一种光能智能仪表以及应用该仪表的异常状态监测方法与流程

1.本技术涉及智能仪表的技术领域，尤其是涉及一种光能智能仪表以及应用该仪表的异常状态监测方法。


背景技术：

2.随着社会的发展进步，保障人们正常生活的服务设施建立也越来越多。基础的供水管网和供气管网已经深入到绝大部分家庭中，在生活上能够为人们带来了更方便的生活方式。
3.目前，供水管网和供气管网上都会安装各种仪表来监测数据，并且现有的一些仪表都具备了数据采集功能。随着供水管网和供气管网分布位置的错综复杂，仪表的安装位置也变得越来越苛刻。在很多环境下，仪表无法通过连接市电来获取电能，只能通过干电池供电的方式进行工作。干电池的供电时长有限，需要工作人员定期去更换干电池。
4.针对上述中的相关技术，而随着环境因素的改变，干电池的使用寿命也会发生较大改变。若仪表因供电不足导致关机时，存在无法对管网中使用的流量数据进行监测预警的缺陷


技术实现要素：

为了提高对管网内的流量数据的监测预警作用，本技术提供一种光能智能仪表以及应用该仪表的异常状态监测方法。
5.本技术提供的一种光能智能仪表，采用如下的技术方案：一种光能智能仪表，包括：仪表本体，所述仪表本体包括检测外壳和安装外壳，所述安装外壳固定在所述检测外壳上，所述检测外壳内设置有用于检测流量的旋转叶轮；光电检测装置，所述光电检测装置设置在所述安装外壳内，所述光电检测装置用于将旋转叶轮的转动信号转变为数字信号；处理电路板，所述处理电路板用于根据数字信号计算得出检测数据；储能电池包，所述储能电池包设置在所述安装外壳内，所述储能电池包和所述处理电路板电性连接；光能接收板，所述光能接收板设置在所述安装外壳上，所述光能接收板分别和所述光电检测装置、所述处理电路板和所述储能电池包电性连接。
6.通过采用上述技术方案，在将光能智能仪表安装在不同位置的管路上之后，通过光能接收板来接收外界的光线从而产生电能，来对光电检测装置和处理电路板进行供电。同时，在光能智能仪表中还设置有储能电池包，光能接收板产生的电能还能够存储在储能电池包内，通过储能电池包进行供电，以解决光能智能仪表所在环境光线不足时能够维持供电，以满足工作需求。并且光电检测装置将检测的机械信号转变为数字信号，利用处理电路板能够及时有效地对数据进行监测和预警。
7.可选的，光能智能仪表还包括通讯模块，所述通讯模块分别和所述处理电路板以及所述光电检测模块电性连接，所述通讯模块用于将数据上传至服务器。
8.通过采用上述技术方案，利用通讯模块来实现不同位置的光能智能仪表的数据传输工作，方便数据采集，减少工作人员现场的数据抄表作业。
9.可选的，所述通讯模块为nb-iot模块。
10.通过采用上述技术方案，nb-iot模块具有更低的功耗，在网络连接上具有更全面的覆盖，信息传输效果更加稳定。
11.可选的，所述安装外壳保护底壳和防水罩，所述底壳和所述防水罩密封固定连接，所述防水罩上设置有安装槽，所述光能接收板设置在所述安装槽的槽底，所述防水罩上还设置保护板，所述保护板盖合在所述光能接收板上，所述保护板和所述防水罩固定连接。
12.通过采用上述技术方案，利用防水罩上的安装槽对光能接收板进行容纳，在使用时能够对光能接收板起到较大的保护作用，提高光能智能仪表的使用寿命。
13.可选的，所述检测外壳内还设置有数码轮盘组，所述数码轮盘组用于显示出当前累计监测的数据。
14.通过采用上述技术方案，利用数码轮盘组来对当前检测出的累计数据进行显，实现更加方便的读数。
15.可选的，所述光电检测装置包括光电板、码盘和遮光外壳，所述光电板设置在所述遮光外壳内，所述码盘和所述光电板转动连接，所述遮光外壳固定在所述处理电路板上，所述码盘和旋转叶轮同步运动。
16.通过采用上述技术方案，利用旋转叶轮带动码盘转动，从而将机械旋转运动转变为光电信号，再通过处理电路板对光电信号进行采集，以达到对累计数据进行数字信号采集，方便上传云端进行收集以及监控。
17.本技术还公开一种异常状态监测方法，所述方法应用在上述任意技术方案记载的光能智能仪表中，所述方法包括以下步骤：基于光能智能仪表所在位置和历史时间段下的累计数据，建立监测模型集合，其中，所述历史数据包括人流量和用水量，所述监测模型集合中包含至少一个监测模型，一个监测模型对应一个时间段；基于当前时间点，获取所述监测模型集合中对应于当前时间点的监测模型；获取当前时间点对应的实际数据，其中，所述实际数据包括当前时间点所在的时间段区间内的产生的累计人流量、累计用水量和当前储能电池包的电量信息；基于所述监测模型和所述累计人流量，确定所述监测模型中当前时间点对应的模拟用水量范围；根据所述累计用水量和所述模拟用水量范围，确定当前时间点光能智能仪表的监测数据是否为异常数据；基于异常数据或者当前储能电池包的电量信息低于预设电量值，发出异常状态信息预警。
18.通过采用上述技术方案，结合历史时间段下的累计数据来对光能智能仪表收集的数据进行分析，利用历史数据中的人流量和用水量来建立不同的监测模型，并通过当前时间点来选择合适的监测模型。由于不同的场所在使用时，在获知实际的累计人流量时，可利
用监测模型来提前预算出在这一段时间内相应产生的模拟用水量范围。通过光能智能仪表记录的累计用水量和模拟用水量范围对比，来判断出当前时间点该场所下的数据是否异常。在分析判断该场所下是否存在异常状态时，一方面通过储能电池包的电量进行判别，另一方面则是通过监测到的数据异常来进行反馈，能够精准及时地反应出应用该光能智能仪表的场所的状态，便于及时作出预警信息警告。
19.可选的，在获取当前时间点对应的实际数据步骤的具体方法中，包括：获取当前时间点所在的所述时间段区间的起点对应的第一实时数据和当前时间点对应的第二实时数据；基于所述第一实时数据和所述第二实时数据，确定所述累计人流量和所述累计用水量。
20.通过采用上述技术方案，智能仪表具有较好的记录功能，利用智能仪表的数据写入时间记录，来获取出当前时间点记录的数据和当前时间点所在时间段区间的起点记录的数据，从而获取当前时间点的记录的累计人流量和累计用水量，从而得知实际数据。
21.可选的，在确定当前时间点光能智能仪表的监测数据是否为异常数据步骤的具体方法中，包括：如果所述累计用水量高于所述模拟用水范围内的最大值，则判定光能智能仪表的监测数据为异常数据。
22.通过采用上述技术方案，在实际测量出的累计用水量高于模拟用水量范围内的最大值时，表明实际用水量已经超出正常使用范围，该光能智能仪表所在管路中可能存在持续漏水的异常状态。
23.可选的，在确定当前时间点光能智能仪表的监测数据是否为异常数据步骤的具体方法中，包括：判断累计人流量是否在预设的满载人流量范围内，其中，满载人流量为不同场所在建立时设计的最大人流量；若为否，则继续判断；若为是，则判断所述累计用水量是否低于所述模拟用水范围内的最小值，如果所述累计用水量低于所述模拟用水范围内的最小值，则判定光能智能仪表的监测数据为异常数据。
24.通过采用上述技术方案，在场所的人流量处于满载状态时，若实际测量出的累计用水量低于模拟用水量范围内的最小值时，表明实际用水量已经低于正常使用范围，在该场所中内可能出现了部分位置无法出水使用的异常状态。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.通过对历史数据分析建立监测模型，根据当前时间点对应的累计人流量，利用监测模型获知光能智能仪表所在的场所在这一段时间内相应产生的模拟用水量范围，通过智能仪表记录的累计用水量和模拟用水量范围对比，能够较为方便地判断出光能智能仪表所在的场所是否出现异常状态；2.根据每天使用频次来划分不同的时间段区间，能够较为准确的对历史数据进行分析，便于得到更加准确的监测模型；3.能够对光能智能仪表所在的场所进行异常状态的监测，便于后期及时维护。
附图说明
26.图1是本技术实施例1一种光能智能仪表的整体结构图。
27.图2是本技术实施例1一种光能智能仪表的爆炸示意图。
28.图3是本技术实施例2一种异常状态监测方法的整体流程图。
29.图4是本技术实施例2一种异常状态监测方法的中建立监测模型的流程示意图。
30.图5是本技术实施例2一种异常状态监测方法中获取对应监测模型的流程示意图。
31.图6是本技术实施例2一种异常状态监测方法中获取实际数据的流程示意图。
32.图7是本技术实施例2一种异常状态监测方法中判断光能智能仪表监测数据是否为异常数据的流程示意图。
33.附图标记说明：1、仪表本体；11、检测外壳；12、安装外壳；121、底壳；122、防水罩；1221、安装槽；1222、保护板；2、光电检测装置；21、光电板；22、码盘；23、遮光外壳；3、处理电路板；4、储能电池包；5、光能接收板；6、通讯模块。
具体实施方式
34.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
35.实施例1本技术实施例公开一种光能智能仪表。参照图1和图2，光能智能仪表包括仪表本体1、光电检测装置2、处理电路板3、储能电池包4、光能接收板5和通讯模块6。光电检测装置2、处理电路板3、储能电池包4和通讯模块6均设置在仪表本体1内，光能接收板5设置载仪表本体1上。光能接收板5分别和光电检测装置2、处理电路板3、储能电池包4以及通讯模块6电性连接，并为光电检测装置2、处理电路板3、储能电池包4以及通讯模块6提供工作电压。而储能电池包4还和光电检测装置2、处理电路板3以及通讯模块6电性连接，在光线不足时，通过储能电池包4为光电检测装置2、处理电路板3以及通讯模块6提供工作电压。而处理电路板3对光电检测装置2检测出来的流量信号进行分析处理，计算出流量的检测数据，并通过通讯模块6将计算出的流量数据上传至云端服务器中，以便工作人员远程分析。
36.仪表本体1包括检测外壳11和安装外壳12，安装外壳12固定在检测外壳11上。检测外壳11上分别连通有进管和出管，并且在检测外壳11内设置有用于检测流量大小的旋转叶轮。在检测外壳11内还设置数码轮盘组，通过数码轮盘组来对检测出的累计结果进行显示。本实施例中，检测外壳11、内部的数码轮盘组和旋转叶轮为现有的仪表检测方式，在此不再过多赘述。
37.光电检测装置2、处理电路板3、储能电池包4和通讯模块6均设置在安装外壳12内，而光能接收板5设置在安装外壳12上。具体的，安装外壳12包括底壳121和防水罩122，底壳121和防水罩122密封固定连接。在底壳121和防水罩122之间形成安装腔，通过安装腔来容纳光电检测装置2、处理电路板3、储能电池包4和通讯模块6。
38.在防水罩122上设置有安装槽1221，光能接收板5设置在安装槽1221的槽底。并且在防水罩122上还设置有保护板1222，保护板1222和防水罩122固定连接，且保护板1222盖合在光能接收板5上，以对光能接收板5进行保护。光能接收板5以吸收光线（灯光、散射光和太阳直射光）为能源，在有光线时给储能电池包4充电，同时还能够作为供电使用，若检测到光线不足或无光线时则自动切换到储能电池包4进行供电。
39.在检测流量时，光电检测装置2将检测外壳11内的旋转叶轮的转动信号转变为数学信号，从而方便对数据进行传输。具体的，光电检测装置2包括光电板21、码盘22和遮光外壳23。光电板21和码盘22均设置在遮光外壳23内，并且码盘22和光电板21转动连接。遮光外壳23和处理电路板3固定连接，通过处理电路板3来封闭遮光外壳23，从而使得遮光外壳23内的光电板21和码盘22处于黑暗环境中。码盘22和检测外壳11内的旋转叶轮同步运动，或者是按比例进行减速运动。运动的方式可以是通过连轴直接连接，也可以是通过磁吸方式进行不接触联动。
40.在码盘22转动过程中，会改变光电板21发出的信号。通过接受光电板21上信号的变化，从而将机械转动转变为数字信号，经过处理电路板3处理之后由通讯模块6将数据传输至云端服务器上。在本实施例中，通讯模块6为nb-iot模块。nb-iot模块具有更低的能耗，同时传输信号更加稳定，适合更多环境恶劣的场合。
41.本技术实施例的实施原理：通过光能接收板5来接收外界的光线从而产生电能，来对光电检测装置2和处理电路板3进行供电。同时，在光能智能仪表中还设置有储能电池包4，光能接收板5产生的电能还能够存储在储能电池包4内，通过储能电池包4进行供电，以解决光能智能仪表所在环境光线不足时能够维持供电，以满足工作需求。并且光电检测装置2将检测的机械信号转变为数字信号，利用处理电路板3能够及时有效地对数据进行监测和预警。
42.实施例2本技术实施例公开一种异常状态监测方法，该方法应用在安装有实施例1的光能智能仪表的场所中。通过该方法能够及时有效地对应用光能智能仪表的场所进行全方位监测，及时作出预警信息，便于后期维护维修。
43.光能智能仪表安装的场合不同，那么在监测环境信息也存在较大差异，进行异常状态监测的标准也会存在较多的不同。例如：若将光能智能仪表安装在公共卫生间，结合公共卫生间的不同时间段的高频次使用次数，相应的不同时间段对应的全方位的监测方式也会改变。若将光能智能仪表安装在公寓或者是出租屋所在的整栋楼的主管路上，那么在不同时间段，住户使用所产生的数据也会存在较大差距。
44.参照图3，异常状态监测方法包括以下步骤。
45.s1、基于光能智能仪表所在位置和历史时间段下的累计数据，建立监测模型集合。
46.其中，历史数据为应用光能智能仪表的场所中，由光能智能仪表记录存储的数据，并且历史数据为不同年份对应的同日数据，历史数据包括人流量和用水量。监测模型集合中包含至少一个监测模型，一个监测模型对应一个时间段。在本实施例中，光能智能仪表为智能水表。光能智能仪表可以和终端监控台通讯连接，以便于将监测结果告知给终端监控台。
47.在实际使用过程中，通过光能智能仪表安装的场合，以及不同日期和不同时间段下产生的数据，来分别创建一个对应于当前日期或者当前时间段的监测模型，并监测模型汇总形成集合。
48.参照图4，在步骤s1中，包括以下步骤。
49.s11、基于预设规则，划分出至少一个时间段区间。
50.其中，预设规则为光能智能仪表所在的场所位置和当前场所位置下日常人流量来
进行分组。
51.例如：对于地铁站内的公共卫生间，在早晚高峰期内人流量会增大，公共卫生间的使用频次也相应的增加。因此，在时间段区间的划分上，可以在早晚高峰期间对每个时间段区间的时长划分短一下，而在平峰期间对每个时间段区间的时长划分长一些，以此在满足在不同的时间段内，均有着较为稳定的使用频次，从而使得挂测模型创建的更加准确。或者是对于公寓楼而言，在上班前和下班后则可以定为使用高峰期。更进一步的，可以根据场所下人们的日常定居生活来细分不同的时间段区间。
52.s12、获取对应于时间段区间的历史数据片段。
53.其中，历史数据片段为时间段区间内保存的历史数据。历史数据的写入保存也是按照时间顺序进行的，因此在对时间段区间进行划分之后，时间段区间对应的历史数据也相应的划分为多个片段，而历史数据片段只对应于当前时间段区间。
54.s13、基于所述历史数据片段，获取所述时间段区间内的人均用水量。
55.其中，智能仪表的数据保存之后存在数据写入时间，因此在时间段区间划分之后，可通过时间段区间对应的时间起点和时间终点来计算出当前时间段对应的历史数据。通过当前时间段对应的人流量数据和用水量数据，来计算得出当前时间段对应的人均用水量数据。
56.s14、基于所述时间段区间内的人均用水量，确定对应于所述时间段区间的监测模型。
57.其中，利用人均用水量数据来作为对应于当前时间段区间的监测模型。
58.s2、基于当前时间点，获取所述监测模型集合中对应于当前时间点的监测模型。
59.其中，监测模型集合中每一个监测模型均对应有时间段区间。在当前时间点确定时，可以确定出当前时间点所在的时间段区间，从而便于确定出当前时间点对应的监测模型。
60.参照图5，在步骤s2中包括以下步骤。
61.s21、获取时间段区间的划分范围。
62.其中，时间段区间的划分和场所的使用环境有关。针对公共卫生间而言，在不同使用环境中，公共卫生间的使用频次也会出现较大差异，因此在根据预设规则划分好时间段区间之后，通过时间段区间的起点和终点来确定每一个时间段的划分范围。
63.例如在商场，在工作日和周末的时间段的划分是不一致的。由于周末人流量较大，周末的时间段划分数量较多，且每一个时间段的划分范围相比于工作日较小。例如在地铁站内，影响人流量的因素包含工作日和周末的区别，还有地铁站的位置以及早晚高峰时间段，因此对于位于地铁站内的公共卫生间的使用时间段划分，基本是按照人流量均分来实现。
64.s22、基于当前时间点，确定当前时间点所在的时间段区间。
65.其中，在对于不同位置，当前时间点所对应的历史日期可能相同也可能不相同。如果某个位置的公共卫生间的使用频次不受日期的影响，那么当前日期中的当前时间点可对应于历史同日中的时间段区间。例如当前时间点所在日期为3月1日，对应的时间段区间划分的日期为去年的3月1日。
66.如果某个位置的公共卫生间的使用频次受周次的影响，那么当前日期中所在周次
中当前时间点可对应于历史同周中所在周次的时间段区间内。例如当前时间点所在日期为第十周第二天，对应的时间段区间划分的日期为去年的第十周第二天。
67.s23、基于确定的时间段区间，匹配监测模型集合中的监测模型。
68.其中，在确定好日期和日期中划分的对应时间段区间，通过当前时间点来匹配选取出监测模型。
69.s3、获取当前时间点对应的实际数据。
70.其中，实际数据包括当前时间点所在的时间段区间内的产生的累计人流量、累计用水量和当前储能电池包4的电量信息。智能仪表通过实时记录数据，在确定出当前时间点和当前时间点所在的时间段区间之后，即可获取出智能仪表在这一段时间内的累计数据。除此之外，光能智能仪表始终处于工作状态，在光线不足时，通过储能电池包4为系统进行供电。因此在储能电池包4的电量不足时，若不能及时通过光能接收板5来对储能电池包4进行充电，此时电量不足可能会导致光能智能仪表出现异常，从而出现对整个应用场所无法进行监测的问题。
71.参照图6，在步骤s3中包括以下步骤。
72.s31、获取当前时间点所在的所述时间段区间的起点对应的第一实时数据和当前时间点对应的第二实时数据。
73.s32、基于所述第一实时数据和所述第二实时数据，确定所述累计人流量和所述累计用水量。
74.其中，数据通过实时记录方式产生，通过时间点可确定出时间范围，从而便于计算出累计人流量和累计用水量。
75.s4、基于所述监测模型和所述累计人流量，确定所述监测模型中当前时间点对应的模拟用水量范围。
76.其中，监测模型为历史数据中的人均用水量，通过当前时间点所在时间段内的累计人流量来确定模拟用水量时，模拟用水量只是一个平均值。而在真实使用场景下，不同人使用公共卫生间的方式不同，或者是不同人在公寓以及出租屋内使用水的情况不同，因此对于预测的用水量平均值，只是提供了一个大概的基础数据。通过对模拟用水量确定一个范围值，从而减小不同人使用公共卫生间或者是在家使用不同的用水器的方式不同而导致数据波动较大的问题。
77.s5、根据累计用水量和模拟用水量范围，确定当前时间点光能智能仪表的监测数据是否为异常数据。
78.其中，在确定出当前时间段的模拟用水量范围之后，利用当前时间点所在的时间段中产生的真实累计数据和模拟用水量范围进行相比，从而便于确定出光能智能仪表所对应的公共卫生间，或者是光能智能仪表所对应的公寓楼以及出租楼是否处于异常，以及异常的大概原因，以便于后续及时维修。
79.参照图7，在步骤s5中包括以下步骤。
80.s51、如果累计用水量高于模拟用水范围内的最大值，则判定光能智能仪表的监测数据为异常数据。
81.其中，模拟用水量范围包含了同时间段根据累计人流量计算的总用水量和数据波动范围值，当累计用水量高于模拟用水范围内的最大值，可认定公共卫生间内的水的使用
量或者公寓楼以及出租楼的水的使用量超出正常标准。即光能智能仪表到用水端之间出现了一直出水的异常状态。若用水端的各项数据均为正常，则可以判定为管路出现异常情况。若累计用水量没有高于模拟用水范围内的最大值，则持续判断。
82.s52、判断累计人流量是否在预设的满载人流量范围内，其中，满载人流量为不同场所在建立时设计的最大人流量；若为否，则继续判断；若为是，则判断累计用水量是否低于模拟用水范围内的最小值，如果累计用水量低于模拟用水范围内的最小值，则判定光能智能仪表的监测数据为异常数据。
83.s6、基于异常数据或者当前储能电池包4的电量信息低于预设电量值，发出异常状态信息预警。
84.其中，由光能智能仪表来进行数据监测，在监测出数据异常时，能够及时上传到云端中，通过数据直接反馈给工作人员，以达到监控及时的作用。
85.本技术实施例的实施原理为：通过对历史数据分析建立监测模型，根据当前时间点对应的累计人流量，利用监测模型获知不同场所下在这一段时间内相应产生的模拟用水量范围，通过智能仪表记录的累计用水量和模拟用水量范围对比，能够较为方便地判断出光能智能仪表所在的场所是否出现异常状态，以及对异常状态的分析判断。
86.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。