水表的智能读取装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种读取装置及其控制方法，尤其涉及一种水表的智能读取装置及其控制方法。


背景技术：

2.随着科技的进步，各式智能家电不断推陈出新。其中智能水表可以自动读取水度，以便进行水资源的控制与管理，有助于节能减碳的推行。
3.然而，消费者欲安装智能水表时，必须将传统水表置换，甚至需要对管线进行施工。此一方式需花费相当高的成本，影响消费者安装的意愿。
4.此外，智能水表需要经过相关机关的认证，以确保其准确性。认证程序相当繁琐，使得智能水表难以推展。
5.再者，水管所使用的口径不一，智能水表可能无法适用于所有的家庭或场所。
6.因此，研究人员致力于开发一种智能读取装置，以使传统水表能够具备智能水表的功能，达成水资源控制与管理的目的。


技术实现要素：

7.本揭露涉及一种水表的智能读取装置及其控制方法，其将智能读取装置直接套接于传统水表上，使得消费者无须更换原本的水表，也无须大费周章的施工，即可使传统的水表具备智能水表的功能。如此一来，智能读取装置能够普及于各个家庭与场所，有效进行水资源的控制与管理。
8.根据本揭露的一方面，本发明的实施例提出一种水表的智能读取装置。智能读取装置包括一固定元件、一壳体、一图像获取元件、一图像分析元件及一传输元件。固定元件用以固定于水表。壳体设置于固定元件上。图像获取元件设置于壳体内，用以对水表的一数值显示区进行拍摄，以获得一水度图像。水度图像通过图像分析元件或一中继装置分析出一水度数值。传输元件用以传输水度数值或水度图像至中继装置。
9.根据本揭露的另一方面，本发明的实施例提出一种水表的智能读取装置的控制方法。智能读取装置设置于水表上。智能读取装置的控制方法包括以下步骤。判断是否达到一预定时间。若达到预定时间，则对水表的一数值显示区进行拍摄，以获得一水度图像。以一图像分析元件或一中继装置分析水度图像，以获得一水度数值。传输水度数值。
附图说明
10.图1示出根据一实施例(但不局限于)的智能读取装置与水表的示意图；
11.图2示出图1的底座与水表的俯视图；
12.图3示出图1的水表与壳体的分解图；
13.图4示出图1的壳体的后视图；
14.图5示出图1的智能读取装置的方块图；
15.图6示出根据一实施例(但不局限于)的智能读取装置的控制方法的流程图；
16.图7示出根据另一实施例(但不局限于)的智能读取装置与水表的示意图；
17.图8示出图7的智能读取装置与水表的剖面图；
18.图9至图12示出图7的智能读取装置的组装示意图；
19.图13示出根据一实施例的智能读取装置的方块图；
20.图14示出根据一实施例的智能读取装置的方块图；
21.图15示出根据一实施例的检测漏水状态的流程图；
22.图16示出根据一实施例的检测漏水状态的流程图。
23.附图标记说明
24.100、100’：智能读取装置；
25.110、110’：固定元件；
26.111：夹持结构；
27.112：夹持结构；
28.113：螺丝；
29.120：图像获取元件；
30.130：图像分析元件；
31.140：传输元件；
32.150：计时元件；
33.160：控制元件；
34.170：存储元件；
35.180：发光元件；
36.190、190’：壳体；
37.191：底座；
38.192：顶板；
39.193：掀盖；
40.194：螺丝；
41.600：中继装置；
42.610：sim卡；
43.700：主服务器；
44.800：手持装置；
45.900：水表；
46.bt：电池；
47.cr1：控制信号；
48.im1：水度图像；
49.ln：凸透镜；
50.nm1：水度数值；
51.r1：数值显示区；
52.rb1：橡胶垫片；
53.rb2：橡胶圈；
54.s110、s120、s130、s140：步骤；
55.ts1：时间信号；
56.im2：水度图像；
57.cmd1、cmd2：图像回报指令；
58.180：录音元件；
59.190：声音分析元件；
60.w1：漏水警示信息；
61.au1：声音信号；
62.s151、s152、s153、s161、s162、s163：步骤。
具体实施方式
63.现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
64.请参照图1，其示出根据一实施例(但不局限于)的智能读取装置100与水表900的示意图。本实施例的智能读取装置100可以直接套接于传统的水表900上。消费者无须更换原本的水表900，也无须大费周章的施工，即可使传统的水表900具备智能水表的功能。如此一来，智能读取装置100能够普及于各个家庭与场所，有效进行水资源的控制与管理。
65.如图1所示，智能读取装置100至少包括一固定元件110、一壳体190、一图像获取元件120、一发光元件180、一图像分析元件130及一传输元件140。固定元件110用以固定于水表900。壳体190设置于固定元件110上。图像获取元件120设置于壳体190内。图像获取元件120用以对水表900的一数值显示区r1(示出于图2)进行拍摄，以获得一水度图像im1。水度图像im1可以通过图像分析元件130(或一中继装置600)分析出一水度数值nm1。传输元件140用以传输水度数值nm1(或水度图像im1)至中继装置600。中继装置600再传送水度数值nm1至一主服务器700。
66.在一实施例中，多个智能读取装置100可以集中设置在大厦顶楼水塔附近，数量例如是超过30个。多个智能读取装置100通过蓝牙技术传输数据至附近的中继装置600(例如是idam,industrial data acquisition module)，中继装置600再将此些数据整合，例如是整合成一个封包，并通过4g-lte/nb-iot模块传送此些数据至主服务器700。如此一来，只需在中继装置600插入sim卡610，而无须让所有智能读取装置100均配置sim卡610并个别地与主服务器700进行通讯。借此，可改善智能读取装置100彼此间通讯互相干扰的问题，举例来说，在lora通讯标准协定中，装置在传送信号前并不会去检测是否有其他装置正在进行通讯，则当顶楼水塔配置数量愈多则彼此之间的传输信号彼此干扰机率愈高；此外，也可改善信号传送失数的问题，例如是于lora通讯标准协定中，信号一经传送即不会进行重传即使传送失败，但通过中继装置600的设计，中继装置600可检视信号是否成功传送，若经传送失败可再进行重传；再者，中继装置600除了可降低通讯成本，例如于每个智能读取装置100设置sim卡610的成本，也可降低通讯频宽需求。
67.此外，如图1所示，壳体190包括一底座191、一顶板192及一掀盖193。顶板192连接于底座191。顶板192具有一凸透镜ln。掀盖193连接于顶板192。当掀盖193开启时，发光元件180启动，以供使用者观看数值显示区r1(示出于图2)。
68.图像获取元件120的图像获取过程类似暗房拍照，发光元件180提供闪光(flash)，图像获取元件120的镜头于一实施例中可不具自动对焦功能，而是固定焦距，此可减少图像获取元件120的成本。因为图像获取元件120与水表900的距离是固定，故对于自动对焦功能的需求相当低。
69.请参照图2，其示出图1的底座191与水表900的俯视图。智能读取装置100还包括一电池bt。电池bt例如是锂电池。使用者将顶板192打开后，即可更换电池bt，此种设计对于电池bt的更换将更于容易，而可减少电池bt更换的成本。于一实施例中，电池bt使用寿命约为七、八年。
70.此外，智能读取装置100可包括一铅封。铅封是将铅块以钢绳连接，避免被有心人士调整或更改设定，而具有防偷设计。于一实施例中，智能读取装置100还可具有主动式检测功能，例如是以重力感应计(g-sensor)检测是否被移动，或以连接端口检测是否被拿起而断开连接，智能读取装置100可立即主动传送异常信息予主服务器700。
71.在一实施例中，壳体190的高度为20厘米以下，以使智能读取装置100能够安装于水表900的规范范围内。举例来说，若复数水表900是垂直配置，则当壳体190超过20厘米时，可能导致顶板192无法开启，例如是会顶到另一水表下侧。通过将壳体190的高度做一个合理限制，可同时兼顾成本以及使用便利性。
72.再者，在进行智能读取装置100安装时，若安装过程不顺利，现场负责安装人员可以通过应用程式(app)来启动蓝牙，并以手持装置显示慧读取装置100的设定值，以利于安装作业。并且，安装人员可以通过信息设定端口(debug port)来调整设定值，以进行设定值取或覆写。于一实施例中，当现场安装人员持电子装置接近该智能读取装置100时，智能读取装置100可自动连结至电子装置上的应用程式并显示设定值，例如是经由蓝牙连结。
73.请参照图3与图4，图3示出图1的水表900与壳体190的分解图，图4示出图1的壳体190的后视图。水表900与壳体190之间可以设置一橡胶垫片rb1，并且在壳体190的下方可设置一橡胶圈rb2。如此一来，智能读取装置100具有防水功能，可包覆连接处，以避免水气覆盖数值显示区r1产生误判的情况。
74.请参照图5，其示出图1的智能读取装置100的方块图。智能读取装置100包括固定元件110、图像获取元件120、图像分析元件130、传输元件140、计时元件150、控制元件160及存储元件170。各项元件的主要功能说明如下。
75.固定元件110用以固定于水表900上，例如是(但不局限于)一夹持元件、一磁吸元件、一锁附元件、一弹性套接元件或具备固定功能的各种元件与结构。
76.图像获取元件120用以拍摄图像，例如是(但不局限于)一相机、一镜头、一数位感光元件或具备图像获取功能的各项元件。
77.图像分析元件130用以进行图像分析程序，例如是(但不局限于)一芯片、一电路板、一电路、一固件、或存储数组程式码的存储装置。
78.传输元件140用以传输元件，例如是(但不局限于)一蓝牙传输模块、一lora射频模块、一wifi模块、或一传输线。
79.计时元件150用以计算时间，例如是(但不局限于)一芯片、一电路板、一电路、一固件、或存储数组程式码的存储装置。
80.控制元件160用以控制图像获取元件120及传输元件140的操作，例如是(但不局限
于)一芯片、一电路板、一电路、一固件、或存储数组程式码的存储装置。
81.存储元件170用以存储各种数据，例如是(但不局限于)一存储器。以下还搭配流程图详细说明智能读取装置100的各项元件的运作方式。
82.请参照图6，其示出根据一实施例(但不局限于)的智能读取装置100的控制方法的流程图。以下搭配图5的方块图说明流程图的各步骤的运作。首先，在步骤s110中，控制元件160判断是否达到一预定时间，预定时间例如是一个月、一周或一天。如图6所示，若已达到预定时间，则进入步骤s120；若未达预定时间，则回至步骤s110。如图6所示，计时元件150提供一时间信号ts1至控制元件160，控制元件160根据时间信号ts1得知是否达到预定时间。时间信号ts1例如是(但不局限于)时间累计信息(如累计502分钟、累计678分钟等)、或标准时间信息(如1:00、3月5日等)。
83.接着，在步骤s120中，控制元件160输出一控制信号cr1至图像获取元件120，使图像获取元件120对水表900的一数值显示区r1(示出于图2)进行拍摄，以获得一水度图像im1。水度图像im1例如是(但不局限于)单色图像、彩色图像、或单色灰阶图像。
84.然后，在步骤s130中，分析水度图像im1，以获得水度数值nm1。在此步骤中，例如是(但不局限于)通过一光学文字识别技术(optical character recognition)识别出水度数值nm1。或者，在一实施例中，例如是(但不局限于)利用一深度学习模型识别出水度数值nm1。在此步骤中，可以通过图像分析元件130来执行此步骤，亦可通过中继装置600来执行此步骤。
85.在一实施例中，图像分析元件130分析取得的水度数值nm1与前次的水度数值nm1的差值超过一预设值时，代表分析有错误，需重新执行步骤s120，以取得水度图像im1再次进行分析。若分析取得的水度数值nm1小于前次水度数值nm1，同样有错，也需再重新执行步骤s120。预设值可在远端进行设定。
86.若步骤s120重新执行了五次(例如是一分钟拍了五张)，分析取得的水度数值nm1都超出范围，则仍上传水度数值nm1。
87.接着，在步骤s140中，中继装置600传输水度数值nm1至主服务器700或手持装置800。在一实施例中，智能读取装置100可不进行分析取得水度数值nm1的步骤，而直接通过传输元件140将水度图像im1传送至主服务器700或手持装置800，此种做法较耗电但智能取装置100可不需配置图像分析元件130。相较于传送水度图像im1的做法，分析取得并传送水度数值nm1的做法较省电。
88.在一实施例中(但不局限于)，传输元件140可以通过蓝牙技术传递水度数值nm1(或水度图像im1)至中继装置600。或者，在另一实施例中(但不局限于)，传输元件140可以通过lora技术传递水度数值nm1(或水度图像im1)至中继装置600。在一实施例中，在传递水度数值nm1时，若无法在第一时间顺利传递成功，中继装置600可以重复发送预定次数，直到传递成功。
89.在另一实施例中，水度数值nm1可以存储于智能读取装置100的存储元件170或中继装置600中，使用者亦可主动从存储元件170或中继装置600取得完整的水度数值nm1。
90.请参照图7至图8，图7示出根据另一实施例(但不局限于)的智能读取装置100’与水表900的示意图，图8示出根据图7的智能读取装置100’与水表900的剖面图。本实施例的智能读取装置100’亦可直接套接于传统的水表900上。消费者无须更换原本的水表900，也
无须大费周章的施工，即可使传统的水表900具备智能水表的功能。如此一来，智能读取装置100能够普及于各个家庭与场所，有效进行水资源的控制与管理。
91.请参照图9至图12，其示出图7的智能读取装置100’的组装示意图。首先，如图9至图10所示，在一实施例中，固定元件110’可以是(但不局限于)由两个半圆形的夹持结构111、112所组成。夹持结构111与夹持结构112从水表900的两侧夹持水表900。通过螺丝113锁合夹持结构111与夹持结构112，以紧密地套接水表900上。
92.在另一实施例中(但不局限于)，夹持结构111、112可以具有磁性，而直接吸附于水表900之外侧壁。
93.或者，在另一实施例中(但不局限于)，夹持结构111、112可以具有伸缩性，以匹配各种不同尺寸的水表。
94.接着，如图11至图12所示，智能读取装置100’的壳体190’由上方通过螺丝194锁合于固定元件110上。
95.通过上述组装方式，水表900无须进行结构上的更动，使用者可以轻易地将智能读取装置100’组装于水表900上。
96.通过上述说明，上述实施例的智能读取装置100、100’可以直接套接于传统的水表900上。使用者无须更换原本的水表900，也无须大费周章的施工，即可使传统的水表900具备智能水表的功能。如此一来，智能读取装置100、100’能够普及于各个家庭与场所，有效进行水资源的控制与管理。
97.请参照图13，其示出根据一实施例的智能读取装置的方块图。智能读取装置100包括固定元件110、图像获取元件120、图像分析元件130、传输元件140、计时元件150、控制元件160及存储元件170。各项元件的主要功能如同前述，于此不再赘述。在一实施例中，智能读取装置100可以将水度图像im1、im2提供给手持装置800。基此，用户可通过手持装置800直接查看水度图像im1、im2或将水度图像im1、im2留存下来。在一实施例中，智能读取装置100可将于特定时间点拍摄的水度图像im1提供给手持装置800，而水度图像im1用以获得水度数值nm1。在一实施例中，智能读取装置100可依据使用户需求而将于任意时刻所拍摄的水度图像im2提供给手持装置800。在一实施例中，手持装置800可经由中继装置600将图像回报指令cmd1或图像回报指令cmd2传输至传输元件140。传输元件140反应于接收图像回报指令cmd1或图像回报指令cmd2而将水度图像im1或水度图像im2经由中继装置600传输至手持装置800。
98.详细而言，当控制元件160根据时间信号ts1得知达到预定时间，控制元件160通过控制信号cr1控制图像获取元件120对水表900的数值显示区r1进行拍摄，以获得于特定时间点拍摄的水度图像im1。存储元件170可用以记录于特定时间点拍摄的水度图像im1。当用户想要获取于特定时间点拍摄的水度图像im1时，手持装置800可经由中继装置600将图像回报指令cmd1传输至传输元件140，以通知智能读取装置100回传水度图像im1。于是，传输元件140反应于自中继装置600接收图像回报指令cmd1而将记录于存储元件170内的水度图像im1经由中继装置600传输至手持装置800。
99.另一方面，手持装置800可通过图像回报指令cmd2控制智能读取装置100即时执行图像拍摄动作，使用户可通过手持装置800取得于任意时刻所拍摄的水度图像im2。当用户想要获取目前时间的水度图像im2时，手持装置800可经由中继装置600将图像回报指令
cmd2传输至传输元件140，使得传输元件140自中继装置600接收所述图像回报指令cmd2。控制元件160依据图像回报指令cmd2控制图像获取元件120进行拍摄。换言之，反应于接收到图像回报指令cmd2，控制元件160通过控制信号cr1控制图像获取元件120对水表900的数值显示区r1进行拍摄，以获得于当前时间点拍摄的水度图像im2。接着，传输元件140可反应于图像回报指令cmd2而将于当前时间点拍摄的水度图像im2经由中继装置600传输至手持装置800。
100.需特别说明的是，在一实施例中，手持装置800可直接传输图像回报指令cmd1、cmd2给中继装置600。或者，在一实施例中，手持装置800可将图像回报指令cmd1、cmd2传输至主服务器700，再通过主服务器700将图像回报指令cmd1、cmd2传输给中继装置600。
101.请参照图14，其示出根据一实施例的智能读取装置的方块图。在一实施例中，除了固定元件110、图像获取元件120、图像分析元件130、传输元件140、计时元件150、控制元件160及存储元件170，智能读取装置100还包括录音元件180以及声音分析装置190。
102.录音元件180用以录音，可包括麦克风。在一实施例中，前述麦克风可为指向性麦克风(directional microphone)。指向性麦克风能够清楚接收某特定方向上的声音，并抑制环境噪音。录音元件180设置于壳体190，录音元件180用以进行录音而获取声音信号au1。具体而言，水流通过水表900时会带动水表900内部的机械元件执行相对动作，像是水流会带动水表900内部的叶轮转动。当水流带动水表900内部的机械元件执行相对动作时，水表900内部的机械元件会发出声音。录音元件180可对水流声与水表900内部的机械元件所发出的声音进行录音。
103.声音分析装置190用以进行声音分析程序，例如是(但不局限于)一芯片、一电路板、一电路、一固件、或存储数组程式码的存储装置。声音分析装置190可分析录音元件180提供的声音信号au1，而获取上述声音信号au1的声音特性，其例如是音量或音频等等。此外，在一实施例中，声音分析装置190也可对录音元件180提供的声音信号au1进行去噪处理或其他音频处理。在一实施例中，声音分析装置190可依据声音信号au1的声音特性来判断漏水状态，并依据判断结果发出漏水警示信息w1。警示信息w1可经由中继装置600传递至手持装置800以通知用户。
104.具体而言，当水管老旧发生漏水现象或用户忘记关闭出水装置(例如水龙头)时，即便用户没有在用水，水表900也会不停累加水度数值，给用水户带来不必要的金钱损失和水资源浪费。在一实施例中，声音分析装置190可依据声音信号au1的声音特性来判断漏水状态，并依据判断结果发出漏水警示信息w1。因此，用户可通过手持装置800即时得知是否有非预期内的用水情况。
105.在一实施例中，声音分析装置190可依据声音信号au1的音量来判断漏水状态。正常来说，当用户停止用水时，水表900内部的机械元件停止作动。当水表900内部的机械元件停止作动，声音信号au1的音量应当小于一门槛值。于是，声音分析装置190可通过比较声音信号au1的音量与上述门槛值来决定是否发出漏水警示信息w1。
106.请参照图15，其示出根据一实施例的检测漏水状态的流程图。在一实施例中，于步骤s151，录音元件180进行录音而获取声音信号au1。于步骤s152，声音分析装置190判断声音信号au1于预设时段内的音量是否大于门槛值。上述预设时段可为用户自行设定的非用水时段或是经由特定算法推估的非用水时段。预设时段的长度并不限制，其可以例如为2分
钟、5分钟、10分钟或其他时间长度。举例而言，非用水时段可以是用户不在家的时段或深夜时段，像是凌晨3点至凌晨3点五分。于非用水时段内，水表900内部的机械元件理应停止作动而使得声音信号au1的音量小于门槛值。当水表900内有非预期的水流通过时，水表900内部的机械元件会对应作动而使得声音信号au1的音量大于门槛值。于是，若步骤s152判断为是，于步骤s153，反应于声音分析元件190判定声音信号au1于预设时段内的音量大于门槛值，传输元件140发出漏水警示信息w1。反之，若步骤s152判断为否，传输元件140不会发出漏水警示信息w1。
107.请参照图16，其示出根据一实施例的检测漏水状态的流程图。在一实施例中，于步骤s161，录音元件180进行录音而获取声音信号au1。于步骤s162，声音分析装置190判断声音信号au1的音量持续大于门槛值的持续时间是否超过时间门槛值。详细而言，用户用水应该是非连续的事件。换言之，水表900内部的机械元件作动的持续时间正常不会超过时间门槛值。上述时间门槛值例如是3小时、5小时、12小时或其他时间长度，本揭露对此不限制。当水表900内部的机械元件作动的持续时间超过时间门槛值，代表存在非用户预期的水流通过水表900。于是，若步骤s162判断为是，于步骤s163，反应于声音分析元件190判定声音信号au1的音量持续大于门槛值的持续时间超过时间门槛值，传输元件140发出漏水警示信息w1。反之，若步骤s162判断为否，传输元件140不会发出漏水警示信息w1。
108.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。