今天為大家介紹一項國家發(fā)明授權專利——基于射頻技術的自發(fā)電水表。該專利由河南工程學院申請，并于2016年12月21日獲得授權公告。

內(nèi)容說明

本實用新型涉及一種水量計量裝置，特別是涉及一種基于射頻技術的自發(fā)電水表。

發(fā)明背景

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國淡水資源緊缺問題日益嚴重，逐漸成為我國可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”，有關部門統(tǒng)計數(shù)字顯示，我國人均水資源擁有量只有 2200立方米，目前我國三分之二的大中城市面臨缺水，如北京，人均水資源不足 300立方米，僅為世界人均水平的 1/30，類似于以色列這樣的沙漠國家。面對我國水資源的嚴峻現(xiàn)狀如何使城鎮(zhèn)的實際用水量壓縮到社會必需用水量的最低限度成為水資源管理部門的一個難題。目前節(jié)約水資源包括兩個方面的措施：一是大力推廣應用節(jié)水新技術；二是加強節(jié)約用水的科學管理。從某種意義上說，加強節(jié)水科學管理是當前的首要任務，要加強節(jié)約用水的科學管理，首先要把節(jié)水科學管理納入法制化管理的軌道；其次要加速研究開發(fā)科技先進、應用方便的節(jié)約用水科學管理儀表。 為了加強節(jié)約用水的科學管理，必須改變民用水表管理現(xiàn)狀，其現(xiàn)狀表現(xiàn)為：水表收費一直采用人工抄表收費的方式，工作十分繁瑣，而且容易出錯，常常出現(xiàn)用戶欠繳、遲繳或漏繳水費等問題。因此，水表管理部門正在推行預付費管理模式。通過用戶先付費后用水，從根本上杜絕欠繳、遲繳、漏繳水費的現(xiàn)象，實現(xiàn)了抄表、收費、控制三位一體，不僅節(jié)約了人力資源成本，而且強化了“水是商品”的概念，有利于促進節(jié)約用水和用水管理部門的統(tǒng)籌管理。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可以拆解、在原有機械水表的基礎上實現(xiàn)水量的檢測和電子顯示，實現(xiàn)多個水表的集中統(tǒng)一管理，具有自發(fā)電及報警功能，并結(jié)合射頻技術實現(xiàn)抄表和水量充值功能，具有水加熱和消毒功能的基于射頻技術的自發(fā)電水表。

本實用新型的技術方案是：一種基于射頻技術的自發(fā)電水表，包括電源模塊、水量檢測模塊和控制報警裝置，所述電源模塊與控制報警裝置連接，且均設置在殼體內(nèi)，所述水量檢測模塊與控制報警裝置連接，且鑲嵌在控制報警裝置下側(cè)的殼體內(nèi)，所述水量檢測模塊為至少兩個，所述水量檢測模塊的進水口通過分支管道與設置在殼體上的用戶總水管接口連接，所述控制報警裝置包括處理器及與處理器連接的液晶顯示模塊、射頻接收模塊、加熱裝置和紫外線殺菌器，所述電源模塊包括水力發(fā)電機和電池，所述水量檢測模塊包括機械水表和干簧管，所述機械水表的出水口與用戶分水管連接，所述干簧管和電池均與處理器連接，所述干簧管為兩個，且以一定角度設置在機械水表的計數(shù)轉(zhuǎn)盤處的水表殼體上，所述機械水表的計數(shù)轉(zhuǎn)盤上設置有一個磁鐵，所述射頻接收模塊包括射頻卡和射頻收發(fā)電路，所述射頻收發(fā)電路與電源模塊之間依次設置有互感線圈和干簧管，所述射頻卡上設置有磁扣。

所述用戶分水管上設置有電動閥門，所述電動閥門通過閥門控制模塊與處理器連接，所述閥門控制模塊為通過外圍電路與處理器連接的AF259B電機驅(qū)動芯片，所述電動閥門為電動球閥，所述計數(shù)轉(zhuǎn)盤處的玻璃為凸透鏡。水力發(fā)電機與電池之間設置有穩(wěn)壓電路和電池管理芯片，所述水力發(fā)電機為管道式水力發(fā)電機，所述水力發(fā)電機和加熱裝置設置在用戶總水管接口或機械水表的出水口上，所述加熱裝置的兩端均設置有溫度傳感器。

所述加熱裝置為無底的圓筒形防水加熱絲，所述紫外線殺菌器穿過圓筒形防水加熱絲，且均通過金屬支撐設置在用戶總水管接口或機械水表的出水口內(nèi)，所述加熱裝置的外壁與用戶總水管接口或機械水表的出水口的內(nèi)壁不接觸，所述紫外線殺菌器不與圓筒形防水加熱絲內(nèi)壁接觸，所述加熱裝置通過電磁開關與電源模塊連接，所述電磁開關和溫度傳感器與處理器連接。

所述射頻收發(fā)電路為FM1702SL芯片，且設置在控制報警裝置上的射頻卡插孔側(cè)面，所述射頻卡為Mifare卡，所述射頻卡上設置有橢圓型天線、低通濾波器、接收電路、互感線圈和處理芯片，所述射頻卡包括用戶射頻卡和抄表射頻卡。抄表射頻卡的一端鉸接在殼體基座上，所述抄表射頻卡內(nèi)的處理芯片與殼體基座內(nèi)的控制器連接，所述控制器與攝像機、數(shù)據(jù)接口和電池連接。液晶顯示模塊與處理器連接，所述段碼液晶屏上設置有日期顯示區(qū)域、時間顯示區(qū)域、用水信息顯示區(qū)域、閥門狀態(tài)顯示區(qū)域、水量報警區(qū)域、單價顯示區(qū)域和強磁報警區(qū)域，所述液晶顯示模塊為段碼液晶屏，所述處理器為PLC16F946。

本實用新型的有益效果是：在原有機械水表的基礎上實現(xiàn)水量的檢測和電子顯示，實現(xiàn)多個水表的集中統(tǒng)一管理，具有自發(fā)電及報警功能，并結(jié)合射頻技術實現(xiàn)抄表和水量充值功能，具有水加熱和消毒功能，方便人們進行使用。把多個機械水表通過殼體與控制報警裝置連接為一整個整體，且均通過分支管道與用戶總水管接口連接，實現(xiàn)了水表的集中設置和管理，減少空間的占用量，方便人們進行操作。并通過射頻技術的加入，實現(xiàn)人們通過射頻卡對水表進行抄表和水量充值操作，方便人們進行使用，節(jié)省抄表人員的勞動量。

本實用新型設置有用戶射頻卡和抄表射頻卡，特別是抄表射頻卡的設置，實現(xiàn)了一張射頻卡通過一次插卡抄表操作，就能實現(xiàn)對多個水表的信息采集，同時旋轉(zhuǎn)殼體基座，攝像機對水表上的計數(shù)轉(zhuǎn)盤進行拍照并儲存。同時設置有水力發(fā)電裝置，能夠通過水管內(nèi)部大的水壓進行發(fā)電，為本實用新型進行供電，并對多余的電量進行儲存，解決了干電池供電造成的環(huán)境污染。

同時，本實用新型利用原有的機械水表，在機械水表的轉(zhuǎn)盤上設置磁鐵和干簧管，通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)對水量的計算，有效的利用原有淘汰的機械水表，實現(xiàn)廢物的循環(huán)利用，符合可持續(xù)發(fā)展要求，具有機械電子兩種水量顯示，同時計數(shù)轉(zhuǎn)盤處的玻璃為凸透鏡，具有放大作用，方便人員急性觀察的同時，還便于進行照相。還設置有穩(wěn)壓電路和電池管理芯片，對電池進行管理，根據(jù)電池的情況進行選擇性充電，防止電池持續(xù)充電造成事故的發(fā)生，電池為控制報警裝置進行和多個水量檢測模塊進行供電，減少發(fā)電產(chǎn)生電能的浪費。通過射頻卡上的磁鐵，實現(xiàn)射頻收發(fā)電路上干簧管的導通，通過射頻收發(fā)電路上的互感線圈對射頻卡進行感應供電，實現(xiàn)射頻卡與處理器之間的信息交換，實現(xiàn)抄表、續(xù)費和繳費操作。

此外，本實用新型設置有電動水閥，能夠通過處理器發(fā)出的信號實現(xiàn)關閉和開通，且水閥會在處理器的控制下，每月自動關閉一次，防止水垢對長時間開啟的水閥進行侵蝕。同時還設置有加熱裝置，同時加熱裝置成無底的圓筒狀，且設置在用戶總水管接口或機械水表的出水口上，不阻擋水流的同時，增加與水的接觸面積，便于進行熱傳遞，能夠在一定程度上解決冬天自來水溫度過低或結(jié)冰的問題。通過在加熱裝置中設置紫外線殺菌器，由于加熱器的存在，會使加熱器或附近管道內(nèi)壁上成為細菌滋生的溫床，進一步對自來水造成污染，紫外線殺菌器的設置，不但解決了細菌溫床的問題，還對自來水進行殺菌消毒，增加了自來水的質(zhì)量。本實用新型通過轉(zhuǎn)盤、兩個干簧管和磁鐵實現(xiàn)水量的機械信號轉(zhuǎn)換為電子信號，兩個干簧管之間設置有一定的角度，有效的解決了水錘效應產(chǎn)生的影響，當兩個干簧管同時閉合時，說明周圍存在強磁干擾，則在段碼液晶屏上進行顯示強磁干擾報警，并通過處理器關閉電動閥門，防止強磁造成計量誤差。