；其中，
所述服务器，用于根据接收到的采集请求，获得采集指令，并将所述采 集指令发送至所述数据集中器；
所述数据集中器，用于根据所述采集指令，获得声波指令，并将所述声 波指令通过水管网发送至所述数据转换器；
所述数据转换器，用于根据所述声波指令，从所述水表获取用水数据信 息，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息，并将所述声波 数据信息通过所述水管网发送至所述数据集中器；
所述数据集中器，还用于对所述声波数据信息进行解调，获得所述用水 数据信息，并将所述用水数据信息发送至所述服务器。
可选的，所述数据转换器，还用于通过线性扩频调制技术，对所述用水 数据信息进行声波调制，获得声波数据信息。
可选的，所述数据转换器，还用于通过线性扩频调制技术和时分复用与 频分复用结合技术，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息。
可选的，所述数据集中器，还用于将所述用水数据信息通过无线网络发 送至所述服务器。
可选的，所述水表***包括多个水表以及与所述多个水表对应的多个数 据转换器。
可选的，所述多个数据转换器均为换能器。
可选的，所述数据集中器为具有射频模式和水声模式的双模数据集中器。
可选的，所述数据集中器设置于所述水管网的主水管。
此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种水表数据采集方法，所述 水表***包括水表、数据转换器、数据集中器以及服务器；所述方法包括以 下步骤：
通过所述服务器根据接收到的采集请求，获得采集指令，并将所述采集 指令发送至所述数据集中器；
通过所述数据集中器根据所述采集指令，获得声波指令，并将所述声波 指令通过水管网发送至数所述据转换器；
通过所述数据转换器根据所述声波指令，从所述水表获取用水数据信息， 对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息，并将所述声波数据 信息通过所述水管网发送至所述数据集中器；
通过所述数据集中器于对所述声波数据信息进行解调，获得所述用水数 据信息，并将所述用水数据信息发送至所述服务器。
可选的，所述通过所述数据转换器对所述用水数据信息进行声波调制， 获得声波数据信息的步骤包括：
通过所述数据转换器通过线性扩频调制技术，对所述用水数据信息进行 声波调制，获得声波数据信息。
本发明技术方案通过采用、一种水表***，所述水表***包括水表、数 据转换器、数据集中器以及服务器；其中，所述服务器，用于根据接收到的 采集请求，获得采集指令，并将所述采集指令发送至所述数据集中器；所述 数据集中器，用于根据所述采集指令，获得声波指令，并将所述声波指令通 过水管网发送至所述数据转换器；所述数据转换器，用于根据所述声波指令， 从所述水表获取用水数据信息，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声 波数据信息，并将所述声波数据信息通过所述水管网发送至所述数据集中器；所述数据集中器，还用于对所述声波数据信息进行解调，获得所述用水数据 信息，并将所述用水数据信息发送至所述服务器。由于，数据转换器将采集 到的水表数据信息转换为声波数据信息，并将声波数据信息通过水管网发送 至数据集中器，由数据集中器获取声波数据信息中的水表数据信息，并将水 表数据信息发送至服务器，而声波数据信息在水管网中传播时，传播效率高， 成功率较高，所以，数据转换器与服务器通信时，通信成功率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的 附图。
图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的水表***结构示意图；
图2为本发明服务器结构示意图；
图3为本发明水表数据采集方法一实施例的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步 说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，无线智能水表通常使用电磁波进行无线通信，但是有的时候，水 表会被安装在无线信号很差甚至是没有信号的用户使用环境之内的位置，例 如：底下表井、地下室和金属防盗箱内等，层层的阻隔使得电磁信号出现了 很大衰减。为了解决这中“覆盖深度”的问题，各家厂商通常采用的是提高 发射功率和接收灵敏度的方式，虽然近年来随着LoRa和NB-IoT技术的出现， 无线连接的覆盖深度得到了明显的提升，但是依旧不能满足所有使用场景对 这方面特性的需求，无法达到100％的通信成功率，限制了整个无线智能表计 行业的持续发展。
本发明技术方案采用基于水管网的水声通信方式，即利用声波作为载波， 数据转换器将从水表获取的用水数据信息进行调制后，获得包括用水数据信 息的声波数据信息；利用水管网作为声波数据信息的传输介质，将声波数据 信息发送至数据集中器，并由数据集中器获取声波数据信息中的用水数据信 息，并将用水数据信息发送至服务器。
参照图1，为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的水表***结构示意 图。
所述水水表***包括水表101、数据转换器102数据集中器104以及服务 器105；其中，
所述服务器105，用于根据接收到的采集请求，获得采集指令，并将所述 采集指令发送至所述数据集中器104；
所述数据集中器104，用于根据所述采集指令，获得声波指令，并将所述 声波指令通过水管网103发送至所述数据转换器102；
所述数据转换器102，用于根据所述声波指令，从所述水表101获取用水 数据信息，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息，并将所 述声波数据信息通过所述水管网103发送至所述数据集中器104；
所述数据集中器104，还用于对所述声波数据信息进行解调，获得所述用 水数据信息，并将所述用水数据信息发送至所述服务器105。
参照图2，图2为本发明服务器结构示意图；该服务器用于实施下述实施 例中提供的用水数据信息采集方法。具体来讲：
所述服务器包括中央处理单元(CPU)401、包括随机存取存储器(RAM)402 和只读存储器(ROM)403的***存储器404，以及连接***存储器404和中央处 理单元401的***总线405。所述服务器还包括帮助计算机内的各个器件之间 传输信息的基本输入/输出***(I/O***)406，和用于存储操作***413、应用 程序414和其他程序模块415的大容量存储设备407。
所述基本输入/输出***406包括有用于显示信息的显示器408和用于用户 输入信息的诸如鼠标、键盘之类的输入设备409。其中所述显示器408和输入 设备409都通过连接到***总线405的输入输出控制器410连接到中央处理单 元401。所述基本输入/输出***406还可以包括输入输出控制器410以用于接收 和处理来自键盘、鼠标、或电子触控笔等多个其他设备的输入。类似地，输 入输出控制器410还提供输出到显示屏、打印机或其他类型的输出设备。
所述大容量存储设备407通过连接到***总线405的大容量存储控制器连 接到中央处理单元401。所述大容量存储设备407及其相关联的计算机可读介 质为服务器提供非易失性存储。也就是说，所述大容量存储设备407可以包括 诸如硬盘或者CD-ROM驱动器之类的计算机可读介质。
不失一般性，所述计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。 计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块 或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不 可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存 或其他固态存储其技术，CD-ROM、DVD或其他光学存储、磁带盒、磁带、 磁盘存储或其他磁性存储设备。当然，本领域技术人员可知所述计算机存储 介质不局限于上述几种。上述的***存储器404和大容量存储设备407可以统 称为存储器。
根据本申请的各种实施例，所述服务器还可以通过诸如因特网等网络连 接到网络上的远程计算机运行。也即服务器可以通过连接在所述***总线405 上的网络接口单元411连接到网络412，或者说，也可以使用网络接口单元411 来连接到其他类型的网络或远程计算机***。
需要说明的是，采集请求是用户发送的，可以是用户通过服务器的输入 模块发送的采集请求，也可以是，用户通过与服务器通信连接的终端设备发 送的采集请求；采集请求为用户发送的，服务器需要根据采集请求，获得采 集指令，所述采集指令是指数据转换器和数据集中器可执行的采集指令。
通常，水表***包括多个水表和多个数据转换器，一个水表与一个数据 转换器对应；水表具有用户ID，用户ID可以是用户名，也可以是包括建筑物 名称(例如小区名称、办公楼名称等)、房间名称(例如楼层号和门牌号等)、 用户名称以及水表属性信息的ID；相应的，采集请求通常包括用户ID和用水 数据信息的时间范围等，水表***运作时，服务器根据采集请求，获得数据 转换器和数据集中器可执行的采集指令时，需要将采集指令发送至数据转换 器，由数据数据转换器根据所述采集指令获得声波指令，并将所述声波指令 发送至对应的数据转换器(由于一个数据转换器对应一个水表，所以发送至 对应的数据转换器即可)，由数据转换器从对应的水表采集用用户的用水数据 信息。
可以理解的是，数据采集请求可以包括对多个水表进行用水数据采集的 采集请求。
具体应用中，声波信号(声波指令和声波数据信息的统称)可以是普通 声波信号，也可以是超声波信号，本发明以超声波信号为优，保证声波信号 在传输过程中损失较低。
例如，水表***为一个居民小区某一个单元的水表***，居民小区该单 元包括N个楼层，每个楼层包括6个住户，即，ABCDEF住户，其中，1A即表 示1楼的a用户；通常一个楼层共用一个次水管，次水管继续连接对应的户水 管，户水管设置用户的具有上述用户ID的水表，户水管接近水表的位置设置 该水表对应的数据转换器；单元的主水管设置数据集中器，通常数据集中器 设置于主水管的位置开阔通信较好的位置，以使设置于所述主水管的数据集 中器可以通过无线网络与服务器通信连接；主水管、次水管和户水管组成该 单元的水管网；通常一个水表***包括多个单元的水管网，每一个单元的水 管网的数据集中器均与服务器通信连接。
可以理解的是，用户的水表可以是一般的机械水表，并且可设置在任何 网络通信不好的小角落，同时，并不需要在建设新的通信连接，直接用原有 的水管网进行声波数据信息的传输，水表***的建设成本较低，声波数据信 息传输成功了极高；另外，数据集中器与服务器通过无线网络通信连接，不 需要设置新的有线连接路径，进一步节约成本。
在另一实施了中，水表***应用于地下水管网，通常，地水管网不需要 较多的水表，此时，可以在地下水管网在地上的部分设置数据集中器，并将 数据集中器与服务器通过无线网络进行数据通信。
具体应用中，水表可以是普通机械水表，也可以是电子水表，亦可以是 无线智能水表，数据转换器可以是换能器，换能器可以是与水表通信连接的， 以获取用水数据信息，也可以是具有摄像功能的换能器，以拍摄水表的用水 数据信息等，本发明不做具体限制。
进一步的，所述数据转换器，还用于根据所述声波指令，通过线性扩频 调制技术和时分复用与频分复用结合技术，对所述用水数据信息进行声波调 制，获得声波数据信息。
可以理解的是，用过线性扩频调制技术获得的声波信号抗干扰能力较强， 进而使得数据集中器根据声波数据信息，获得的用水数据信息准确率较高。 同时，时分复用与频分复用结合技术，可以增加水表***通信的信道容量。
进一步，所述数据集中器是具有射频模式和水声模式的双模数据集中器， 在射频模式中，数据集中器可以将用水数据信息通过无线网络发送至服务器， 或通过无线网络接收服务器的采集指令，在水声模式中，数据集中器接收数 据转换器发送的声波数据信息，或将声波指令发送至数据转换器；同时，数 据转换器将采集指令转换为声波指令，并对用水数据信息进行调制，获得声 波数据信息。
本实施例技术方案通过采用、一种水表***，所述水表***包括水表、 数据转换器、数据集中器以及服务器；其中，所述服务器，用于接收采集请 求，根据所述采集请求，获得采集指令，并将所述采集指令发送至所述数据 集中器；所述数据集中器，用于根据所述采集指令，获得声波指令，并将所 述声波指令通过所述水管网发送至所述数据转换器；所述数据转换器，用于 根据所述声波指令，从所述水表获取用水数据信息，对所述用水数据信息进 行声波调制，获得声波数据信息，并将所述声波数据信息通过所述水管网发 送至所述数据集中器；所述数据集中器，还用于对所述声波数据信息进行解 调，获得所述用水数据信息，并将所述用水数据信息发送至所述服务器。由 于，数据转换器将采集到的水表数据信息转换为声波数据信息，并将声波数 据信息通过水管网发送至数据集中器，由数据集中器获取声波数据信息中的 水表数据信息，并将水表数据信息发送至服务器，声波数据信息在水管网中 传播时，传播效率高，成功率较高，所以，数据转换器与服务器通信时，通信成功率较高。
参照图3，图3为本发明水表数据采集方法一实施例的流程图，所 述方法应用于水表***，所述水表***包括：水表、数据转换器、数 据集中器以及服务器；所述方法包括以下步骤：
步骤S11：通过所述服务器根据接收到的采集请求，获得采集指令，并将 所述采集指令发送至所述数据集中器。
步骤S12：通过所述数据集中器根据所述采集指令，获得声波指令，并将 所述声波指令通过水管网发送至数所述据转换器。
步骤S13：通过所述数据转换器根据所述声波指令，从所述水表获取用水 数据信息，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息，并将所 述声波数据信息通过所述水管网发送至所述数据集中器。
步骤S14：通过所述数据集中器于对所述声波数据信息进行解调，获得所 述用水数据信息，并将所述用水数据信息发送至所述服务器。
进一步的，所述通过所述数据转换器对所述用水数据信息进行声波调制， 获得声波数据信息的步骤包括：
通过所述数据转换器通过线性扩频调制技术，对所述用水数据信息进行 声波调制，获得声波数据信息。
进一步的，所述通过所述数据转换器通过线性扩频调制技术，对所述用 水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息的步骤包括：
通过所述数据转换器通过线性扩频调制技术和时分复用与频分复用结合 技术，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息。
进一步的，所述通过所述数据集中器将所述用水数据信息发送至所述服 务器的步骤包括：
通过所述数据集中器将所述用水数据信息通过无线网络发送至所述服务 器。
本实施例的方法过程参照上述描述，此处不再赘述。
上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡 是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变 换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围 内。

Claims (10)

1.一种水表***，其特征在于，所述水表***包括水表、数据转换器、数据集中器以及服务器；其中，
所述服务器，用于根据接收到的采集请求，获得采集指令，并将所述采集指令发送至所述数据集中器；
所述数据集中器，用于根据所述采集指令，获得声波指令，并将所述声波指令通过水管网发送至所述数据转换器；
所述数据转换器，用于根据所述声波指令，从所述水表获取用水数据信息，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息，并将所述声波数据信息通过所述水管网发送至所述数据集中器；
所述数据集中器，还用于对所述声波数据信息进行解调，获得所述用水数据信息，并将所述用水数据信息发送至所述服务器。
2.如权利要求1所述水表***，其特征在于，所述数据转换器，还用于通过线性扩频调制技术，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息。
3.如权利要求2所述水表***，其特征在于，所述数据转换器，还用于通过线性扩频调制技术和时分复用与频分复用结合技术，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息。
4.如权利要求3所述水表***，其特征在于，所述数据集中器，还用于将所述用水数据信息通过无线网络发送至所述服务器。
5.如权利要求4所述水表***，其特征在于，所述水表***包括多个水表以及与所述多个水表对应的多个数据转换器。
6.如权利要求5所述水表***，其特征在于，所述多个数据转换器均为换能器。
7.如权利要求6所述水表***，其特征在于，所述数据集中器为具有射频模式和水声模式的双模数据集中器。
8.如权利要求1-7任一项所述水表***，其特征在于，所述数据集中器设置于所述水管网的主水管。
9.一种水表数据采集方法，其特征在于，所述水表***包括水表、数据转换器、数据集中器以及服务器；所述方法包括以下步骤：
通过所述服务器根据接收到的采集请求，获得采集指令，并将所述采集指令发送至所述数据集中器；
通过所述数据集中器根据所述采集指令，获得声波指令，并将所述声波指令通过水管网发送至数所述据转换器；
通过所述数据转换器根据所述声波指令，从所述水表获取用水数据信息，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息，并将所述声波数据信息通过所述水管网发送至所述数据集中器；
通过所述数据集中器于对所述声波数据信息进行解调，获得所述用水数据信息，并将所述用水数据信息发送至所述服务器。
10.如权利要求9所述水表数据采集方法，其特征在于，所述通过所述数据转换器对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息的步骤包括：
通过所述数据转换器通过线性扩频调制技术，对所述用水数据信息进行声波调制，获得声波数据信息。
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