一种智能抄表终端、抄表系统及抄表方法与流程

1.本发明涉及智能抄表技术领域，具体涉及一种智能抄表终端、抄表系统及抄表方法。


背景技术：

2.随着现代化的不断推进，我国的城镇化水平已经得到较大的提高，大量的人口从城郊涌入到城镇中心，其住房需求也推动了建筑业的发展；在居民楼、住宅小区等人口越来越密集、楼层越来越高的情况下，水、电和燃气等作为生活的基本需求，其供给和计费需要进行更有效的管理。
3.目前的抄表方式主要分为三种：人工手动抄表、有线远程抄表和无线远程抄表。同时在一些特定的行业，例如电力、油气等，电子表的安全性、稳定性相较于机械表有明显落差，对于这种机械表盘仍然依赖于人工抄表方式，而结合这些特定行业的实际应用情况，往往表盘所处环境较为恶劣。因此，采用图像识别的智能抄表终端成为广受欢迎的应用方案。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种智能抄表终端、抄表系统及抄表方法。
5.本发明第一目的在于公开了一种智能抄表终端，包括：图像采集模块、mcu控制单元、卫星通信模块、4g通信模块以及电源模块；
6.所述mcu控制单元分别与所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块相连；所述电源模块分别通过负载开关与所述图像采集模块、mcu控制单元、卫星通信模块和4g通信模块相连；
7.所述mcu控制单元接收所述图像采集模块采集的表数据，并对表数据进行数据存储、通过卫星通信模块进行外发或通过4g通信模块进行外发；其中，优先采用所述4g通信模块进行外发。
8.作为本发明的进一步改进，所述mcu控制单元通过时钟模块控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的电源通断，以实现智能抄表终端的定时唤醒；休眠模式下，所述mcu控制单元控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关断开；定时唤醒后的工作模式下，所述mcu控制单元控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关连通。
9.作为本发明的进一步改进，所述卫星通信模块和4g通信模块均带有天线，所述卫星通信模块包括但不限于北斗卫星通信和行云卫星通信中的一种或多种；
10.所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块均通过uart串口与所述mcu控制单元相连。
11.作为本发明的进一步改进，所述mcu控制单元通过所述卫星通信模块或4g通信模块接收外部控制信息，更改抄表终端的部分设置，所述部分设置包括但不限于图像采集模
块的采集间隔。
12.作为本发明的进一步改进，还包括：外部电源接口，所述外部电源接口与太阳能电池板相连。
13.作为本发明的进一步改进，所述智能抄表终端安装在水表、电表或气表的表盘上方，用于采集表的读数或指针信息。
14.本发明第二目的在于公开了一种抄表系统，包括：上述的智能抄表终端、卫星、地面网络基站和服务器；
15.所述智能抄表终端通过卫星通信模块和卫星将表数据传输至服务器中；
16.所述智能抄表终端通过4g通信模块和地面网络基站将表数据传输至服务器中；
17.所述服务器对电表数据进行解析后发送至用户。
18.本发明第三目的在于公开了一种抄表方法，应用上述智能抄表终端；所述抄表方法，包括：
19.图像采集模块采集表数据；
20.判断是否有4g网络；
21.若有4g网络，则通过4g通信模块进行表数据的外发；
22.若无4g网络，则判断是否有卫星网络；
23.若有卫星网络，则通过卫星通信模块进行表数据的外发；
24.若无卫星网络，则mcu控制单元进行表数据的存储。
25.作为本发明的进一步改进，还包括：
26.判断时钟模块是否达到表数据采样时间点；
27.若未达到，则处于休眠模式；休眠模式下，所述mcu控制单元控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关断开；
28.若达到，则处于定时唤醒后的工作模式；工作模式，mcu控制单元控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关连通，完成表数据的采样以及外传或存储。
29.作为本发明的进一步改进，还包括：
30.当数据外传或存储完成后，重新进入休眠模式，直到下一次达到表数据采样时间点，唤醒终端进入工作模式。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
32.1.本发明可实现地面网络与卫星网络的通信切换，大大增强了终端的环境适应能力；
33.2.本发明仅在地面网络无法使用时，使用卫星网络进行通信，将大幅节省终端的通信成本；
34.3.本发明可在灾害性事件，如地震、泥石流等情况下依然可以监控表盘状态，保持数据不丢失；
35.4.本终端的技术方案可移植至其他数据传输应用领域中使用；
36.5.本发明可延长使用寿命，节省成本。
附图说明
37.图1为本发明公开的智能抄表终端的组成示意图；
38.图2为本发明公开的抄表系统的组成示意图；
39.图3为本发明公开的抄表方法的流程图；
40.图4为本发明公开的图像采集的流程图。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
43.如图1所示，本发明提供一种智能抄表终端，包括：图像采集模块(如摄像头)、mcu控制单元、卫星通信模块、4g通信模块以及电源模块；其中，
44.mcu控制单元分别与图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块相连，优选通过uart串口连接，且卫星通信模块和4g通信模块均带有天线，卫星通信模块包括但不限于北斗卫星通信和行云卫星通信中的一种或多种。电源模块分别通过负载开关与图像采集模块、mcu控制单元、卫星通信模块和4g通信模块相连。
45.本发明的智能抄表终端安装在传统水表、电表或气表的表盘上方，能够在不改变水电气传统表具前提下，实现水电气的智能抄表功能；即，mcu控制单元接收图像采集模块采集的表数据，并对表数据进行数据存储、通过卫星通信模块进行外发或通过4g通信模块进行外发。本发明的智能抄表终端包含地面通信、卫星通信两种通信网络，并优先使用地面通信网络传输数据，在地面通信网络无法使用时，切换到卫星通信网络进行图像数据的传输，因此使用两种通信网络切换通信将实现全球区域的无盲区数据传输。
46.抄表终端通常使用电池作为电源，这也限制了其使用寿命，为了延长抄表终端的使用寿命；为此，本发明的mcu控制单元通过时钟模块控制图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的电源通断，以实现智能抄表终端的定时唤醒；在不使用时使耗电量高的芯片进入休眠状态；休眠模式下，mcu控制单元控制图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关断开；定时唤醒后的工作模式下，mcu控制单元控制图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关连通。其中，mcu也将根据低功耗策略来控制各大模块的电源，本终端在空闲模式下，可选择关闭部分外设进入低功耗状态。采用sleep的休眠模式，休眠时仅保留rtc时钟，关闭外设、系统时钟及io口，从而做到绝对低功耗。如：图像采集模块、卫星通信模组和4g通信模块。在本发明中，将电源芯片使能脚连接至mcu的引脚上，通过改变引脚的高低电平来控制各模块电源的通断，最终实现模块的开关机，可以降低功耗，延长使用时间。
47.本发明的mcu控制单元还可通过卫星通信模块或4g通信模块接收外部控制信息，更改抄表终端的部分设置，部分设置包括但不限于图像采集模块的采集间隔；基于此，用户可自行设定通信间隔等设置，通信频次越低，终端使用寿命越长。
48.本发明的智能抄表终端还可包括：外部电源接口，外部电源接口与太阳能电池板相连；在户外环境下利用太阳能供电。
49.如图2所示，本发明提供一种抄表系统，包括：智能抄表终端、卫星、地面网络基站
和服务器；其中，智能抄表终端通过卫星通信模块和卫星将表数据传输至服务器中，智能抄表终端通过4g通信模块和地面网络基站将表数据传输至服务器中，服务器对电表数据进行解析后发送至用户。同时，同时用户也可以利用两种通信网络发送控制指令至抄表终端，实现对图像采集数据采集间隔等设置的更改；可以将控制指令数据发送地面网络的数据处理中心，并通过地面基站将该数据传递至终端中；或使用卫星网络将控制指令发送至卫星地面站，并通过卫星转发至抄表终端中。
50.如图3所示，本发明提供一种抄表方法，包括：
51.步骤1、当到达定时唤醒的数据采样时间点时，mcu控制单元打开图像采集模块的供电开关并发送图像采集指令至图像采集模块，收到指令后，图像采集模块的摄像头进行图像采集，将采集信息收集至图像信息处理板进行图像信息处理，然后将处理完成的数据发送至mcu控制单元，完成图像信息采集后关闭电源减少功耗，流程如图4所示；
52.步骤2、判断是否有4g网络；若有4g网络，则通过4g通信模块进行表数据的外发；
53.步骤3、若无4g网络，则判断是否有卫星网络；若有卫星网络，则通过卫星通信模块进行表数据的外发；
54.步骤4、若无卫星网络，则mcu控制单元进行表数据的存储；
55.步骤5、当数据发送或存储完成后，终端进行休眠模式，直到下一次发送数据时间点，唤醒终端进入工作模式。
56.本发明中的图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块三个大模块的开关机时间与采集频率有关，以一小时采集一次为例：
57.模块开机后，进行表盘图像采集，然后进行通信网络选择，发送完成后，终端进入休眠模式，定时器启动计时一小时。定时器完成计时后触发中断，唤醒mcu进行下一次图像采集，重复上述过程。
58.本发明中的地面4g通信网络与行云卫星通信网络(或北斗卫星通信)的切换方法，具体包括：
59.步骤a、终端在待机状态时，等待定时器到达数据通信时间，在达到通信时间后，mcu控制单元控制图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块开机，并获取表盘数据；
60.步骤b、数据采集完成后，关闭图像采集模块电源，等待4g通信模块的接收应答，若在设定时间内接收到该应答，则认为存在4g可通信网络，因此将终端数据发送至4g模块实现数据传输；
61.步骤c、没有在设定时间内收到4g模块的应答信号，则认为此时无法使用4g网络，将使用卫星网络传输数据；
62.步骤d、在完成数据传输后，等待是否有用户指令信息下传，若有相关指令，则更改终端的设置，mcu控制相关引脚关闭卫星通信模组或4g通信模块，等待下一次的通信时间。
63.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智能抄表终端，其特征在于，包括：图像采集模块、mcu控制单元、卫星通信模块、4g通信模块以及电源模块；所述mcu控制单元分别与所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块相连；所述电源模块分别通过负载开关与所述图像采集模块、mcu控制单元、卫星通信模块和4g通信模块相连；所述mcu控制单元接收所述图像采集模块采集的表数据，并对表数据进行数据存储、通过卫星通信模块进行外发或通过4g通信模块进行外发；其中，优先采用所述4g通信模块进行外发。2.如权利要求1所述的智能抄表终端，其特征在于，所述mcu控制单元通过时钟模块控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的电源通断，以实现智能抄表终端的定时唤醒；休眠模式下，所述mcu控制单元控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关断开；定时唤醒后的工作模式下，所述mcu控制单元控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关连通。3.如权利要求1或2所述的智能抄表终端，其特征在于，所述卫星通信模块和4g通信模块均带有天线，所述卫星通信模块包括但不限于北斗卫星通信和行云卫星通信中的一种或多种；所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块均通过uart串口与所述mcu控制单元相连。4.如权利要求1或2所述的智能抄表终端，其特征在于，所述mcu控制单元通过所述卫星通信模块或4g通信模块接收外部控制信息，更改抄表终端的部分设置，所述部分设置包括但不限于图像采集模块的采集间隔。5.如权利要求1或2所述的智能抄表终端，其特征在于，还包括：外部电源接口，所述外部电源接口与太阳能电池板相连。6.如权利要求1或2所述的智能抄表终端，其特征在于，所述智能抄表终端安装在水表、电表或气表的表盘上方，用于采集表的读数或指针信息。7.一种抄表系统，其特征在于，包括：如权利要求1～6中任一项所述的智能抄表终端、卫星、地面网络基站和服务器；所述智能抄表终端通过卫星通信模块和卫星将表数据传输至服务器中；所述智能抄表终端通过4g通信模块和地面网络基站将表数据传输至服务器中；所述服务器对电表数据进行解析后发送至用户。8.一种抄表方法，应用如权利要求1～6中任一项所述的智能抄表终端；其特征在于，所述抄表方法，包括：图像采集模块采集表数据；判断是否有4g网络；若有4g网络，则通过4g通信模块进行表数据的外发；若无4g网络，则判断是否有卫星网络；若有卫星网络，则通过卫星通信模块进行表数据的外发；若无卫星网络，则mcu控制单元进行表数据的存储。9.如权利要求8所述的抄表方法，其特征在于，还包括：
判断时钟模块是否达到表数据采样时间点；若未达到，则处于休眠模式；休眠模式下，所述mcu控制单元控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关断开；若达到，则处于定时唤醒后的工作模式；工作模式，mcu控制单元控制所述图像采集模块、卫星通信模块和4g通信模块的负载开关连通，完成表数据的采样以及外传或存储。10.如权利要求9所述的抄表方法，其特征在于，还包括：当数据外传或存储完成后，重新进入休眠模式，直到下一次达到表数据采样时间点，唤醒终端进入工作模式。

技术总结
本发明公开了一种智能抄表终端、抄表系统及抄表方法，智能抄表终端，包括：图像采集模块、MCU控制单元、卫星通信模块、4G通信模块以及电源模块；MCU控制单元分别与图像采集模块、卫星通信模块和4G通信模块相连；电源模块分别通过负载开关与图像采集模块、MCU控制单元、卫星通信模块和4G通信模块相连；MCU控制单元接收图像采集模块采集的表数据，并对表数据进行数据存储、通过卫星通信模块进行外发或通过4G通信模块进行外发；其中，优先采用4G通信模块进行外发。本发明可实现地面网络与卫星网络的通信切换，大大增强了终端的环境适应能力。大大增强了终端的环境适应能力。大大增强了终端的环境适应能力。


技术研发人员：朱琪 甘威 吴晶 黄胜林 徐礼波 刘振华 袁森
受保护的技术使用者：航天行云科技有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/5/30