光电直读式智能水表系统的原理及设计
光电传感器在智能水表中的应用
光电传感器在智能水表中的应用【摘要】本文分析了光电式计数器的特点及其工作原理，然后介绍了光电管在智能水表中的运用，集中介绍了光电直读计数器的组成、光电直读计算器编码原理、数据读取与上传等方面内容。
【关键词】光电管；智能水表；编码；数据上传1 智能水表1.1 智能水表概述随着计算机技术，现代通讯技术和自动化技术的迅猛发展，智能化建筑在发达国家应运而生。
近年来，智能化住宅小区建设在我国发展的很快，自来水远程抄表系统正是智能化住宅小区的必备系统。
目前我国城乡居民用户水表抄表一般采用人工抄表方式。
这种方式需要消耗大量的人力、物力，采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低，同时给用户带来很多麻烦，甚至带来不安全的因素。
为了有效解决入户抄表收费存在的诸多弊端，提高效率，避免入户抄表引发的不安全因素和杜绝拖欠费用等情况，远传抄表系统得到了大力推广。
远程抄表是一种便民系统，作为现代化管理系统的重要组成部分，该系统发挥了重要作用。
1.2 传感器在智能水表中应用目前，实现远程抄表有很多技术，例如蓝牙技术、无线局域网技术等，现有的各种转换方式如采用单、双干簧管传感器、摄像直读传感器或霍尔元件，都在不同方面存在缺陷或不足。
从实际的运行的情况来看，表现不尽如人意，存在两大问题：（1）必须不间断供电，当电源断电时间过长或信号线路需要维修时，远传读数部分停止计量，机械读数照常运转。
因此恢复供电或维修完毕后需重读水表的机械读数，再对远传部分重新设置底数。
（2）运行中会产生累积误差，水表机械读数与电子读数不完全一致，总存在一定误差。
尤其是“单、双干簧管表”因为临界点颤动误发信号无法克服，误差非常大。
由于这些问题如果不能得到妥善解决，上述传感器在市场上难以成为主流产品。
针对上述的难以克服的缺陷，人们将研究目光投向光电直读，本文在此介绍的是一种直读式远传水表，其最大特点是平时不需要电源，只有在抄表的瞬间才需要电源，摆脱了脉冲等远传水表离开电源便无法工作的难题，并且使水表的机械读数与电子读数完全一致。
光电直读水表原理
光电直读水表原理
光电直读水表，也称为直接读取水表，采用高精度的多种传感技术，利用激光，红外线，超声波等形式，从而直接在水表内识别出流量信息，实现直接读数，是一种为客户提供最新准确数据的水表。
光电直读水表的原理主要是利用激光光源和受激反射传感器获
得流量信息，从而对水表内的流量进行测量和直接读数。
它是通过一种称为电磁场回波技术（EMF）的精密测量技术来精确测量水表内的流量。
原理的核心部分是超声激发传感器，该传感器可以把激光从水表内反射出来，然后到达受激反射传感器，受激反射传感器又将激光变成电信号到达电子处理器，电子处理器再换算出水表内的流量，最后由显示器显示出来，实现流量的直接读数。
这种技术是基于流量信息被激传感器反射回来的光电信号，经过电子处理器分析得出流量结果；同时，根据计算结果，如果当前流量数据超出范围，可以在显示器上报警，提示客户及时保养、更换和维修水表，减少客户的损失。
光电直读水表优点：
1.精度测量：直接激发的反射信号可以使流量测量精度提高，允许从水表里测量出非常精确的流量数据。
2.期稳定：水表里的激发信号可以保证流量数据长期稳定，因此可以在不换电池的条件下长期应用。
3.能环保：采用光电技术，不需要电池，无需维护，节能环保。
4.少客户维修成本：由于采用光电技术，不需要维护，可以减少客户的维修成本。
从上面可以看出，光电直读水表是一种新型的水表，集合了多种传感器以及激光光源的测量技术，可以更加准确的测量水表内的流量，且在安全可靠、精准度高，维修率低等方面有着独特的优势，有助于更好地指导客户管理水表，满足客户的要求。
光电直读水表 工作原理
光电直读水表工作原理【摘要】光电直读水表采用先进的光电技术，实现自动读取用水量的功能。
传感器原理是通过光电传感器感知水表运行情况，将数据传输给数据采集和处理模块进行处理。
数据采集和处理模块将处理后的数据显示在水表上并传输到云端进行记录和分析。
免电源设计使得水表不需要外部电源供应，长期稳定运行。
防水防尘设计确保水表在恶劣环境下依然能正常工作。
光电直读水表具有读数准确、使用便捷等优势，未来发展方向主要在提高数据传输速度和节约能源消耗上。
光电直读水表在智能化水表领域具有广阔的应用前景，为提高用水管理效率做出了重要贡献。
【关键词】光电直读水表、工作原理、传感器原理、数据采集和处理、显示和传输、免电源设计、防水防尘设计、优势、未来发展方向、总结1. 引言1.1 光电直读水表工作原理光电直读水表是一种应用了光电传感技术的智能水表，其工作原理基于传感器原理、数据采集和处理、显示和传输、免电源设计以及防水防尘设计。
通过光电传感器实现水表读数的自动采集和传输，无需人工读数，可以大大提高抄表效率和准确性。
传感器原理是光电直读水表的核心，通过传感器将水表内部的数据转化为电信号，再通过数据采集和处理模块进行数字化处理和存储。
显示和传输模块将处理后的数据通过显示屏显示，并通过无线传输技术将数据传输给用户或水务部门。
免电源设计使得光电直读水表无需外部电源，可以自行获取能量进行工作，减少了电池更换的频率和维护成本。
防水防尘设计保障了水表在潮湿或灰尘环境下的正常运行。
光电直读水表的优势在于高效、准确、节能和方便，未来发展方向是更加智能化、数字化和网络化。
光电直读水表的工作原理是基于先进的光电传感技术和智能化设计，为水表行业带来了重要的革新。
2. 正文2.1 传感器原理传感器原理是光电直读水表工作的核心部分，其主要功能是通过感知水流的情况，将水表读数转换成电信号并传输到数据采集和处理模块。
传感器原理可以分为两个部分：光电传感器和流量传感器。
Meter-Bus水表技术说明书
1 概述四位干式M_BUS光电直读水表是由湖南威铭能源科技有限公司在原有的四位干式TTL 输出光电直读表产品基础上设计开发的一款直读水表，采用了MEGA48单片机作为主芯片，TSS721A芯片作为M_BUS接口芯片。
光电直读水表是市场应用的主流方向，M_BUS光电直读水表需求很大，而我们一直还没有自己的产品，为了填补这个空白，我们迫切需要开发一款M_BUS的水表。
四位干式光电直读M_BUS水表正是基于这样的背景下提出立项，我们在这个产品的研发上已经做了很多工作，我们的设计会在其他同类产品的基础吸取各家之长，并根据现有的各项测试结果进行设计。
1.1 制造标准CJ-T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》CJ/T224—2006《电子远传水表》GB/T778-1996《冷水水表》GB 50131—2007《自动化仪表工程施工质量验收规范》JJG 686-2006《热水表检定规程》GB/T17626-2006《电磁兼容试验和测量技术》JB/T8802-1998《热水水表规范》拟制：王霜剑2009-10-16 图号：OCQF2.789.013JS审核：工艺: 第1页共26页标准化：2 光电直读水表工作原理2.1 设计思想和直读水表特点光电直读水表利用光电直读原理，用电子装置直接读取机械字轮上面的读数，而不是存储计量的脉冲连续数据，因此不会因为传输介质问题或者存储信息偶尔丢失而造成数据永久丢失，具有实际读数据错误的可恢复性，有助于整个抄表系统的可靠性。
四位干式光电直读表采用在原有OEM产品基础上改进设计的光电直读模块，优化了原有的软硬件设计，进一步提高读数可靠性的同时考虑了扩展性，在产品的生产工艺性上做了很多的考虑。
是后面将要研发几个系列远传水表的基础平台。
2.2 光电直读工作原理无源光电直读数字化远传水表包括改装的基表与光电直读模块。
改装的基表在原机械计数器的基础上增设了电子发讯装置。
基表计数器字轮旋转,指针固定,且基表计数器字轮上刻有单环半圆编码透空孔。
光电直读水表原理
光电直读水表是一种安装在室外或室内，用于测量水表总量的装置。
它可以在水表上直接用光编码器读入仪表数据，消除管道损耗，减少误差，提高精度，极大地改善水表工作性能。
光电直读水表运用光学技术，将仪表表盘上的数据转换成光信号，然后再由光电传感器转换成电信号，完成数据的采集。
由于检测的是仪表的表盘数据，几乎不受环境的影响，因此数据采集更加准确。
此外，光电直读水表具有体积小、安装维护方便，易拆卸易安装，价格低廉，正确率高等优点。
其无需电潜、曝气、冲洗管道，也无需更换成本高昂的磁钢转子，无需对仪表进行拆卸，大大提高测量的便捷性，减轻检修的工作量和成本。
它还具有卓越的抗干扰能力，可以抑制外界无线电波等干扰，有效地保障仪表在运行中的可靠性。
总的来说，光电直读水表的使用大大提高了水表的性能，也大大提高了测量的准确度和一致性，极大地省时、省力、效率高，成本低，是各种管理规模水表的完美解决方案。
易达帮光电远传水表 使用说明书
光电远传水表产品说明书使用前请仔细阅读说明书一、概述.直读式远传水表是对日常用水的实际需要，自行研制的一款便于远程抄表及控制的直读式远传水表，光电直读原理在字轮上留有过光孔，在字轮一侧面安装发光管，另外一侧安装光敏管。
发光管通电后发出的光线通过光孔照射到光敏管上，由光敏管进行光电转换，获取相应的信号点位。
过光孔与每组光管的数量是经过严格计算后进行设计的，转动字轮，在对数0-9各个位置上，获取光线的光敏位置及数量都不相同，由此进行编码。
它采用M-BUS∕RS485总线方式通讯，实现水表使用水量的远程直读，有效地避免了管理部门上门抄表。
本产品还具备阀门控制功能（可选），方便管理部门对直读式远传水表的用水情况进行管理、控制，使得远程抄表及控制变得更便捷、可靠。
本直读式远传水表，符合GB/T778-2018《封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表》和CJ/T224-2012《电子远传水表》的技术要求。
通信规约遵循CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》或DL/T645-1997《多功能电能表通信协议》的要求。
二、性能特点1.由于直接读取字轮数据，没有累计读数误差，机械读数和电子读数保持完全一致，不存在因累计误差或水表倒转而引起两者读数不一致的情况；2.采用低功耗设计，只有读数时才需供电。
3.采用先进的数据编码及校验方式，通讯可靠性高。
4.与上位机系统相结合，建立远程自动抄表管理系统，真正实现抄表及管理自动化。
5.电子读数装置不影响原来一次仪表的计量精度。
6.每个表有唯一的地址编码，总线制连接，布线简单。
7．带阀控的直读式远传水表还可以通过管理软件远程控制水表阀门的开、关。
三、主要技术参数A.精度等级为2级,采用标准：CJ224-2012电子远传水表B.最大允许误差:在从包括最小流量(q min)在内到不包括分界流量(q t)的低区中的最大允许误差为±5%，在从包括分界流量(q t)在内到包括过载流量(q s)的高区中的最大允许误差为±2%C.最大允许压力：1.6MPaD.CPU供电电压3.6V或3V锂电池(以具体功能为准)E.流量参数：以国标为准F.压力损失等级：△p63G.IP等级：IP68。
光电直读水表原理
光电直读水表原理
光电直读水表是一种通过光电转换器和红外线通信实现抄表的设备。
它采用了一种先进的技术，能够准确测量水表的用水量，并将数据传输给用户或相关部门。
该水表的工作原理是利用光电转换器接收水表上的数字显示，然后将其转换为电信号。
光电转换器是一种光敏元件，它能够将光信号转换为电信号。
当水表上的数字显示发出光线时，光电转换器会将光信号转换为相应的电信号。
接下来，经过一系列的电路处理和信号放大，最终会得到一个完整的、准确的数字表示水表用水量的电信号。
这个电信号会经过红外线通信进行传输。
红外线通信是一种无线通信方式，它能够将数据通过红外线传输给接收器。
接收器会解码接收到的信号，并将其转换为人们能够理解的数字显示或文本信息。
光电直读水表的优点是能够将数据准确地传输给用户或相关部门，避免了人工抄表的不准确性和时间消耗。
同时，它还能够记录历史用水量，为用户提供详细的用水情况分析。
总的来说，光电直读水表通过光电转换器和红外线通信实现抄表的原理非常简单但有效。
它能够提供准确的用水量数据，并且能够与其他系统实现数据传输和分析，为水务管理提供了便利和准确性的保证。
光电直读表
一：光电直读表图片卧式铁壳冷水光电直读表卧式铜壳冷水阀控光电直读表卧式铜壳热水光电直读表二：工作原理光电直读表字轮与普通字轮不同，在字轮中间制作了3个一定角度的透光孔（如图示），光线通过过光孔可以从字轮的一侧透射到字轮的另一侧。
在个十百千位各个字轮的两侧，分别安装1组光电管（如下图所示），每组光电管由5个发光管和5个接收管组成。
发光管及接收管的位置安装好是固定的，当字轮转动时，字轮过光孔的角度产生变化，相应发光管发出的光线透过轮照射到字轮另一侧的数量和位置随着发生变化。
即在字轮处于0-9各个读数上，光线透过字轮的照射到的字轮另侧的数量及位置都不同，依据这个原理进行编码，再经译码读出水表的数据。
光电直读表字轮字轮与模块装配示意图光孔直读模块三：光电直读表特点和优势光电直读表的特点1:采用光电技术，直接读取码盘数字；2:智能模块与计数系统没有机械接触；3:直读装置只在瞬间加电工作，功耗极低。
4:表计具有唯一地址，并且可以根据需要设置或更改。
直读抄表系统的优势1:只在抄表瞬间上电，系统平时不工作，不用电。
2:智能模块不参与计量，也不会影响计量精度，其工作精度完全由表计本身决定。
3:允许抄表系统间歇性工作，对系统性能要求低。
4:功耗低。
5:唯一地址，为表计确定一个准确的身份标识。
6:抄读数据准确率100% 。
四：规格型号1：卧式冷水光电直读表技术指标：水表尺寸规格：压力损失曲线及性能误差曲线2）立式冷水光电直读表技术指标：水表尺寸规格：压力损失曲线及性能误差曲线3）卧式铜壳热水表技术指标：水表尺寸规格：压力损失曲线及性能误差曲线五：模块参数电气参数工作环境温度：-15°C～+55°C。
环境相对湿度：<90%。
信号采集方式：采用光电对射式光电传感技术，直接读取窗口值，使数据采集精确。
数据显示方式：机械累计显示、网络远程显示。
水表数据上行方式：1、手持机（OSR单元网络）， 2、PC机（LAN局域网管理方式）， 3、电话网及GPRS方式传送（WAN广域网管理方式）。
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光电直读式智能水表系统的原理及设计
今天为大家介绍一项国家发明授权专利——快速高精度光电直读式智能水表系统。
该专利由扬州恒隆软件有限公司申请，并于2017年2月8日获得授权公告。
内容说明本实用新型涉及水表领域，具体涉及一种快速高精度光电直读式智能水表系统。
发明背景水表是关系民生的重要计量器具，近年来城市建设快速发展，但水表行业发展却相对缓慢。
随着微电子技术、信息技术的发展，智能水表技术发展进入快车道，各类新技术用用层出不穷。
我国目前水表生产企业大约有600多家，虽然下游用户自来水厂、房地产公司等十分分散，但是竞争仍然比较激烈。
摄像直读式远传水表产品最早是由北京北保电器公司2008年研发的，由于图像传输和数字译码方面不太成熟，导致产品没有普及推广。
第二代产品由广东华旭等公司20011年研制，较好解决了图像处理、图像传输和译码传输等技术难题，使该项技术取得了突破性进展，目前，该产品已投入小批量生产，并在北京等地挂表试用，大面积推广还有待于应用时间和应用数量的考验。
虽然市场上已经出现直读式水表及其抄表系统，但抄表速度慢、容易误读、受环境光线影响等问题依然存在。
发明内容为解决上述技术问题，本实用新型的发明目的在于提供一种快速高精度光电直读式智能水表系统，克服了现有的远传直读水表的普遍存在的结构复杂、容易受到外界光线干扰、相邻透射管之间相互干扰、总线式抄表系统容易出现故障、抄表速度慢等问题。
为实现上述发明目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种快速高精度光电直读式智能水表系统，主要由多个终端水表、抄表集中器以及抄表管理系统组成，所述终端水表包括单片机和多个字轮单元，每个字轮单元包括机械字轮和多组光发射接收对管，每组光发射接收对管中的发射管和接收管之间采用唯一对应的正交码序列CDMA信号通讯连接，所述正交码序列CDMA信号的每个码还采用曼彻斯特编码以使其跳变，所述单片机分别驱动每组光发射接收对管的发射管向接收管发出信号。