專利名稱：遙控測量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遙控測量，更具體地說，涉及用于遙控測量用途的射頻發(fā)射器。
公有和私營的分送民用資源的公司，例如，自來水公司、天然氣公司、以及電力公司的分送者們不斷探索新的方式，以便監(jiān)控服務(wù)設(shè)備并降低成本。增加讀取某一特定的表的讀數(shù)的次數(shù)可改進監(jiān)控服務(wù)。然而，用當前的人力方式增加讀取讀數(shù)的次數(shù)會導(dǎo)致更高成本，這是由于需要增加讀表人員的人數(shù)。
這樣，就需要提供可做遙控讀數(shù)，例如，通過射頻(RF)裝置讀數(shù)的用途的表。


圖1中示意性地示出了先前考慮的遙控測量裝置，這種遙控測量裝置包含大量的遙控測量儀器1，這些測量儀器成組地與遙控測量集中器2連通。遙控測量集中器2順次又與中央記帳單元3連接并通信。在這樣的一個裝置中，遙控測量儀器1可理想地通過射頻通訊線路與遙控測量集中器2連通。集中器2可與一個選通電路連通，借助于一條射頻線路、一條PSTN線路、或其它寬域網(wǎng)絡(luò)連接到中央記帳單元3。
避免在同一組中的兩個遙控單元之間的信號相抵觸的一種方法就是對該組中的每一遙控測量儀器提供一條不同的通道。然而，這將表明在錢和寬帶要求這兩方面的代價都是很高的。減少一組中的遙控測量儀器的數(shù)量就會減少所需通道的數(shù)量，但這就意味著需要多得多的集中器，因此，提高了成本。
然而，對于這樣的測量用途來說，采用射頻通信有一個問題，這是因為涉及到大量的測量儀器，特別是在城市中尤其是這樣。這樣大量的測量儀器容易導(dǎo)致來自相鄰的測量儀器的信號的碰撞，并因此導(dǎo)致?lián)p失數(shù)據(jù)。
先前考慮的那些裝置已具有無線電連接，其中，通過集中器來產(chǎn)生遙控測量儀器的輪詢。集中器輪詢測量儀器，以便查詢信息，而作為回答，所涉及的測量儀器送回測量儀器的讀數(shù)。這就要求在每一測量儀器中配備有一種復(fù)雜的接收器和解碼器。
按照本發(fā)明的第一個方面，提供了一種用于射頻遙控測量裝置的測量儀器，該測量儀器包括用于發(fā)射測量信號的發(fā)射器、用于接收和濾波入射的射頻信號的接收器、以及載波信號檢測電路，連接該載波信號檢測電路，以便接收濾波過的射頻信號，而且，能夠使得該載波信號檢測電路工作從而檢測載波信號存在與否，并且，響應(yīng)于上述載波信號的存在防止啟動所述發(fā)射器，并響應(yīng)于沒有所述載波信號的而啟動上述發(fā)射器。
優(yōu)選地，可通過發(fā)射器提供給接收器一個本地振蕩器信號，而且，該發(fā)射器的輸出口與它的天線隔離開。本地振蕩器的頻率優(yōu)選地設(shè)定為不同于所述發(fā)射器發(fā)射信號所需要的頻率。
在本發(fā)明的一個實施例中，測量儀器的信息存儲在永久性存儲器中。在實施本發(fā)明的電測量儀器中，供電干線線路提供用于測量儀器的電力。
按照本發(fā)明的第二個方面，提供了一種遙控測量裝置，該裝置包括許多按照本發(fā)明的第一個方面的測量儀器，至少一個遙控測量儀器集中器用于接收來自一組預(yù)先確定遙控測量儀器的信號，而且，一個中央控制單元用于接收來自每一遙控測量儀器集中器的信號。
來自那些測量儀器的數(shù)據(jù)保存在集中器中，當設(shè)備查詢讀數(shù)時，就減少了來自測量儀器的數(shù)據(jù)通信量。當國家的法令要求20％/80％的許可的數(shù)據(jù)流量時，這一點是必須的，這免除了在測量儀器和集中器之間的頻率分配。
這樣，本發(fā)明的那些方面并不需要進行先前所考慮的裝置所具有的輪詢、查詢、回答的過程。
遙控測量裝置的另一個問題是愿意使遙控儀器的外殼的尺寸小，這使得該遙控儀器不引人注目。這限制了天線的尺寸，這一點轉(zhuǎn)而又可限制在發(fā)射器和接收器之間的有效傳播范圍。
按照本發(fā)明的第三個方面，提供了一種用于測量裝置的射頻發(fā)射器裝置，其特征在于一條測量裝置的電源線用作發(fā)射器的天線。
實施本發(fā)明的第三個方面的一種電測量儀器利用了地線作為天線。
這樣，本發(fā)明的第三個方面可提供一條比先前可用于小的測量儀器用途的天線更長的天線。這導(dǎo)致后續(xù)的傳播和工作中的改進。
為了更好地理解本發(fā)明，并表明本發(fā)明怎樣有效地工作，現(xiàn)在，以舉例的方式，來參照附圖，在附圖中圖1顯示了一種遙控測量裝置的一幅示意性的方框圖；圖2顯示了實施本發(fā)明的的一種遙控測量儀器的一幅方框圖；圖3A和圖3B顯示了一幅實施本發(fā)明的遙控測量儀器的一種專門的設(shè)計的詳細的電路圖。
圖1的先前所考慮的遙控測量裝置的整個圖可與本發(fā)明的各個方面的實施例一起使用。
圖2中示意性地顯示了實施本發(fā)明的一種可遙控的電測量儀器，而這樣的一種儀器的一個專門的例子詳細地示于圖3A和圖3B中。該測量儀器包括電源輸入和輸出10和一個測量儀器圓盤100，當電流流過電源終端時使得該圓盤100旋轉(zhuǎn)。遙控測量儀器1的這一方面完全是常規(guī)的。
提供了一個電源108，并從電源輸入的電壓線圈取得電力。如圖3A更詳細地示出的那樣，電壓108為處理電路和RF電路(處理電路和RF電路分別上到5V和5V)提供兩個獨立的電源電壓。以這種方式，這兩個電路可有效地互相隔離，這是為了抑制在這兩個電路之間的傳輸。
測量儀器圓盤100配置有一個標記，例如，一種黑漆標記，該標記用來檢測圓盤100的旋轉(zhuǎn)。一個反射光開關(guān)檢測器102經(jīng)由一個信號放大器104與一個微控制器106連接。每次上述標記通過光開關(guān)102時，光開關(guān)102提供一個脈沖。該光開關(guān)包括一個光源，該光源產(chǎn)生光束，由圓盤100的表面反射所述光束。當反射光束被漆標記阻斷時，就產(chǎn)生脈沖。
放大器104放大并濾波脈沖信號，以便提供一種干凈的(無回波的)信號，以便減少由于被刮掉的漆、圓盤顫動、在該圓盤上的停止等等所造成錯誤的讀數(shù)的數(shù)量，第二個傳感器可用來檢測圓盤100的反向旋轉(zhuǎn)。
微控制器106工作以便計數(shù)和存儲與全部脈沖數(shù)有關(guān)的測量儀器讀數(shù)。該讀數(shù)存儲在永久性存儲器110中，這使得甚至當斷掉電源時也能保存該讀數(shù)。
適當?shù)臅r候，微控制器106工作，以便經(jīng)由發(fā)射器106和天線裝置120將當前存儲的測量儀器讀數(shù)發(fā)送給遙控測量儀器集中器2(圖1)。
優(yōu)選地，可給予測量儀器用于集中器組中的、大量不同的頻率中的一個，例如，全部十六條通道可被配置在一個集中器組中。這樣做的優(yōu)點是可配置許多測量儀器，這許多測量儀器可安置在腔室中并可分開在兩種時間和頻率域中?？蓮挠嘘P(guān)頻率的已編制成為程序軟件中得到的一種進一步的功能是如果任何頻率被缺陷單元、其它的使用者等等所阻斷，就可利用另外的通道。
在本發(fā)明的一個特定的實施例中，發(fā)射器可以183.875MHz為中心，并可有十六條獨立的、在183.675MHz和184.050MHz之間隔開25KHz的通道。用通道選擇開關(guān)112選擇通道，或用軟件選擇，該軟件優(yōu)選的是一種雙重在線的開關(guān)包SWI。
可以任何適當?shù)姆绞娇刂瓢l(fā)送讀數(shù)的時間。例如，可在一條特定的RF通道上、以預(yù)定的間隔(例如，每三個小時)發(fā)送測量儀器讀數(shù)。
可以選擇地，對于特定的發(fā)射器的通道的選擇和發(fā)送時間的選擇可以這樣選取，使得對于該通道發(fā)送時間選取一條特定的通道。例如，在每小時的頭三分鐘期間可用通道1，而在下一個三分鐘用通道2，等等。在集中器組中的其它發(fā)射器可在不同的時間指定給第一發(fā)射器，以便提供有效的時間域多路傳輸。
時間域的多路傳輸可用來使得集中器例如能夠每小時提供300個左右的讀數(shù)，而每一測量儀器例如可每三個小時發(fā)送一次。
由于安裝在給定區(qū)域中的遙控測量儀器的量很大，特別是在城市中，因此，必須避免發(fā)送信號的碰撞。配備大量的通道以及分配通道可用于減少在兩個所發(fā)送的信號之間的碰撞的機會。自然地，就可能在所有的通道同時具有各個所發(fā)送的信號，但在同一通道同時由不同的遙控測量儀器所發(fā)送的信號將會碰撞，而數(shù)據(jù)也許可能會損失。
因此，實施本發(fā)明的遙控測量儀器1具有一個接收器114和一個載波檢測電路115。RF接收器114工作，以便接收和濾波入射的RF信號，而載波檢測電路115的工作只是檢測用于所述測量儀器將發(fā)送信號的通道上是否存在載波頻率。為了將發(fā)送檢測電路與虛假的檢測發(fā)射器電路分開，將該發(fā)射器的本地振蕩器轉(zhuǎn)換到非發(fā)射頻率(CH-1)。這用來防止發(fā)射器產(chǎn)生所期望的載波頻率的信號。
此外，使得輸出衰減器(圖3中的126)工作，并使得發(fā)射器的射頻功率放大器斷電。優(yōu)選地提供PIN二極管組件的衰減器。接收器114從發(fā)射器接收本地振蕩器信號，為了能夠搜索信號。這通過減少用于發(fā)射和接收信號所需的本地振蕩器的數(shù)量從而簡化了整個整機電路。然后，使得發(fā)送檢測電路115能夠可靠地檢測所涉及的通道的載波頻率的存在，并且，當未檢測到這一載波頻率時，就啟動發(fā)射器。在一個實施例中，檢測電路工作，以便檢測在它的帶寬范圍內(nèi)的任何載波信號，這樣，就大大簡化了檢測電路。
微控制器106接收來自發(fā)射器檢測電路115的輸出信號(coll-det)。發(fā)送控制器106的發(fā)送控制信號TXON(來自引出頭3.7)使得該發(fā)射器在開和關(guān)之間轉(zhuǎn)換。
當啟動發(fā)射器時，就停止衰減器126的工作，給RF功率放大器供電，并且，將輸出數(shù)據(jù)調(diào)制序列提供給該發(fā)射器。在發(fā)射給天線120之前，一個輸出濾波器用來濾波調(diào)制過的輸出信號。
如圖3B所示，在本發(fā)明的一個特定的實施例中，采用了一種二極管組件D3來檢測載波信號。D3的一半檢測由接收器所給出的脈動頻率，而另一半提供溫度和電壓補償。
在圖3所示出的特定的例子中，由二極管D1和D2提供衰減器126。發(fā)射器放大器的的輸出可通過D1和D2的一半與天線斷開，并且，接收器采用發(fā)射器的本地振蕩器的頻率。D1的另一半將天線連接到接收器。然后，可反轉(zhuǎn)使用D1和D2的功能，這是為了將發(fā)射器的輸出連接到天線。
輸出數(shù)據(jù)序列包括用于發(fā)送給遙控測量儀器集中器2的數(shù)據(jù)。一般地，這一序列可包括一個前序部分或頭部部分、涉及測量儀器類型和測量儀器ID的數(shù)據(jù)、全部的脈沖計數(shù)數(shù)據(jù)(測量儀器讀數(shù)數(shù)據(jù))、誤差檢測編碼以及校驗和、還有最終的停止比特。優(yōu)選地給純粹的數(shù)據(jù)序列編碼成高頻數(shù)字調(diào)制組合，這可提供增強的通信和最小的數(shù)據(jù)損失。
永久性存儲器110可優(yōu)選地存儲直到三頁的數(shù)據(jù)，這可用來當電源斷開時使得測量儀器的讀數(shù)相關(guān)。
在本發(fā)明的一些優(yōu)選地實施例中，天線120配有供電干線的接地線。通過供電干線的中性線提供射頻的接地。以這種方式，用供電干線的線路使得輸出通信的有效長度能夠大大增加超過測量儀器外殼所限制的范圍。這是由于這一事實，即RF信號施加到供電干線線路。這些線路起到天線的作用，一直達到電源所達到的最初的接地點或變壓器處。這樣，在大的建筑物中，實際上全部的供電干線系統(tǒng)都可用作天線。這大大地改進了發(fā)射器的輸出。
圖2、圖3A和圖3B中所示的測量儀器是一種電測量儀器，盡管假如可提供用于整機電路的電源的話，原理當然可用于水和氣體測量儀器。
遙控測量裝置包括許多按照本發(fā)明的第一個方面的測量儀器、至少一個用于接收來自一組預(yù)先確定的遙控測量儀器的信號的遙控測量儀器集中器、以及用于接收來自所述遙控測量儀器集中器或每一個遙控測量儀器集中器的信號的中央控制單元。
采用實施本發(fā)明的第一個方面的許多測量儀器，有用地提供了一種延遲中繼器裝置，并且，至少在中繼器上，將所述那些測量儀器連接到一個遙控測量儀器集中器。中繼器能夠在任何集中器或測量儀器所用的RF通道上重新發(fā)送測量儀器讀數(shù)。
當集中器用作其它用途的同時的數(shù)據(jù)通路時，該集中器可提供進一步的功能。它可用來監(jiān)控任何射頻連接的裝置，在由集中器和延遲中繼器的組合所覆蓋的地理范圍內(nèi)，需要監(jiān)控該射頻連接裝置。所述裝置的一種組合將安全裝置和防火裝置與適當?shù)脑O(shè)備連接。
上述組合提供了所有這樣的裝置的、全面的、雙向通信。例如，可從中央設(shè)備數(shù)據(jù)庫那里關(guān)閉測量儀器。
權(quán)利要求
1.一種用于射頻遙控測量裝置中的測量儀器，該儀器包括天線；用于經(jīng)由所述天線發(fā)送測量儀器信號的發(fā)射器；與所述天線連接的、用于接收和濾波入射的射頻信號的接收器；以及載波信號檢測電路，連接這個載波信號檢測電路，以便接收濾波過的射頻信號，并且，能夠使得這個載波信號檢測電路工作，以便檢測載波信號的存在與否，并響應(yīng)于該載波信號的存在防止啟動所述發(fā)射器，且響應(yīng)于沒有所述載波信號而啟動所述發(fā)射器。
2.如權(quán)利要求1所述的測量儀器，其特征在于由所述發(fā)射器給所述接收器提供一個本地振蕩器信號，在提供這樣的本地振蕩器信號期間，使該發(fā)射器的輸出與天線隔離開。
3.如權(quán)利要求2所述的測量儀器，其特征在于設(shè)置不同于用于發(fā)射信號的上述發(fā)射器所需頻率的、上述本地振蕩器的頻率。
4.如前述那些權(quán)利要求中的任何一個所述的測量儀器，其特征在于將測量儀器的信息存儲在一個永久性的存儲器中。
5.如前述那些權(quán)利要求中的任何一個所述的測量儀器，其特征在于如果所述測量儀器是一種電測量儀器，那么，所述天線就由電源線提供，如果所述測量儀器是水測量儀器，那么，所述天線就由該測量儀器的傳感器線提供。
6.如權(quán)利要求1到權(quán)利要求4中的任何一個所述的測量儀器，其特征在于是電測量儀器，由該測量儀器測量用的電源線來提供所述天線。
7.一種遙控測量裝置，包括如前述那些權(quán)利要求中的任何一個所述的許多測量儀器、至少一個用于接收來自至少一個測量儀器的信號的中繼器、以及一個用于接收來自至少一個中繼器的信號的集中器，能夠使得該中繼器工作，從而在一條合適的預(yù)先確定的射頻通道上，重新發(fā)射這樣接收的信號，并且，能夠使得該集中器工作，從而發(fā)射那些信號給中央控制單元。
8.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于能夠使得所述集中器工作，從而接收來自不是所述測量儀器的一些單元的信號，并發(fā)送這些其它信號給其它一些預(yù)先確定的中央控制單元。
9.如權(quán)利要求8所述的一種裝置，其特征在于所述其它那些單元提供了安全或防火裝置。
10.如權(quán)利要求7到權(quán)利要求9中的任何一個所述的裝置，其特征在于所述那個中繼器或每一個中繼器、以及所述那個或每一個集中器提供來自上述中央控制單元和所述那些測量儀器兩兩之間的雙向通信。
全文摘要
一種用于射頻遙控測量裝置中的測量儀器包括天線;用于經(jīng)由該天線發(fā)送測量儀器信號的發(fā)射器;與所述天線連接、用于接收和濾波入射的射頻信號的接收器;以及一個載波信號檢測電路,連接這個載波信號檢測電路,以便接收濾波過的射頻信號,并且,能夠使得這個載波信號檢測電路工作,從而檢測是否存在載波信號,并響應(yīng)于存在該載波信號防止啟動上述發(fā)射器,且響應(yīng)于沒有所述載波信號而啟動所述發(fā)射器。
文檔編號G08C17/00GK1282440SQ98812319
公開日2001年1月31日 申請日期1998年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月16日
發(fā)明者皮特·加拉德, 皮特·西比特 申請人:Atl監(jiān)控器有限公司