專利名稱：用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠無線和遠距離地讀取消耗的電、水、氣等的累計數(shù)量的無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常，為了通知用戶水、電以及天然氣消費量的費用，讀表人員必須親自去讀取累積計量表。即，讀表人員必須用肉眼檢查給定計量表的數(shù)字，并用手記錄檢查到的值，從記錄值中減去上月的數(shù)字，然后根據(jù)得到的數(shù)字和累計的數(shù)量-費用表，給用戶一個帳單通知。
這種讀表方法的缺點是，需要大量的人力，導(dǎo)致大量的支出。而且還有可能因讀表人員的失誤、主人不在或拒絕讀表等原因而發(fā)生諸多問題。另外，讀表中心需要大量的人力使用計算機去處理讀表人員記錄的數(shù)字數(shù)據(jù)，導(dǎo)致大量的支出。
特別是對于用電來說，為了保證用電高峰期的電力供應(yīng)量，需要增加1％的預(yù)備電力，這對于國家來說是相當大的負擔。為了解決這一問題，有必要制定一種對于在用電高峰期所使用的電實行高價收費，對于在用電低谷期所使用的電以低價收費的不同收費標準制度，這就需要開發(fā)一種遠距離讀表系統(tǒng)。
為了滿足該要求，已經(jīng)開發(fā)出大量的遠距離讀表系統(tǒng)。例如，這些讀表系統(tǒng)可以是一種直接讀表系統(tǒng)和一種自動讀表(AMR)系統(tǒng)。直接讀表系統(tǒng)包括多個傳感器，代替了常用的紀錄數(shù)字的輪結(jié)構(gòu)，這些傳感器用于記錄和讀取數(shù)字。該AMR包括含有模擬和數(shù)字電路的傳感器裝置，該電路將時時刻刻變化的物理量和電量轉(zhuǎn)換成電脈沖。這種傳感器裝置具有各式各類的傳感器，比如設(shè)置在累積表的、諸如旋轉(zhuǎn)盤或旋轉(zhuǎn)筒等旋轉(zhuǎn)部件上的光傳感器、磁傳感器和霍爾傳感器(hall sensors)等等。這種AMR適于連續(xù)地累積數(shù)值，然后在接到讀表請求時自動地將累積后的數(shù)據(jù)予以傳輸。
為了有效而經(jīng)濟地進行遠距離讀表，有必要提供一種能夠綜合地讀取所有類型的、包括自來水表、天然氣表和熱水計量表等等以及電表等累計表的綜合讀表裝置。但是，為將同樣的遠距離讀表系統(tǒng)構(gòu)制或改制成不同類型、不同容量、不同規(guī)格以及不同系統(tǒng)需要大量的開發(fā)費用和較長的時間。
另外，外部因素如閃電、浪涌電流會對表的可靠性和穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響。例如，該因素可以毀壞表的電路。因為這些原因，必須對表進行可靠性和穩(wěn)定性檢驗。然而，進行此類檢驗常常需要很大成本和大量時間。
另外，為了對遠距離讀表操作進行測試，要對累計表作演示安裝。然而水或天然氣計量表不僅其本身的價格非常昂貴，而且其安裝費更高，導(dǎo)致用新表替換它們需要相當大的經(jīng)濟負擔。常用遠距離讀表裝置使用電池來進行長時間讀表操作，也是不可能的。
此外，在遠距離讀表裝置發(fā)生故障時，必須進行人工讀表并且必須在讀表過程中沒有誤差發(fā)生。為了解決這些問題以及上述替代安裝的問題，在韓國特許廳申請并獲得公開的專利(公開號第1994-4879號)中，揭示了一種在傳統(tǒng)的計量表上安裝傳感器的遠距離讀表模式。然而，該讀表模式的缺點是，為了改變計量表的結(jié)構(gòu)而必須先拆卸并分解計量表，然后把傳感器安裝固定在計量表內(nèi)，導(dǎo)致可靠性、穩(wěn)定性降低，費用增加。
另外，已經(jīng)推出了用于在自動讀表終端與讀表中心之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和接收的多種方式。特別是，為了解決有線傳輸?shù)陌惭b成本以及管理費等有線系統(tǒng)最顯著的缺點，開發(fā)出了一種無線電頻率(RF)系統(tǒng)。然而，在該無線系統(tǒng)中，對于需要時刻進行累計數(shù)據(jù)更新的計量表來說，需要持續(xù)地消耗電力。因此該表必須包括一個分離的電源或電池。對于天然氣計量表或自來水計量表等依靠電池的計量表來說，因其持續(xù)地消耗電池的電力，所以讀表人員必須定期拜訪(如每隔3至6個月)以替換電池。

發(fā)明內(nèi)容
因此，有鑒于上述問題，作出了本發(fā)明，本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于無線遠距離讀取消耗的電、水及氣等的累計數(shù)量的無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于只需簡單地附著或安裝在表上，就可進行無線遠距離讀表操作無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的更進一步的目的在于提供一種用于能夠安裝在電、自來水以及天然氣等各種類型的累計計量表上、從該累計表上無線遠距離地讀取累計數(shù)量的無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的更進一步的目的在于提供一種對其中的累計計量表無需作可靠性和穩(wěn)定性檢測的、用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的更進一步的目的在于提供一種在不必改變累計計量表本體的條件下實現(xiàn)遠距離無線讀表作業(yè)、用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的更進一步的目的在于提供一種能夠最大限度地減少電池消耗量，而且最大限度地提高電池的壽命(例如2至5年)的、用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的更進一步的目的在于提供一種通過利用自身的感應(yīng)電流、太陽能電池以及有機電解質(zhì)太陽能電池等、可避免電池的更換作業(yè)的用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的更進一步的目的在于提供一種可按照不同的時間段臨時儲存累計數(shù)據(jù)，然后無線傳輸該儲存的數(shù)據(jù)的、用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的更進一步的目的在于提供一種其累計計量表的數(shù)字未被遮擋，從而在遠距離無線讀表功能發(fā)生故障時，可進行人工讀表的、用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法，本發(fā)明的更進一步的目的在于提供一種將一組累計計量表的累計數(shù)量統(tǒng)一為一個數(shù)據(jù)單元、并在一條通訊線路上進行傳輸從而極大地減少該通訊線路的通訊量和占用時間的、用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明還有另一個目的在于提供一種對在電力線上通訊所必需的數(shù)據(jù)進行傳輸和接收、以此進行與累計計量表位置無關(guān)的無線遠距離讀數(shù)操作的、用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過提供用于無線和遠距離讀表的系統(tǒng)上述及其它目的可以得到實現(xiàn)，該系統(tǒng)包括一設(shè)置于預(yù)定部位以對累計計量表的顯示部進行掃描的圖像傳感器模塊，該圖像傳感器模塊包括一個圖像傳感器，用于獲得顯示于該累計計量表顯示部上的一個數(shù)字的圖像，并將該獲得的圖像轉(zhuǎn)換成電信號；一用以存儲上述通過圖像傳感器獲得的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)的動態(tài)隨機存取存儲器；一用于進行對上述被存儲的圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理、只提取用以識別所必需的成分的數(shù)字信號處理器，；一主處理器單元，該主處理器單元用于把上述提取出的數(shù)據(jù)與已存儲于電可擦只讀存儲器中的識別庫相比較，根據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)字圖像的數(shù)字代碼并將該產(chǎn)生的數(shù)字代碼儲存在快閃只讀存儲器中；一無線頻率模塊，該無線頻率模塊用于定時向讀表中心傳輸存儲于快閃只讀存儲器中的數(shù)字代碼數(shù)據(jù)和/或目前顯示于顯示部上的數(shù)字代碼數(shù)據(jù)，并從讀表中心接受命令；一同步時間控制器，該同步時間控制器在正常狀態(tài)下進行休眠模式操作，但每當所接受的命令的定時代碼與目前的時刻相一致時，向光學文字判讀模塊及無線頻率模塊提供電力以最大限度減小功耗；以及一讀表中心，該讀表中心用以接受和處理上述傳輸來的數(shù)字代碼數(shù)據(jù)，并為了執(zhí)行遠距離讀表操作而傳輸定時代碼等。
該圖像傳感器模塊最好設(shè)置在該累計計量表外殼之外的一個預(yù)定部位上同時與該外殼相間隔一定的距離。作為另一選擇，該圖像傳感器模塊可以設(shè)置在該累計計量表透明窗戶之外的一個預(yù)定部位上。在這一情況下，該圖像傳感器模塊可以是一個由塑料聚合半導(dǎo)體組成的透明板圖像傳感器，這樣儀表記錄員可以看到該累計計量表的內(nèi)部以便進行受動讀表操作。
可替換地，圖像傳感器模塊可被安裝在顯示部上方或下方的預(yù)定部位的累計計量表的底部壁上，一個透明體可以被安裝在顯示部與圖像傳感器模塊之間，以折射顯示部所顯示的數(shù)字的圖像，并將該折射的圖像傳輸給圖像傳感器模塊。
透明體最好具有圓柱形狀、棱角經(jīng)磨邊處理的直角的三角形、直角的三角形以及棱鏡形。
在另一個實施例中，圖像傳感器模塊和透明體相互形成一整體并且相互緊密鄰近。在此種情況下，圖像傳感器可以是由塑料聚合物晶體管構(gòu)成的板狀透明圖像傳感器，因此讀表人能夠查看累計計量表的內(nèi)部，以便進行人工讀表作業(yè)。
在一個另外的實施例中，圖像傳感器模塊可以連接在累計計量表罩殼或透視窗的內(nèi)或外表面，或者通過一孔安裝在累計計量表外殼或透視窗上?？商鎿Q地，圖像傳感器模塊可被連接在保護累計計量表的防護罩殼或外殼的內(nèi)表面上。
在另一個實施例中，圖像傳感器模塊可被連接在累計計量表的防護罩殼或外殼的外表面上，或通過一孔安裝在累計計量表的防護罩殼或外殼上，或者連接在累計計量表罩殼或透視窗的外表面，以便朝向顯示部伸縮地移動。
優(yōu)選地，無線頻率模塊可以包括在給定范圍的一個主無線頻率模塊和多個從屬無線頻率模塊。主無線頻率模塊和從屬無線頻率模塊根據(jù)它們的標識碼在其間傳輸和接收數(shù)據(jù)，主無線頻率模塊根據(jù)其標識碼將數(shù)據(jù)傳輸給讀表中心或接收來自讀表中心的數(shù)據(jù)，從而減少通訊線路的占有率以及通訊量。
無線頻率模塊最好是無線皮單元模塊(radio pico cell module)或藍牙模塊。
一方面，可以提供雙向傳輸/接收數(shù)據(jù)的終端，如交互式尋呼機或雙向短信機，以進行無線頻率模塊與讀表中心之間的信息傳輸和接收。作為一個替換，可以提供一基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的塞爾米垂(cellemetry)系統(tǒng)、如個人通訊服務(wù)系統(tǒng)，一碼分多路存取系統(tǒng)、一時分多路存取系統(tǒng)或一用于移動通訊的全球系統(tǒng)，以進行無線頻率模塊與讀表中心之間的信息傳輸和接收。
優(yōu)選地，光學式文字判讀模塊和圖像傳感器模塊可以在一個芯片中成為一體，從而使它很容易安裝和管理該系統(tǒng)。
優(yōu)選地，當累計計量表安裝在通訊的死區(qū)時，可以提供電線通訊設(shè)備以通過一條電線傳輸和接收圖像傳感器模塊與無線頻率模塊之間的數(shù)據(jù)。更優(yōu)選地，電線通訊線可以連接在電線上的一對感應(yīng)線圈或連接在電線上的一對電容器。
優(yōu)選地，電源可包括可更換的電池、透明的太陽能電池、有機電解質(zhì)太陽能電池或者誘導(dǎo)電流源。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于累計計量表的無線和遠距離讀表的方法，其包括以下步驟a)獲得顯示在累計計量表顯示部上的數(shù)字的圖像，并把該獲得的圖像轉(zhuǎn)換成電信號；b)將獲得的數(shù)字圖像存儲在動態(tài)隨機存取存儲器中；c)對存儲在動態(tài)隨機存取存儲器中的數(shù)字圖像進行預(yù)處理操作，并且只提取判讀數(shù)字所必須的成分；d)把上述提取的數(shù)據(jù)與記憶于電可擦只讀存儲器中的識別庫相比較，根據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生對應(yīng)于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字代碼，并把產(chǎn)生的數(shù)字代碼存儲在快閃只讀存儲器中；e)把存儲在快閃存儲器中的數(shù)字代碼數(shù)據(jù)和或當前顯示于累計計量表顯示部上的數(shù)字代碼數(shù)據(jù)，通過無線頻率模塊在一段預(yù)定時間內(nèi)向讀表中心傳輸；及f)接收和處理通過無線頻率模塊傳輸?shù)臄?shù)字代碼。
優(yōu)選地，數(shù)字代碼數(shù)據(jù)在其被傳輸?shù)阶x表中心之前，可以被臨時存儲在快閃只讀存儲器中。
讀表中心可以向累計計量表傳輸命令，該命令包括一指示累計計量表進行獲得圖像的操作的命令代碼以及一用于指定累計計量表的識別代碼。另一方面，通過無線頻率模塊向讀表中心傳輸?shù)臄?shù)字代碼數(shù)據(jù)可以包括一關(guān)于累計量的數(shù)字數(shù)據(jù)和一指示累計計量表的識別代碼。
附圖簡述從以下結(jié)合附圖詳細的描述，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖2a-2e是圖1中的圖像傳感器模塊的各實施例的透視圖；圖3a-3d是圖2d中透明體的各實施例的剖視圖；圖4a-4c是表示本發(fā)明所述的電源的各實施例的圖；圖5是表示安裝于通訊死區(qū)的累計計量表與無線頻率模塊之間相互通訊關(guān)系的示意圖；圖6a和6b是表示圖5中的電力通訊系統(tǒng)的不同實施例的示意電路圖；
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的一種用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法的結(jié)構(gòu)的方塊圖；和圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的用于累計計量表上的無線遠距離讀表系統(tǒng)操作的流程圖。
實施本發(fā)明的最佳方式本發(fā)明提供用于累計計量表的無線遠距離讀表系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一圖像預(yù)處理器、一讀取識別和數(shù)據(jù)代碼的處理器、一為了處理大量數(shù)據(jù)而把存儲器構(gòu)成一個芯片的小尺寸的光學式文字判讀模塊、及一具有休眠功能而使電源消耗最小的時間控制器。
參考圖1，該圖是表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)的方塊圖。如圖所示，該無線遠距離讀表系統(tǒng)包括一個圖像傳感器模塊1，該模塊固定設(shè)置于累計計量表的頂部壁或底部壁的預(yù)定部位上，以檢測計量表的顯示部的數(shù)字的圖像并把檢測到圖像轉(zhuǎn)換成電信號。
圖像傳感器模塊1包括一個用于獲得圖像并把獲得的圖像轉(zhuǎn)換成電信號的固態(tài)圖像傳感器。固態(tài)圖像傳感器最好是電荷耦合器件(ChargeCoupled Device，CCD)圖像傳感器、斗鏈器件(bucket bridge device)圖像傳感器、等離子體耦合器件(plasma coupled device)圖像傳感器、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器或者由塑料聚合物晶體管構(gòu)成的透明板狀圖像傳感器。該圖像傳感器模塊1固定地設(shè)置于累計計量表的頂部壁或底部壁上以便讀表人能夠用肉眼讀取顯示部上的數(shù)字的位置上。另外，圖像傳感器模塊1可由透明材料制成，以便讀表人能夠用肉眼讀取顯示部上的數(shù)字，而不必考慮圖像傳感器模塊1的安裝位置。
如圖2a-2e所示，圖像傳感器模塊可以各種各樣的方式安裝在電、自來水、天然氣等累計計量表上。例如，圖像傳感器模塊可安裝在累計計量表護蓋或外殼的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，或者通過一個孔安裝在計量表的護蓋或外殼。另外，圖像傳感器模塊也可安裝在累計計量表的預(yù)定部位，既不與計量表護蓋或外殼相連，也不安裝在其上，而是與其間隔一定距離。
圖2a表示安裝在電表的透明外殼22外側(cè)預(yù)定部位上的圖像傳感器模塊20的結(jié)構(gòu)，同時其與外殼22間隔一定距離，圖2b表示安裝在水或氣表的透明視窗32外側(cè)預(yù)定部位上的圖像傳感器模塊30的結(jié)構(gòu)，同時其與視窗32間隔一定距離。在電表的透明外殼22或水或氣表的透明視窗32上，安裝有固定部件21或31，并且在該固定部件21或31的頂部以這樣一種方式安裝有圖像傳感器模塊20或30它能夠拍攝顯示于電表或水或氣表顯示部23或33上的數(shù)字的圖像。
如圖2c所示，包括有由塑料聚合物晶體管構(gòu)成的透明板狀圖像的傳感器圖像傳感器模塊40，可以直接安裝在累計計量表的透明外殼42或者透視窗上，以便獲得顯示于表的顯示部43上的數(shù)字的圖像。這種布置可防止圖像傳感器模塊40向外凸出。此外，由于圖像傳感器模塊40是透明的，不會遮擋顯示部43，因此當無線遠距離讀表功能發(fā)生故障時，很容易進行人工讀表操作。另外，圖像傳感器模塊可以安裝在不遮擋顯示部的位置上。在此情況下，相似地，當無線遠距離讀表功能發(fā)生故障的任何時候，都容易進行人工讀表操作。
圖2d表示安裝在表的外殼或透視窗內(nèi)側(cè)預(yù)定部位的累計計量表的底部壁上以獲得折射數(shù)字圖像的圖像傳感器模塊的結(jié)構(gòu)。一個具有所需形狀的透明體51連接在累計計量表的底部壁的、位于顯示部53下方的預(yù)定位置上，并且圖像傳感器模塊50被設(shè)置在累計計量表的底部壁上的一個預(yù)定位置上、它與透明體51相分離開一段距離，以便獲得投射在透明體51上的一數(shù)字圖像。換而言之，本發(fā)明的圖像傳感器模塊可以獲得顯示部53上的數(shù)字圖像，即使在累計計量表外殼的內(nèi)部。
用于折射顯示部53上的數(shù)字圖像的透明體51，可以具有多種形狀，例如如圖3a所示的圓柱體形狀、如圖3b所示的棱角部分被磨去的直角三角形形狀、如圖3c所示的典型直角三角形形狀以及如圖3d所示的棱鏡形狀。對于直角三角形透明體，傾斜側(cè)相對于底的傾斜角度必須根據(jù)反射角度來設(shè)定。
如圖3d所示的具有棱鏡形狀的透明體61被應(yīng)用于如圖2e所示的透明板狀圖像傳感器模塊60。在此情況下，透明體61和透明板狀圖像傳感器模塊60可以成一個單一單元來實施，如圖2e所示，因為圖像傳感器模塊60可非常接近透明體61獲得投射于透明體61上的數(shù)字圖像。該實施方式應(yīng)用于累計計量表上，其中顯示部63和外殼62相互間隔一段窄距離，因而能夠使透明體61與透明板狀圖像傳感器模塊60之間的距離最小。
再參考圖1，第一數(shù)據(jù)存儲器存取控制器(DMAC)2適用于把來自圖像傳感器模塊1的相應(yīng)電圖像信號的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)存儲在動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)4中，并把該存儲的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)字信號處理器(DSP)3進行圖像預(yù)處理。第一數(shù)據(jù)內(nèi)存存取控制器(DMAC)2還適用于存儲動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)4中的DSP3處理的結(jié)果。即，第一數(shù)據(jù)內(nèi)存存取控制器(DMAC)2通過總線(BUS)控制對動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)4的輸入和從DRAM4的輸出；而第二數(shù)據(jù)存儲器存取控制器5控制無線頻率(RF)模塊13與主處理單元(MPU)7之間數(shù)據(jù)的輸出輸入。
數(shù)字信號處理器(DSP)3適用于為來自第一數(shù)據(jù)存儲器存取控制器(DMAC)2的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理操作，這樣，該傳輸?shù)臄?shù)字圖像數(shù)據(jù)可以作為數(shù)字被識別。即，數(shù)字信號處理器(DSP)3從接收的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中去除噪音成分，并迅速有效地計算得到的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)以分離出數(shù)字識別所必須的形狀、線段、成分、坐標和位置值。然后，在第一數(shù)據(jù)存儲器存取控制器(DMAC)2的控制下，數(shù)字信號處理器3把計算的結(jié)果存儲在DRAM4中?？偩€控制器6與總線相連接以控制內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速度。
光學式文字判讀模塊8起到內(nèi)存儲單元的作用且包括大容量動態(tài)隨機存取存儲器4。該結(jié)構(gòu)使該系統(tǒng)小型化并能低能高速運轉(zhuǎn)。
動態(tài)隨機存取存儲器4適用于存儲和輸出與來自圖像傳感器模塊1的電圖像信號相應(yīng)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。動態(tài)隨機存取存儲器4還適用于存儲來自DSP3的結(jié)果數(shù)據(jù)、卸下在電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)9中被編碼的識別算法，并且將該存儲的結(jié)果數(shù)據(jù)以及卸下的識別算法輸出至MPU7中，以作該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的識別計算。即動態(tài)隨機存取存儲器4共同支持圖像傳感器模塊1、數(shù)字信號處理器3及主處理器MPU7。
具有高識別率的軟件被編程于一臺式電腦中，然后以硬件譯碼方式被傳輸給電可擦可編程只讀存儲器9。電可擦可編程只讀存儲器9是一個外部非易失性存儲器，其作用是根據(jù)主處理器7的要求把存儲的程序傳輸給動態(tài)隨機存取存儲器4。
在第二數(shù)據(jù)存儲器存取控制器5的控制下，快閃只讀存儲器11起存儲通過MPU7識別和解碼的累計數(shù)字的作用?？扉W只讀存儲器11還存儲由讀表中心16傳輸并由命令解碼器10解碼的信息，并把該存儲的信息傳輸給同步時間控制器12。即，快閃只讀存儲器11存儲識別碼、讀表時間信息以及累計數(shù)字代碼并根據(jù)傳輸要求把它們傳輸給無線頻率模塊(例如，無線皮單元模塊(radio pico cell)或藍牙模塊)13。
主處理器7適用于將經(jīng)DSP3處理后的結(jié)果以及從電可擦可編程只讀存儲器9裝載到動態(tài)隨機存取存儲器4的識別庫進行計算操作，并且把得到的識別數(shù)字進行編碼。此外，主處理器7檢查同步時間控制器12的同步時間，并根據(jù)檢查的結(jié)果把讀表時間編碼，并通過命令解碼器10把得到的讀表時間代碼存儲在快閃只讀存儲器11中。
響應(yīng)從讀表中心16傳輸并通過命令解碼器10解碼的讀表時間碼，同步時間控制器12適用于控制從電源15向相關(guān)元件或無線頻率模塊13及光學式文字判讀模塊8提供電力的時間。換句話說，同步時間控制器12平時處于休眠模式，不從電源15提供電力，當接收由讀表中心16傳輸?shù)淖x表時間代碼時，進入喚醒模式，僅在由接收到的讀表時間代碼所指定的一段時間(例如1-2分鐘)內(nèi)給光學式文字判讀模塊8從電源15提供電力。也是在喚醒模式，同步時間控制器12僅在由接收到的命令代碼所指定的一段時間(例如1-2小時)內(nèi)從電源15提供電力給無線頻率模塊13。此外，為了精確傳輸和接收同步時間，同步時間控制器12把從讀表中心16傳輸給無線頻率模塊13的時間信息設(shè)定為標準時間，并與MPU7相互作用以產(chǎn)生讀表時間代碼并將它傳輸給讀表中心16。
命令解碼器10適用于主處理器7、無線頻率模塊13以及同步時間控制器12中的代碼的解碼，并把該解碼的結(jié)果存儲在快閃只讀存儲器11中。識別信號發(fā)生器(ID)14適用于產(chǎn)生相關(guān)累計計量表的識別碼(包括地址和識別數(shù)字)，從而使讀表中心16精確地將數(shù)字數(shù)據(jù)無線傳輸給所需的累計計量表。
電源15包括一種給光學式文字判讀模塊8和無線頻率模塊13提供驅(qū)動電壓的可充電電池。該可充電電池最好是一種氫電池或薄膜鋰電池。同步時間控制器12自動檢測由電池輸出電力的程度以及存儲在電池中的電荷數(shù)量。在本發(fā)明中，電耗只是用于光學式文字判讀模塊8進行圖像識別及與讀表中心16進行通訊的操作。因此，電源15不必總是保持“開啟”，這樣其壽命可保持2-5年或更久。
電源15包括前面所述的可充電或可更換的電池，而且也可使用如圖4a，4b，4c中所示的透明太陽能電池、有機電解質(zhì)太陽能電池以及感應(yīng)電流源等。即，如圖4a所示，一透明太陽能電池73可安裝于累計計量表71的外殼72上，或如圖4b所示，一有機電解質(zhì)太陽能電池74安裝于累計計量表71殼體預(yù)定部位上。在任一情況下，太陽能電池都適合于戶外的累計計量表，因為它需要來自太陽的熱量。如圖4c中所示，在與從電線75延伸的線圈76相對的感應(yīng)線圈77中可產(chǎn)生感應(yīng)電流。該感應(yīng)電流不僅可用于室外，還適用于接受不到陽光的地方，諸如地下。
另外，如圖5所示，當累計計量表91可以安裝在如地下室等通訊死區(qū)。此時，累計計量表91可通過電力線通訊與室外無線頻率模塊97相連接。無線頻率模塊97可在累計計量表91與讀表中心之間傳輸數(shù)據(jù)。為此，在包括圖像傳感器模塊92的累計計量表91中必須提供傳輸模塊93，并且在無線頻率模塊97中必須提供接收模塊96。無線頻率模塊97以很容易分離而不用單獨的工作的方式與電線94的插座95連接。圖6a，6b表示用于從電力線裝載或卸載有關(guān)累計量數(shù)據(jù)的電力傳輸系統(tǒng)的不同實施方案。在圖6a所示的電力傳輸系統(tǒng)中，把一對連接在電線79上的感應(yīng)線圈78和81分別安裝在累計計量表和無線頻率模塊上。另外，在圖6b所示的電力傳輸系統(tǒng)中，通過電容器82和83把累計計量表和無線頻率模塊的輸出輸入端分別連接到電線80上。根據(jù)累計計量表和無線頻率模塊的條件，可選擇性地使用兩種系統(tǒng)。
在任一系統(tǒng)中，提供一個過濾器，以過濾通過電線通訊傳輸?shù)睦塾嬃繑?shù)據(jù)，從而防止傳輸不必要的成分。
另一方面，如圖7所示，多個累計計量表90-98可在一定的區(qū)域內(nèi)形成單一單元。此時，圖像傳感器模塊和形成一對的無線頻率模塊100-108以一個圖像傳感器模塊為主、其它線頻率模塊100-108為隸屬的方式分別安裝在累計計量表上。具有這種結(jié)構(gòu)，主無線頻率模塊可把有關(guān)各累計計量表累計量的數(shù)字數(shù)據(jù)統(tǒng)一成一體并將該數(shù)據(jù)通過一條通訊線路傳輸給讀表中心。
用于與讀表中心進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線頻率模塊(例如藍牙模塊或無線皮單元模塊radio pico cell module)起到支持相關(guān)裝置與在一定范圍內(nèi)的各種設(shè)備的一對一及一對多無線連接的作用。該無線頻率模塊使用2.4GHz的工業(yè)科學醫(yī)療波段(ISM)以提供最大為1Mbps的傳輸速率，一種中繼無線電收發(fā)技術(shù)以減少來自衰減干擾的影響，以及使用二進制調(diào)頻系統(tǒng)。
這種無線頻率模塊可被設(shè)置在包括移動電話、筆記本、打印機、臺式個人電腦、個人數(shù)字助理、傳真機、鍵盤、操縱桿等各種數(shù)字式裝備上，以使用無線頻率在數(shù)字式裝備中進行聲音和數(shù)據(jù)通訊，而不必通過有形電纜。
一種雙向數(shù)據(jù)傳輸／接收終端，如交互式尋呼機或雙向短信機，可用于進行無線頻率模塊與讀表中心之間數(shù)據(jù)的傳輸和接收。作為選擇，可利用基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)塞爾米垂(cellemetry)系統(tǒng)，諸如個人信息服務(wù)(PCS)系統(tǒng)、碼分多路存取(CDMA)系統(tǒng)、時分多路存取(TDMA)系統(tǒng)和全球移動通訊系統(tǒng)(GSM)，進行無線頻率模塊與讀表中心之間數(shù)據(jù)的傳輸和接收。
接著參照附圖8，對根據(jù)本發(fā)明具有上述構(gòu)造的無線遠距離讀表系統(tǒng)的操作系統(tǒng)進行詳細說明。
首先，累計計量表上的同步時間控制器12分析從讀表中心16傳輸?shù)淖x表命令。如果傳輸?shù)拿畋环治鰹槊顝男菝吣Ｊ睫D(zhuǎn)變成喚醒模式，則同步時間控制器12控制電源15提供電力給儲存有文字判讀庫的光學式文字判讀模塊8(S1)。
來自讀表中心16的命令包括指示相關(guān)累計計量表進行獲取圖像操作的命令代碼，和用于指定相關(guān)累計計量表的識別代碼。結(jié)果，讀表中心16能夠通過傳輸特定命令代碼給計量表而指定一特定的累計計量表以對其作無線和遠距離讀值。
當電源15提供電力時，圖像傳感器模塊1掃描累計計量表顯示部的數(shù)字。掃描圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)儲存在動態(tài)隨機存取存儲器4中，然后傳輸給數(shù)字信號處理器3，該處理器從傳輸?shù)臄?shù)字圖像數(shù)據(jù)中除去噪音成份，并對獲得的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，提取數(shù)字識別所必須的形狀、線段及坐標值。然后，數(shù)字信號處理器3根據(jù)提取的形狀、線段及坐標值將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)數(shù)字化(S2)。
儲存于電可擦可編程只讀存儲器9中的識別庫通過動態(tài)隨機存取存儲器4被轉(zhuǎn)移到主處理單元7中。主處理單元7把通過數(shù)字信號處理器3處理的結(jié)果與儲存于電可擦可編程只讀存儲器9中的識別庫進行比較，將得到的識別數(shù)字解碼并把得到的數(shù)字代碼存儲到快閃只讀存儲器11中(S3)。在存儲數(shù)字代碼的同時，主處理單元7核對同步時間控制器12的讀表時刻，并把讀表時刻代碼和識別代碼儲存在快閃只讀存儲器中(S4)。
在電源15處于休眠模式以維持光學式文字判讀模塊8處于“關(guān)”狀態(tài)的條件下，同步時間控制器12核對用于傳輸和接收數(shù)據(jù)的傳輸代碼。當無線頻率模塊13收發(fā)信號的等待命令代碼與同步時間一致時，同步時間控制器12控制電源15以維持無線頻率模塊13處于“開”狀態(tài)一段命令時間。結(jié)果，無線頻率模塊13維持傳輸/接收等待狀態(tài)該命令時間(S5)。
當在傳輸／接收等待狀態(tài)下接收到來自讀表中心16的讀表和傳輸命令代碼時，無線頻率模塊13與指定時間同步地把存儲的累計數(shù)字代碼或讀表時刻代碼傳輸給讀表中心16(S6)。
通過無線頻率模塊向讀表中心傳輸?shù)臄?shù)字代碼包括關(guān)于累計量的數(shù)字數(shù)據(jù)和表示該累計計量表的識別代碼。結(jié)果，讀表中心分析累計計量表傳輸?shù)臄?shù)字代碼，并且根據(jù)分析結(jié)果，不僅能夠計算出該累計量的費用，而且還能夠向該累計計量表的用戶征收計算出的費用。
另外，如果在等待狀態(tài)下從讀表中心16接收到代碼信號，則命令解碼器10把接收到的代碼信號解碼并把解碼的結(jié)果存儲在快閃只讀存儲器11中。在休眠模式時，同步時間控制器12等待讀表和傳輸/接收命令代碼以及來自讀表中心的同步時間信息(S7)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解上述的無線遠距離讀表系統(tǒng)及方法足以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，本發(fā)明提供一種用于無線自動讀表的系統(tǒng)及其方法，它能夠無線和遠距離地讀取電表、水表、氣表等所消耗的累計量?？砂言摕o線遠距離讀表系統(tǒng)簡單地連接和安裝在表上以進行遠距離讀表操作，而不必用新表來更換。此外，由于沒有遮擋累計計量表的數(shù)字，所以也可在任何時候進行人工讀表。該無線遠距離讀表系統(tǒng)可安裝在如電、自來水以及天然氣等所有類型的累計計量表上，實現(xiàn)無線、遠距離地從累計計量表讀取累計量。此外，沒有必要對該遠距離無線讀表系統(tǒng)進行長時間的檢測，并且該產(chǎn)品尺寸小、價格低。
另外，根據(jù)本發(fā)明，只在需要時才提供用以遠距離無線讀表所需的電力，從而延長了例如電池的使用壽命。此外，無線遠距離讀表系統(tǒng)可計算出一段特定時間內(nèi)某地區(qū)或全國性累計量，例如在一段短時間內(nèi)的最大用電時間地區(qū)，并且全面管理該累計量。這具有積極、迅速、準確地處理電、自來水及天然氣等消耗量的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明，該無線遠距離讀表系統(tǒng)可以把一組累計計量表的累計量統(tǒng)一成一個數(shù)據(jù)單元，并通過一條通訊線傳輸該統(tǒng)一的數(shù)據(jù)單元，因此大大減少了通訊線的占有時間和通訊量。該無線遠距離讀表系統(tǒng)也可以傳輸和接收通過通訊線進行無線遠距離讀表操作所必須的數(shù)據(jù)，所以可進行無線遠距離讀表操作，而不必考慮累計計量表的位置。
盡管為了說明的確目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選法實施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到在不脫離所附權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和精神的各種修飾、添加及變更是可能的。
權(quán)利要求
1.一種用于無線和遠距離地讀取累計計量表的系統(tǒng)，其包括一個安裝在累計計量表的預(yù)定部位、用于掃描所說計量表的顯示部的圖像傳感器模塊，所述圖像傳感器模塊包括一個用于獲取顯示于該累計計量表顯示部上的數(shù)字的圖像并把獲取到的圖像轉(zhuǎn)換成電信號的圖像傳感器；一個用于存儲通過圖像傳感器獲得的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)的動態(tài)隨機存取存儲器；一個數(shù)字信號處理器，該處理器對存儲在動態(tài)隨機存取存儲器中的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理操作，只提取數(shù)字識別所必需的成份；一個主處理器，將上述數(shù)字信號處理器所提取出的數(shù)據(jù)與存儲在電可擦可編程只讀存儲器中的識別庫進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)于數(shù)字圖像的數(shù)字代碼，并把產(chǎn)生的數(shù)字代碼存儲快閃只讀存儲器中；一個無線頻率模塊，該模塊用于在一預(yù)定時間內(nèi)將存儲于快閃只讀存儲器中的數(shù)字代碼數(shù)據(jù)和/或目前顯示于累計計量表顯示部上的數(shù)字傳輸給讀表中心，并接收來自讀表中心的命令；一個同步時間控制器，該控制器在正常狀態(tài)下進行休眠模式操作，只有當當前的時間與通過無線頻率模塊接收的命令的時間代碼一致時，將來自電源的電力提供給一光學式文字判讀模塊和所述無線頻率模塊，使電耗最少；及所述讀表中心適用于接收和處理通過所述無線頻率模塊傳輸?shù)臄?shù)字代碼數(shù)據(jù)，及傳輸所述時間代碼給所述無線頻率模塊以執(zhí)行無線遠距離讀表操作。
2.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器是互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。
3.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像傳感器模塊安裝在累計計量表外殼外部的預(yù)定部位，同時與所說外殼間隔一定距離。
4.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像傳感器模塊安裝在所述累計計量表透視窗外部的預(yù)定部位。
5.按照權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器是由塑料聚合物晶體管構(gòu)成的透明板狀圖像傳感器。
6.按照權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像傳感器模塊安裝在所述顯示部上面或下面預(yù)定位置的所述累計計量表的底部壁上；以及一透明體安裝在所述顯示部與所述圖像傳感器模塊之間，折射所述顯示部上顯示的數(shù)字的圖像并把該折射的圖像傳輸給所述圖像傳感器模塊。
7.按照權(quán)利要求6所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的透明體具有圓柱體形狀。
8.按照權(quán)利要求6所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的透明體具有其邊緣為圓形的直角三角形狀。
9.按照權(quán)利要求6所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的透明體具有直角三角形狀。
10.按照權(quán)利要求6所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的透明體具有棱鏡形狀。
11.按照權(quán)利要求6所述系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像傳感器模塊和所述透明體相互形成一整體并相互緊密接近。
12.按照權(quán)利要求11所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器是一個由塑料聚合物晶體管構(gòu)成的透明板狀圖像傳感器。
13.按照權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器模塊連接在累計計量表外殼或透視窗的內(nèi)表面。
14.按照權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器模塊連接在所述累計計量表外殼或透視窗的外表面。
15.按照權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器模塊通過一個孔安裝在所說的累計計量表的外殼或透視窗上。
16.按照權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器模塊連接在累計計量表的保護性外殼或容器的內(nèi)表面上。
17.按照權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器模塊連接在所述累計計量表的保護性外殼或容器的外表面上。
18.按照權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器模塊通過一個孔安裝在所述累計計量表的保護性外殼或容器上。
19.按照權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的圖像傳感器模塊安裝于累計計量表的外殼或透視窗的外表面，以便它朝向所述顯示部伸縮地移動。
20.按照權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所說的無線頻率模塊在給定區(qū)域內(nèi)包括一個主無線頻率模塊和多個從屬無線頻率模塊，所說的主無線頻率模塊和從屬無線頻率模塊根據(jù)它們的識別代碼傳輸和接收數(shù)據(jù)，所說的主無線頻率模塊根據(jù)它的識別代碼傳輸數(shù)據(jù)給讀表中心或接收來自讀表中心的數(shù)據(jù)。
21.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所說的無線頻率模塊是無線皮單元模塊(radio pico cell module)或藍牙模塊。
22.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括雙向數(shù)據(jù)傳輸/接收裝置，以進行無線頻率模塊與讀表中心之間的數(shù)據(jù)傳輸和接收，所述雙向數(shù)據(jù)傳輸/接收裝置包括交互式尋呼機或雙向短信機。
23.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)塞爾米垂(cellemetry)裝置，以進行所述無線頻率模塊與所述讀表中心之間的數(shù)據(jù)傳輸和接收，該基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)塞爾米垂(cellemetry)裝置包括個人通訊服務(wù)系統(tǒng)、碼分多路存儲系統(tǒng)、時分多路存儲系統(tǒng)或用于移動通訊的全球系統(tǒng)。
24.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所說的光學文字判讀模塊和圖像傳感器模塊被集成為一個芯片單元。
25.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括電力線通訊裝置，當所述累計計量表安裝在通訊死區(qū)時，通過電力線在所述圖像傳感器模塊與上述無線頻率模塊之間傳輸和接收數(shù)據(jù)。
26.按照權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電力線通訊線包括連接在該電線上的一對感應(yīng)線圈。
27.按照權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電線通訊線包括連接在該電線上的一對電容器。
28.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電源包括一可更換的電池。
29.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電源包括一透明太陽能電池。
30.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電源包括一有機電解質(zhì)太陽能電池。
31.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電源包括一產(chǎn)生感應(yīng)電流的感應(yīng)線圈。
32.一種無線和遠距離地讀取累計計量表的方法，其包括以下步驟獲取顯示于所述累計計量表顯示部上的數(shù)字的圖像，并將該獲得的圖像轉(zhuǎn)換成電信號；把該獲得的數(shù)字圖像存儲在動態(tài)隨機存取存儲器中；對存儲在動態(tài)隨機存取存儲器中的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理操作，并從中只提取數(shù)字識別所必需的成份；將該提取的數(shù)據(jù)與存儲于電可擦可編程只讀存儲器中的識別庫進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字代碼并把該產(chǎn)生的數(shù)字代碼存儲在一快閃只讀存儲器中；在一段預(yù)定的時間內(nèi)，通過一無線頻率模塊把存儲于快閃只讀存儲器中的數(shù)字代碼數(shù)據(jù)和/或目前顯示于所述顯示部上的一數(shù)字傳輸給讀表中心；及接收并處理通過所說的無線頻率模塊傳輸?shù)臄?shù)字代碼數(shù)據(jù)。
33.按照權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所說的數(shù)字代碼數(shù)據(jù)在其被傳輸?shù)剿f的讀表中心之前臨時存儲在快閃只讀存儲器中。
34.按照權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所說的讀表中心適用于傳輸命令給所述累計計量表，所說的命令包括一指示所說的累計計量表進行圖像獲取操作的命令代碼和一用于指定所述累計計量表的識別代碼。
35.按照權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過所述無線頻率模塊傳輸給讀表中心的數(shù)字代碼數(shù)據(jù)包括關(guān)于累計量的數(shù)字數(shù)據(jù)和表示所述累計計量表的識別代碼。
全文摘要
一種用于無線自動讀表的系統(tǒng)和方法，其可無線和遠距離讀取消耗的電、水和氣等的累計量。圖像傳感器模塊安裝在累計計量表的預(yù)定部位，對顯示于累計計量表顯示部上的數(shù)字拍照，并把該拍攝到的圖像轉(zhuǎn)換為電信號。主處理器單元7產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)字圖像的數(shù)字代碼。無線頻率模塊13把該產(chǎn)生的數(shù)字代碼無線傳輸給讀表中心16。
文檔編號G08C17/00GK1421026SQ00817526
公開日2003年5月28日 申請日期2000年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月21日
發(fā)明者韓明國 申請人:布魯馬克斯通訊有限公司