CN112763028A - 超声波水表智能校表***及校表方法 - Google Patents
超声波水表智能校表***及校表方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种超声波水表智能校表***及校表方法,涉及超声波水表技术领域。本发明包括校表台体,所述校表台体通过RS485总线连接有若干RS485通讯模块,每个RS485通讯模块对应连接一个待校水表;RS485通讯模块,一方面接收待校水表返回的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至校表台体;另一方面接收校表台体下发的校准值和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表,完成校表。本发明在待测水表与通讯模块间采用RS485通讯,以针对各种口径表的外观大小不一,尽可能的增加通讯线长度,同时保证通讯的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及超声波水表技术领域,具体而言是一种超声波水表智能校表***及校表方法。
背景技术
目前,在超声波校表行业,主流校表方式采用启停法和换向法,台体与表之间采用通讯或者人工读数的方式进行校表,通讯获取读数的方案逐渐在取代人工读数,但是目前市面上的通讯读取方案以脉冲读数和RS485配合M-BUS 通讯为主。
脉冲读数适合于单台表校准,无法做到同时校多台水表,生产一批水表工时较长,效率不高。
RS485配合M-BUS通讯校表方案为:超声波水表通过其MCU的串口与信号处理模块的TTL总线接口连接,信号处理模块的RS485总线接口与台体处理器模块的RS485总线接口连接,台体处理器模块的M-Bus总线接口与待校表的 M-Bus总线接口连接;通过信号处理模块读取超声波水表输出的原始信号数据,计算出该信号相应的时间和周期,从而判断出是否满足校表的条件,再将处理后的数据发送到台体处理器模块供校表使用。缺点在于:水表与信号处理模块之间采用TTL,信号处理模块与台体之间采用RS485,台体和水表之间使用M-BUS连接,以上方案均是有线,其中TTL通讯方式会随着线长衰减信号,通讯稳定性差,采用这种方案对水表本身预留接口要求较高。此外,水表与台体分别采用两种通讯方式形成一个校表流程回路,在同时进行多台水表校表时,需要对水表设置地址,才能保证校准值能够准确下发至对应的水表;而且,RS485 本身就是一种半双工的通讯方式,自身就可以形成校表流程回路,在无形之中造成了台体资源的浪费,对水表设置地址也增加了工时,降低了效率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种超声波水表智能校表***及校表方法。
本发明所采用的技术方案:一种超声波水表智能校表***,包括校表台体,所述校表台体通过RS485总线连接有若干RS485通讯模块,每个RS485通讯模块对应连接一个待校水表;
RS485通讯模块,一方面接收待校水表返回的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至校表台体;另一方面接收校表台体下发的校准值和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表,完成校表。
优选的,所述RS485通讯模块还用于接收校表台体下发的命令和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的命令传输至与之相连的待校水表。
优选的,所述RS485通讯模块包括处理单元、存储单元、台体通讯单元、水表通讯单元和电源单元,其中,
台体通讯单元,一方面与处理单元通讯连接,另一方面通过RS485总线与所述校表台体通讯连接;用于接收校表台体下发的校准值和通讯地址,并将其传输至处理单元;
处理单元,与水表通讯单元通讯连接;接收台体通讯单元传输过来的校准值和通讯地址,在接收到的通讯地址与其自身通讯地址相同时,将接收到的校准值传输至水表通讯单元;
水表通讯单元,通过RS485接口与待校水表通讯连接,用于将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表;
存储单元,与处理单元通讯连接,用于记录所述RS485通讯模块的工作日志;
电源单元,分别为处理单元、存储单元、台体通讯单元、水表通讯单元提供工作电源。
优选的,
水表通讯单元,还用于接收待校水表返回的测试数据,并将其传输至处理单元;
处理单元,还用于接收水表通讯单元传输过来的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至台体通讯单元;
台体通讯单元,还用于接收处理单元传输过来的、附加了通讯地址后的测试数据,并将其通过RS485总线传输至校表台体。
优选的,
台体通讯单元,还用于接收校表台体下发的命令和通讯地址,并将其传输至处理单元;
处理单元,还用于接收台体通讯单元传输过来的命令和通讯地址,在接收到的通讯地址与其自身通讯地址相同时,将接收到的命令传输至水表通讯单元;
水表通讯单元,还用于将接收到的命令传输至与之相连的待校水表。
优选的,所述RS485通讯模块还包括与所述处理单元通讯连接的上位机通讯单元。
优选的,所述校表台体内存储有与之相连的各RS485通讯模块的通讯地址。
一种超声波水表智能校表***的校表方法,包括:
S1、待校水表将测试数据传输至与之相连的RS485通讯模块;
S2、RS485通讯模块接收待校水表返回的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至校表台体;
S3、校表台体接收RS485通讯模块传输过来测试数据和对应通讯地址后,根据接收到的测试数据和自身获取的数据得出校准值,并将该校准值附加前述测试数据对应的通讯地址后,通过RS485总线下发至RS485通讯模块;
S4、RS485通讯模块接收校表台体下发的校准值和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表,完成校表。
优选的,所述校表方法还包括:
S0:校表台体向RS485通讯模块下发命令和通讯地址;RS485通讯模块接收校表台体下发的命令和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的命令传输至与之相连的待校水表。
优选的,所述校表台体通过轮询的方式向RS485通讯模块下发校准值和通讯地址。
本发明的有益效果是:
1、在待测水表与通讯模块间采用RS485通讯,以针对各种口径表的外观大小不一,尽可能的增加通讯线长度,同时保证通讯的稳定性。
2、通讯模块与待测水表、校表台体之间均采用RS485连接,利用RS485 的半双工通讯方式,一条通讯通道即可形成校表回路,相对于现有技术中待测水表与校表台体同时采用两种通讯方式连接形成一个校表回路的方案,降低了对于水表本身预留接口的要求,节省了校表台体的接口资源,减少了硬件成本。
3、RS485通讯模块,一方面接收待校水表返回的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至校表台体;另一方面接收校表台体下发的校准值和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表,直接利用RS485的半双工通讯方式,一条通讯通道形成校表回路,不需要对水表设置地址也能够确保校准值能够准确下发至对应的水表,提高了校表效率。
附图说明
图1为本发明校表***结构框图。
图2为本发明RS485通讯模块电路原理框图。
图3为本发明处理单元电路原理图。
图4为本发明存储单元电路原理图。
图5为本发明台体通讯单元电路原理图。
图6为本发明水表通讯单元电路原理图。
图7为本发明电源单元电路原理图。
图8为本发明上位机通讯单元电路原理图。
图9为本发明检测单元电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出,对于本技术领域的普通人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
本发明采用RS485通讯模块同时与校表台体和待校水表连接,校表台体内存储有与之相连的各RS485通讯模块的通讯地址,每个RS485通讯模块对应连接一个待校水表形成1对1通讯,采用广播地址通讯可以无视水表内所设置的地址,减少设置水表内通讯地址的流程。此外,在待校水表与RS485通讯模块间采用RS485通讯,也是为了针对各种口径表的外观大小不一,尽可能的增加通讯线长度,同时保证通讯的稳定性。所述校表台体与待测水表之间通过RS485 通讯方式进行半双工通讯,以便形成校表流程回路。
如图1所示,本实施例一种超声波水表智能校表***,包括校表台体1,所述校表台体1通过RS485总线连接有若干RS485通讯模块2,每个RS485通讯模块2对应连接一个待校水表3;所述校表台体1内存储有与之相连的各RS485 通讯模块2的通讯地址;
RS485通讯模块2,一方面接收待校水表3返回的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至校表台体1;另一方面接收校表台体1下发的校准值和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表3,完成校表;若两者不同,则不做任何处理,直接丢弃。直接利用RS485的半双工通讯方式,一条通讯通道形成校表回路,一方面不需要对水表设置地址,通讯过程中利用RS485通讯模块的通讯地址,确保校准值能够准确下发至对应的待校水表,提高了校表效率,另一方面降低了对于水表本身预留接口的要求,节省了校表台体的接口资源,减少了硬件成本。
所述RS485通讯模块2还用于接收校表台体1下发的命令和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的命令传输至与之相连的待校水表3;若两者不同,则不做任何处理,直接丢弃。
如图2所示,所述RS485通讯模块2,包括处理单元2-1、存储单元2-2、台体通讯单元2-3、水表通讯单元2-4和电源单元2-5,其中,
台体通讯单元2-3,一方面与处理单元2-1通讯连接,另一方面通过RS485 总线与所述校表台体1通讯连接;用于接收校表台体1下发的校准值和通讯地址,并将其传输至处理单元2-1;
处理单元2-1,与水表通讯单元2-4通讯连接;接收台体通讯单元2-3传输过来的校准值和通讯地址,在接收到的通讯地址与其自身通讯地址相同时,将接收到的校准值传输至水表通讯单元2-4;
水表通讯单元2-4,通过RS485接口与待校水表3通讯连接,用于将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表3,完成校表;利用RS485传输特性,尽可能的增加通讯线长度,同时保证通讯的稳定性;
存储单元2-2,与处理单元2-1通讯连接,用于记录所述RS485通讯模块2 的工作日志;
电源单元2-5,分别为处理单元2-1、存储单元2-2、台体通讯单元2-3、水表通讯单元2-4提供工作电源。
前述的,
水表通讯单元2-4,还用于接收待校水表3返回的测试数据,并将其传输至处理单元2-1;
处理单元2-1,还用于接收水表通讯单元2-4传输过来的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至台体通讯单元2-3;
台体通讯单元2-3,还用于接收处理单元2-1传输过来的、附加了通讯地址后的测试数据,并将其通过RS485总线传输至校表台体1。
前述的,
台体通讯单元2-3,还用于接收校表台体1下发的命令和通讯地址,并将其传输至处理单元2-1;
处理单元2-1,还用于接收台体通讯单元2-3传输过来的命令和通讯地址,在接收到的通讯地址与其自身通讯地址相同时,将接收到的命令传输至水表通讯单元2-4;
水表通讯单元2-4,还用于将接收到的命令传输至与之相连的待校水表3。
如图3-图9所示,本例中,所述处理单元2-1由型号为FM33LC046N的主控芯片U3(上海复旦微公司生产)及其***电路组成。
存储单元2-2,采用型号为FM24C256A的可擦除只读存储器U5(上海复旦微公司生产),其引脚5、6分别连接至主控芯片U3的引脚47、46。
台体通讯单元2-3包括与处理单元2-1通讯连接的RS485收发芯片U4(型号为MAX485),以及与该RS485收发芯片U4通讯连接的接口P4(四个引脚);所述接口P4用于与所述RS485总线相连。其中RS485收发芯片U4的引脚1、 4分别与主控芯片U3的引脚7、8相连,引脚2、3相连后连接至主控芯片U3 的引脚9,引脚6、7分别经电阻R16、R14后连接至接口P4的引脚3、2。
水表通讯单元2-4包括与处理单元2-1通讯连接的RS485收发芯片U6(型号为MAX485),以及与该RS485收发芯片U6通讯连接的接口P5(四个引脚);所述接口P5用于与所述待测水表通讯连接。其中RS485收发芯片U6的引脚1、 4分别与主控芯片U3的引脚31、32相连,引脚2、3相连后连接至主控芯片 U3的引脚30,引脚6、7分别经电阻R26、R24后连接至接口P5的引脚3、2。
电源单元2-5包括型号为SGM6623YN6G/TR的稳压芯片U1(北京圣邦微公司生产)、电连接于稳压芯片U1输入端的滤波电路(对输入电压、电流进行滤波)、以及电连接于稳压芯片U1输出端的整流滤波电路(对经过稳压芯片降压后的电压、电流进行整流滤波,以得到3.6V直流电压)。
作为本实施例的一种优选实施方案,所述通讯模块还包括与所述处理单元 2-1通讯连接的上位机通讯单元2-6,以便能够兼容其他通讯方式的校表台体或手抄设备。
作为本实施例的一种优选实施方案,所述通讯模块还包括与所述处理单元2-1通讯连接的检测单元2-7;本例中,所述检测单元2-7采用型号为MT1321AT 的霍尔传感器U2,其输出引脚2连接至主控芯片U3的引脚4;用于检测操作人员对于水表的操作,将检测到的信号传输至处理单元2-1,以判断当前进入正常工作模式还是进入工厂调试模式。
实际应用中,校表台体1控制校表***通水,待校表台体1内水流稳定(例如通过预先设置的稳定时间)后开始校表,由校表台体1轮询访问RS485通讯模块2,RS485通讯模块1对1访问待校水表3,获取当前表内流速;具体的,校表台体1每次选择一个RS485通讯模块2的通讯地址(校表台体内存储有与之相连的各RS485通讯模块的通讯地址),连同命令通过RS485总线发送给各 RS485通讯模块2,RS485通讯模块2收到所述命令和通讯地址后,判断接收到的通讯地址与自身通讯地址是否相同,若相同,则将接收到的命令透传至与之相连的待校水表3;若两者不同,则不做任何处理,直接丢弃。待校水表3根据接收到的命令,向与之相连的RS485通讯模块2返回测试数据(例如表内流速等),RS485通讯模块2接收待校水表3返回的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至校表台体1;校表台体1按照前述步骤选择下一个RS485通讯模块2的通讯地址,连同命令通过RS485总线发送给各RS485通讯模块2,并接收返回的测试数据和通讯地址,直到校表***内所有待校水表均返回了测试数据,至此完成一次轮询。
重复前述轮询,直到通水时间达到预先设定的校准时间,把在校表台体内存储的水计算体积除以校准时间计算出平均流速,记为台体流速;假设轮询一次所花时间为1s,也就是说每台表每秒就会向校表台体反馈一个流速,通过这些反馈的流速结合校准时间也能得到一个平均流速,记为表流速,通过表流速与台体流速得出校准值k,经过台体运算后分别再通过轮询的方式将每个表的校准值通过RS485通讯模块2写入到表内,完成校表。具体的,RS485通讯模块 2接收校表台体1下发的校准值和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表3,完成校表;若不同,则直接丢弃。
采用前述超声波水表智能校表***进行校表的方法,包括:
S0:校表台体1向RS485通讯模块2下发命令和通讯地址;RS485通讯模块2接收校表台体1下发的命令和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的命令传输至与之相连的待校水表3;
S1、待校水表3将测试数据传输至与之相连的RS485通讯模块2;
S2、RS485通讯模块2接收待校水表3返回的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至校表台体1;
S3、校表台体1接收RS485通讯模块2传输过来测试数据和对应通讯地址后,根据接收到的测试数据和自身获取的数据得出校准值,并将该校准值附加前述测试数据对应的通讯地址后,通过RS485总线下发至RS485通讯模块2;
S4、RS485通讯模块2接收校表台体1下发的校准值和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表3,完成校表。
Claims (10)
1.一种超声波水表智能校表***,包括校表台体(1),其特征在于:所述校表台体(1)通过RS485总线连接有若干RS485通讯模块(2),每个RS485通讯模块(2)对应连接一个待校水表(3);
RS485通讯模块(2),一方面接收待校水表(3)返回的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至校表台体(1);另一方面接收校表台体(1)下发的校准值和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表(3),完成校表。
2.根据权利要求1所述的超声波水表智能校表***,其特征在于:所述RS485通讯模块(2)还用于接收校表台体(1)下发的命令和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的命令传输至与之相连的待校水表(3)。
3.根据权利要求1所述的超声波水表智能校表***,其特征在于:所述RS485通讯模块(2)包括处理单元(2-1)、存储单元(2-2)、台体通讯单元(2-3)、水表通讯单元(2-4)和电源单元(2-5),其中,
台体通讯单元(2-3),一方面与处理单元(2-1)通讯连接,另一方面通过RS485总线与所述校表台体(1)通讯连接;用于接收校表台体(1)下发的校准值和通讯地址,并将其传输至处理单元(2-1);
处理单元(2-1),与水表通讯单元(2-4)通讯连接;接收台体通讯单元(2-3)传输过来的校准值和通讯地址,在接收到的通讯地址与其自身通讯地址相同时,将接收到的校准值传输至水表通讯单元(2-4);
水表通讯单元(2-4),通过RS485接口与待校水表(3)通讯连接,用于将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表(3);
存储单元(2-2),与处理单元(2-1)通讯连接,用于记录所述RS485通讯模块(2)的工作日志;
电源单元(2-5),分别为处理单元(2-1)、存储单元(2-2)、台体通讯单元(2-3)、水表通讯单元(2-4)提供工作电源。
4.根据权利要求3所述的超声波水表智能校表***,其特征在于:
水表通讯单元(2-4),还用于接收待校水表(3)返回的测试数据,并将其传输至处理单元(2-1);
处理单元(2-1),还用于接收水表通讯单元(2-4)传输过来的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至台体通讯单元(2-3);
台体通讯单元(2-3),还用于接收处理单元(2-1)传输过来的、附加了通讯地址后的测试数据,并将其通过RS485总线传输至校表台体(1)。
5.根据权利要求3所述的超声波水表智能校表***,其特征在于:
台体通讯单元(2-3),还用于接收校表台体(1)下发的命令和通讯地址,并将其传输至处理单元(2-1);
处理单元(2-1),还用于接收台体通讯单元(2-3)传输过来的命令和通讯地址,在接收到的通讯地址与其自身通讯地址相同时,将接收到的命令传输至水表通讯单元(2-4);
水表通讯单元(2-4),还用于将接收到的命令传输至与之相连的待校水表(3)。
6.根据权利要求3所述的超声波水表智能校表***,其特征在于:所述RS485通讯模块(2)还包括与所述处理单元(2-1)通讯连接的上位机通讯单元(2-6)。
7.根据权利要求1所述的超声波水表智能校表***,其特征在于:所述校表台体(1)内存储有与之相连的各RS485通讯模块(2)的通讯地址。
8.一种权利要求1-7任意一项所述超声波水表智能校表***的校表方法,其特征在于包括:
S1、待校水表(3)将测试数据传输至与之相连的RS485通讯模块(2);
S2、RS485通讯模块(2)接收待校水表(3)返回的测试数据,并附加其自身通讯地址后,传输至校表台体(1);
S3、校表台体(1)接收RS485通讯模块(2)传输过来测试数据和对应通讯地址后,根据接收到的测试数据和自身获取的数据得出校准值,并将该校准值附加前述测试数据对应的通讯地址后,通过RS485总线下发至RS485通讯模块(2);
S4、RS485通讯模块(2)接收校表台体(1)下发的校准值和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的校准值传输至与之相连的待校水表(3),完成校表。
9.根据权利要求8所述的校表方法,其特征在于,所述校表方法还包括:
S0:校表台体(1)向RS485通讯模块(2)下发命令和通讯地址;RS485通讯模块(2)接收校表台体(1)下发的命令和通讯地址,并将接收到的通讯地址与自身通讯地址进行比较,若两者相同,则将接收到的命令传输至与之相连的待校水表(3)。
10.根据权利要求8所述的校表方法,其特征在于:所述校表台体(1)通过轮询的方式向RS485通讯模块(2)下发校准值和通讯地址。
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