[发明专利]一种基于管道声波通信的系统装置和方法

说明书

技术领域

一种基于管道声波通信的系统装置和方法，特别是用于水、气、热力数据采集管理的装置和方法。

背景技术

用管道输送物理量的场合如供水、供气、供热等场合要实现用水量、用气量、用热量的数据采集和管理，往往很困难。原因是：

(1)安装水、气、热力等计量表计的地方往往无市电提供或者出于对安全的考虑不希望用市电，而使用电池(包含可充电电池)有个维护问题。

(2)环境屏蔽，无线信号弱，无法使用小无线通信技术。

(3)通常安装带管道设备的建筑物都建有单独的工作间，使用有线方式安装通信线路也十分困难。

这些原因都造成水、气、热数据采集技术推广困难。

公知技术一般都采用既能供电又能通信的M-BUS数据总线，用有线的方式将水、气、热力智能计量仪表连接起来进行通信。现在节水、节气、节能成为一种国策。水、气、热的数据采集多数还是靠人工抄表。远方数据采集多数用M-BUS穿线连接，利用M-BUS既能供电又能通信的优点，但这种办法改造工程巨大，维护工程量也巨大，影响了它的推广。

发明内容

本发明的目的是发明一种装置和方法，不用很大的工程投入，不用安装通信线路，只需在有流体管道的流体物理量计量表计的安装处，安装上本发明的装置或者使用本发明的方法就可以实现水、气、热等计量数据的远方采集和管理。

本发明是这样实现的：输送水、气、热等流体的场合都有管道相连接，在用户侧的水、气、热等计量表计(以下简称计量节点)处安装智能终端；选择一个方便安装又能通过管道声波通信的地方安装集中器或者中继器。在这里：

智能终端是至少包含有下述功能单元的智能装置：

a、拥有被系统识别的通信地址码；

b、有读取管道中流体计量量读值的“中央处理单元”，智能终端的通信地址码可以认定为该计量节点的地址，而智能终端中的计量量读值即为该计量节点的计量量读值。计量量是指要计量的物理量的使用数值，比如计量用水量的吨数，计量用气量的立方数，计量热量的大卡数等；

c、“中央处理单元”能够按照(集中器能够解释的)通信协议对要进行通信的数据信息进行调制，生成“发送电信号数据包”；

d、有将“发送电信号数据包”换能为声波信息包向流体管道发送的电声换能器。

集中器是至少包含有下述功能单元的智能装置：

a、设计安装有与远方主站进行双向通信的通信单元。通信单元的一个实施例是GPRS等公用无线信道；通信单元的一个实施例是光纤信道。

b、设计安装有能接收经流体管道发送的、来自智能终端或中继器声波信号的电声换能器；

c、电声换能器接收到来自智能终端或中继器声波信号后，集中器有“中央处理单元”能够按照集中器、中继器、智能终端共同约定的通信协议，将电声换能器输出的信息包解调出智能终端发出的“发送电信号数据包”，并对该信息包进行处理。

本发明装置中使用的中继器是一种选择性使用的装置。它在接收到来自智能终端、集中器、另一级中继器的声波信息包后，只在根据协议需要转发时，才自动按设计的协议进行转发。它在集中器与智能终端通信良好时是不一定需要的，是一种根据实际需要选择的装置。中继器既可以独立设计为一种设备，也可以直接由智能终端(第二功能)“虚拟”实现。下述给中继器的定义，包含独立的中继器和由智能终端“虚拟”的中继器二种形式的装置。

中继器是至少包含有下述功能单元的智能装置：

a、设计安装有能接收来自智能终端、集中器、另外中继器声波信息包的通信单元。

b、中继器的处理单元在接收到声波信息包后，能根据约定的通信协议，在需要转发时自动按设计的协议进行信息包转发。

c、信息包转发也用声波通过电声换能器转发。

本发明有二种工作模式：一种是以集中器为主动方工作模式，另一种是智能终端为主动方工作模式。