一种机械水表自动抄表装置的制作方法

1.本实用新型涉及机械水表技术领域，具体涉及一种机械水表自动抄表装置。


背景技术：

2.随着信息通信技术的迅速发展，物联网技术的不断成熟，水务行业传统人工入户抄表方式逐渐被远程自动抄表所替代。自动抄表方式一种方案是采用具有自动抄表功能的电子水表，另一种方案是在传统的机械水表上附加抄表装置实现远程自动抄表。目前使用的电子水表，机械部分与电子部分位于同一壳体内，当出现漏水或其他故障时，不仅无法读取数据还需要将整个水表拆下来维修。同时由于机械水表保有量巨大，更换成本高，因此一段时期内需要通过附加自动抄表装置实现机械水表的远程自动抄表。
3.水表通常沿管道安装于室内、室外或地下，使用环境复杂，特别是地下水表井中长期潮湿甚至积水的恶劣环境，因此需要附加的自动抄表装置具备防水功能。一种便于现场安装的附加智能远传水表读数装置（cn 108051043 a）通过嵌入镀反射铝膜的棱镜，改变数字盘的呈像路径降低装置的高度，解决因高度而导致在水表箱内无法安装等问题，但未考虑到安装于存在浸水等恶劣环境中。一种新型智能远传水表（cn 111765940 a），将水表通过螺纹与连接锁母连接，连接锁母与抄表装置的连接主板通过卡箍与螺钉连接，虽然可自动锁紧，但卡箍固定方式不能做到完全防水作用。


技术实现要素：

4.实用新型目的：针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种机械水表自动抄表装置，并具有防水、状态监测、快速安装、维护方便特点，同时满足人工及自动抄表要求。
5.技术方案：本实用新型提供了一种机械水表自动抄表装置，其应用于机械水表上，包括连接罩、紧固环以及通过连接罩、紧固环与所述机械水表连接的抄表装置，所述抄表装置包括壳体、微型摄像头、补光led灯、水浸传感器、控制电路板以及用于供电的电源模块；
6.所述微型摄像头安装于所述壳体内且其正对机械水表字码区，所述微型摄像头、补光led灯、水浸传感器与所述控制电路板线路连接；
7.所述连接罩上端向外凸出宽圆环，所述紧固环内径略大于所述连接罩下端外径并小于所述连接罩上端宽圆环外径，所述紧固环内壁设置内螺纹，所述壳体下端设置台阶状外螺纹接头，所述紧固环内螺纹与所述壳体下端的台阶状外螺纹接头螺纹匹配，所述连接罩设置内螺纹，其与机械水表上的外螺纹匹配。
8.进一步地，所述连接罩外壁间隔设置若干铅封把手，所述紧固环内壁下端与所述铅封把手对应位置设置缺口。
9.进一步地，所述紧固环外壁还设置有一对紧固把手。
10.进一步地，所述宽圆环上设置凹槽，所述凹槽内设置第一密封圈。
11.进一步地，所述壳体上端设置台阶状外螺纹接头，其上放置有第二密封圈，所述壳
体上端与透明材质的顶盖螺纹连接。
12.进一步地，所述顶盖上还转动连接有防护罩。
13.进一步地，所述控制电路板包括上、下电路板，所述上、下电路板均设置于所述壳体内，所述上电路板上设置有摄像头芯片接口、水浸信号芯片接口、led灯接口以及电源调理电路，所述下电路板设置有微处理芯片、存储芯片，所述微处理芯片与所述存储芯片连接，所述微处理芯片通过摄像头芯片接口、水浸信号芯片接口与所述微型摄像头、水浸传感器连接；所述补光led灯与所述微处理芯片通过led灯接口连接；所述上电路板与所述下电路板通过排线连接。
14.进一步地，所述电源模块为u形软包锂电池，其通过电源调理电路与各电路模块连接。
15.进一步地，所述下电路板上还设置有485通讯接口，所述微处理芯片通过485通讯接口与通讯模块连接，所述通信模块与上位机连接。
16.进一步地，所述下电路板上还设置有时钟芯片，其与微处理芯片通过接口连接。
17.本实用新型机械水表自动抄表装置的抄表方法为：
18.s1：计时抄表，根据微处理芯片中预设抄表时间，当时钟芯片计时到达预设抄表时间，微处理芯片控制开启补光led灯、微型摄像头倾斜拍照，微处理芯片对图形进行梯形校正，并对校正的图形进行数字识别，同时对识别结果进行自动检验；
19.s2：通信抄表，当上位机通过通信接口发送抄表请求时，通信接口将抄表请求发送给微处理芯片，微处理芯片控制开启补光led灯、微型摄像头倾斜拍照，微处理芯片对图形进行梯形校正，然后对校正的图形进行数字识别，同时对识别结果进行自动检验；
20.s3：异常报警，当水浸传感器接收水浸信号，微处理芯片控制开启补光led灯、微型摄像头倾斜拍照，并将图片及故障报警信号上传至上位机并存入存储芯片中；
21.s4：根据步骤s1至s2识别结果，如低于上次抄表结果，则输出错误信号，并重新识别；如连续5次识别错误，则重新拍摄重新识别，识别成功将机械水表示数结果及图片、拍摄时间参数存入存储芯片并上传至上位机；如连续5次重拍识别不成功，则将本次示数标注为异常，微处理芯片将本次图片、拍摄时间参数存入存储芯片并上传至上位机；
22.s5：抄表结束或异常报警结束，微处理器控制关闭补光led灯（213），结束抄表及故障报警。
23.有益效果：
24.1、本实用新型将原有的机械水表上方的铜罩更换成连接罩和紧固环，并通过连接罩和紧固环连接有抄表装置，首先不需要更换已有的机械水表结构，只需要将原有机械水表上方的铜罩更换，利用连接罩和紧固环螺纹连接抄表装置的壳体，安装快速方便。通过设置在抄表装置内的的微型摄像头、补光led灯进行拍摄照片进行抄表工作，实现自动抄表功能。而且本实用新型根据水浸传感器，便于对安装于存在积水等恶劣环境的机械水表时刻监控其进水状态，当水浸传感器发出水浸信号时，启动微型摄像头拍照对水表进行图像识别是否进水等异常，或在进行水表字码图像识别时发现存在异常情况，通过通信接口发出异常告警。而且本实用新型在安装时，将紧固环与壳体下端的外螺纹螺纹连接，连接罩与机械水表螺纹连接，而且连接罩通过宽圆环与紧固环卡合固定，便于将自动抄表装置和现有的机械水表连接，不会脱落。
25.2、本实用新型在紧固环下端内壁设置缺口，可以有效避开连接罩的铅封把手。而且在紧固环外壁设置紧固把手，便于紧固环与壳体下端的连接。
26.3、本实用新型在连接罩上端宽圆环上设置凹槽并在凹槽内放置第一密封圈，这样通过紧固环与壳体连接时，利用第一密封圈密封壳体与下方的机械水表，水不会从连接罩与壳体之间的缝隙进入机械水表内，起到防水作用。
27.4、本实用新型将自动抄表装置壳体上方利用透明顶盖旋拧，实现自动抄表的同时还能够实现手动抄表，通过壳体上的透明顶盖查看机械水表数值。而且在顶盖与壳体之间设置的第二密封圈可以起到防水功能，防止水和灰尘进入，满足摄像拍摄水表数码的要求。通过防护罩可以对自动抄表装置起到保护作用，防止在使用过程中有石头落下对其造成损坏。
28.5、本实用新型控制电路板的微处理芯片中设置梯形校正算法，通过微型摄像头拍摄照片，利用算法进行数字识别与自动检验，完成自动抄表功能。补光led灯可以对内部进行照射，防止微型摄像头拍摄的照片过暗，出现无法识别的情况。电源模块利用u形软包锂电池，可以节省壳体内部空间。
29.6、本实用新型设置的通讯模块可以与上位机通讯，实时将机械水表当前检测情况上传至上位机，并且出现异常时，能够及时通知上位机，尽快安排人员维修。
30.7、本实用新型在控制电路板上设置时钟芯片，可以进行计时处理，可以将抄表时间预先设置于控制电路板，根据时钟芯片，到达时间即开始抄表。
附图说明
31.图1 机械水表与自动抄表装置示意图；
32.图2 连接罩及紧固环结构图；
33.图3 自动抄表装置爆炸图。
34.其中，1
‑
机械水表，11
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连接罩，12
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紧固环，13
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第一密封圈，14
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铅封把手，15
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缺口，16
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宽圆环，17
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凹槽，18
‑
紧固把手，2
‑
抄表装置，21
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壳体，211
‑
半圆柱体，212
‑
微型摄像头，213
‑
补光led灯，214
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水浸传感器，215
‑
485通讯接口，22
‑
下电路板，23
‑
上电路板，24
‑
u形软包锂电池，25
‑
第二密封圈，26
ꢀ‑
顶盖，27
‑
防护罩。
具体实施方式
35.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
36.参见附图1至附图3，本实用新型公开了一种机械水表自动抄表装置，其可以应用于处于恶劣环境的机械水表上，包括连接罩11、紧固环12以及通过连接罩11、紧固环12与机械水表1连接的抄表装置2，抄表装置2包括壳体21、微型摄像头212、补光led灯213、水浸传感器214、控制电路板以及用于供电的电源模块。本实施方式中电源模块使用u形软包锂电池24。
37.连接罩11替代原有的机械水表1铜罩，连接罩11下部与原铜罩结构一致，满足水表密封和防拆铅封要求。本实施方式中，连接罩11上端向外凸出5mm宽圆环16，宽圆环16上面有凹槽17，安装的时候，凹槽17上放置一个第一密封圈13。连接罩11外壁间隔设置4个铅封
把手14。
38.安装连接罩11前在机械水表上放置紧固环12，参见附图2，紧固环12内径略大于连接罩11下端外径并小于连接罩11上端宽圆环16外径，紧固环12内壁设置内螺纹，壳体21下端设置台阶状外螺纹接头，壳体21下端的台阶状外螺纹接头与紧固环12的内螺纹螺纹匹配，连接罩11设置内螺纹，其与机械水表1上的外螺纹匹配。
39.在紧固环12底端内圆环间隔设置4个缺口15，4个缺口15与连接罩11上的4个铅封把手14位置对应，安装的时候避开连接罩11的铅封把手14，紧固环12外壁有2个紧固把手18。
40.参见附图3，本实用新型抄表装置2的壳体21整体设置为上宽下窄的圆柱结构体，壳体21下窄部分为台阶状外螺纹接头，与紧固环12内螺纹相配合。上宽部分为两个半圆结构，一侧半圆形空间里分别放置控制电路板，另一侧内为半圆柱体中空结构，半圆柱体211顶部为透明材料，半圆柱体211正对机械水表1的字码区（指针式水表为黑色指针区，字轮式或指针字轮组合式水表为字轮区，下同），壳体21上端也设置成台阶状外螺纹接头，在壳体21上端的台阶状外螺纹接头上放置第二密封圈25，再与中间胶合透明材料的顶盖26螺纹连接。在顶盖26上还转动连接有防护罩27，可以通过合页转动连接于顶盖26上，边缘通过卡扣固定。
41.微型摄像头212安装于壳体21内且其正对机械水表1字码区，微型摄像头212、补光led灯213、水浸传感器214与控制电路板线路连接。本实施方式中，半圆柱体211垂直立面内侧上方安装有微型摄像头212，补光led灯213，微型摄像头212倾斜对准机械水表字码区，下方安装水浸传感器214，安装后对整个半圆柱体211采用防水胶灌注，可承受正常自来水水压无渗漏；半圆柱体211与壳体21之间有半环形空间，用于放置u形软包锂电池24。
42.抄表装置2壳体21内另一侧半圆形空间里放置的控制电路板包括上电路板23、下电路板22。上电路板23上设置有摄像头芯片接口、水浸信号芯片接口、led灯接口以及电源调理电路，下电路板22设置有微处理芯片、存储芯片，微处理芯片与存储芯片连接，微处理芯片通过摄像头芯片接口、水浸信号芯片接口与微型摄像头212、水浸传感器214连接，微处理芯片中还设置有梯形校正算法，梯形校正算法对微型摄像头拍摄的图像进行数字识别，同时对识别结果进行自动检验；补光led灯与微处理芯片通过led灯接口连接；上电路板23与下电路板22通过排线连接。u形软包锂电池通过电源调理电路与各电路模块连接，为各电路模块供电。
43.下电路板22上还设置有485通讯接口，微处理芯片通过485通讯接口与通讯模块连接，通信模块与上位机连接。本实施方式中，在壳体21外侧留有与下电路板22相连的防水的485通信接口215，通过485通信接口215可以与通讯模块连接，通讯模块与上位机进行通讯，可以用于接收抄表指令或者向上位机传递信号异常数据、抄表数据等。本实用新型采用抄表装置2与通信模块分离方式，将数据提供给通信模块，可满足有线、无线等多种通信方式，可实现多表共用通讯模块，降低远程自动抄表成本。在下电路板22上还设置有时钟芯片，其与微处理芯片通过接口连接。
44.本实用新型抄表装置2有定时抄表和通信接口指令两种抄表方式。每天零时或接到通信抄表指令时，抄表装置2开启补光led灯213，微型摄像头212拍摄水表字码照片，微处理芯片mcu首先对图形进行梯形校正，然后进行数字识别，将识别结果通过485通讯接口215
传递至上位机，同时识别结果及图片存入存储芯片中。当水浸传感器214发出水浸信号时，微处理芯片mcu控制启动微型摄像头212拍照对水表进行图像识别是否进水等异常，或在进行水表字码图像识别时发现存在异常情况，抄表装置2通过485通讯接口215发出异常告警。
45.本实用新型自动抄表装置的使用方法如下：
46.安装：安装自动抄表装置时，先关闭机械水表1进水侧阀门，卸下水表原铜罩，将紧固环12套在机械水表1上，然后连接罩11与机械水表1上的外螺纹螺纹连接，注意：连接罩11拧紧后铅封孔位置与机械水表1的铅封孔位置对应。然后将抄表装置2与下方的机械水表1连接，连接前将第一密封圈13完全位于凹槽17内，机械水表1的字码区位于抄表装置2的半圆透明窗口正中，微型摄像头212正对机械水表1的字码区，然后紧固环12向上移动，将缺口15正对连接罩11的铅封把手14位置，将紧固环12内螺纹与抄表装置2壳体21下单的外螺纹相连，压紧连接罩11上的第一密封圈13实现防水。最后用防水接头通过抄表装置2的防水485通信接口215连上上位机。
47.使用：本实用新型的抄表装置2具备两级防水功能，一是抄表装置2本身具有防水功能，二是抄表装置2与机械水表1通过连接罩11形成两者之间防水空间，在地下水表井等存在水浸的恶劣环境中，满足摄像拍摄水表数码的要求。抄表装置2通过微型摄像头212的倾斜拍照，照片进行梯形图校正，满足图形识别要求，节约了设备空间缩小了设备尺寸，可满足狭小空间安装。到预设抄表时间时开启补光led灯213，微型摄像头212拍摄一张水表数码示数，微处理芯片对图形进行梯形校正，然后对校正的图形进行数字识别，同时对识别结果进行自动检验，如低于上次抄表结果，则会认为错误，则会重新识别，如果连续5次识别错误，则重新拍摄重新识别，识别成功将水表示数结果及图片、拍摄时间参数存入存储芯片并且可以上传至上位机，微处理芯片控制关闭补光led灯213。如果连续5次重拍识别不成功，则将本次示数标注为异常，微处理芯片将本次拍摄图片、拍摄时间参数存入存储芯片并且可以上传至上位机，微处理芯片控制关闭补光led灯213。当上位机通过通信接口发送抄表请求时，通信接口将抄表请求发送给微处理芯片，微处理芯片继续控制开启补光led灯213和微型摄像头212。
48.当机械水表1破裂出现漏水时，抄表装置2内的水浸传感器214接收水浸信号，开启补光led灯213拍摄画面，并将图片以及故障报警信号上传至上位机同时将其存储于存储芯片。采用时钟、通信和水浸信号触发式工作，平时装置处于待机状态，工作电流不到3ma。仅到预设抄表时间或有通信请求及水浸信号时，整机进行工作状态，降低装置使用功耗。本实用新型的抄表装置2采用了大容量u型软包锂电池24，充满电状态下可满足3年使用时间。
49.当需要到现场人工抄表时，掀开防护罩通过抄表装置2的透明半圆窗口可以看见水表示数，直接读取数字即可。
50.维护：1）更换电池。u形软包锂电池24容量到15%时，抄表装置2的微处理芯片会通过通信接口发出告警信号。更换u型锂电池24时，在抄表装置2处于正常无水浸泡的情况下，可拧下抄表装置2，或直接拧下装置的顶盖26，拔下电池线更换u型锂电池24即可。2）更换抄表装置2。当因故障抄表装置2无法正常工作时，在正常无水浸泡的情况下，可拧下抄表装置2进行更换另一个即可。
51.本实用新型与现有技术相比，双重防水功能满足室内、室外及存在浸水的水表井中各种恶劣使用环境要求，一是抄表装置本身具体防水功能，二是抄表装置与机械水表通
过连接罩形成两者之间防水空间，防止水和灰尘进入。而且装置通过水浸传感器结合图像可判别水表是否破裂等故障；装置存储每天水表读数，可通过区域水表数据判断管网是否存在漏水现场。本实用新型采用抄表装置2与通信模块分离方式，将数据提供给通信模块，可满足有线、无线等多种通信方式，可实现多表共用通讯模块，降低远程自动抄表成本；本抄表装置采用了中空透明结构（顶盖26透明），安装后仍然能满足现场人工抄表要求。
52.上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。