水、电、气表数据一体化采集器技术领域
本发明涉及智能电表技术，尤其涉及一种水、电、气表数据一体化采集器。
背景技术
众所周知，目前国内各地都在大力推广居民家庭用水、电、气、暖的一户一表，但由
于这几个行业的管理都自成体系，四个系统各自为阵，各自按自己行业的管理模式开展工
作，虽然在抄表问题上有许多相似之处，但由于行业管理的原因，无法形成资源共享，这样
一来，抄表的工作量就很大。由于水表、电能表、气表和暖表各自的特殊性不同，每户的水
表、暖表和气表一般安装在室内，电能表安装在室外，抄表人员必须到每家每户抄写用量
（水、电、气、暖会分别各自抄表，水表、气表、暖表抄表人员必须进入每家每户室内抄写用
量）；既非常麻烦，又费事。这样抄表效率低，劳动强度大，还可能因人为失误抄错数据，引起
一些矛盾；所抄数据由抄表人员带回单位或小区相关部门汇总处理，再通知用户到指定地
点交费。由于每户人家的作息时间不同，上下班时间不一样，加上可能出差在外等原因，使
抄表人员常常走空路，多次上门都无法完成抄表工作，影响整体抄表收费工作的正常进度；
另外，随着人们生活习惯的不同，个性化要求越来越高，保护个人隐私和防盗意识的增强，
也会增加抄表人员进入用户家抄表的困难，无形中给抄表人员增加了较大思想压力，直接
影响了抄表收费的效率和服务质量。目前的抄表收费方式主要是以人工抄收为主，小范围
逐步使用预付费方式和选点试用自动抄表系统。预付费方式的使用，从道理上讲可以减少
抄表收费的压力，方便用户，但由于水、电、气、暖的不同特点和不同管理系统，
加上各自管理部门和用户对这几种预付费方式的认识不同，使得水表、电能表、气表、
暖表同时采用预付费方式的可能性大大降低，实际应用中很少出现，只要有一种表不采用
预付费方式，抄表人员上门抄表就不可避免。目前试点的各个自动抄表系统也都是按各自
行业各自进行的，除了系统本身的可靠性和实用性外，还存在一个致命缺陷，那就是：同一
个单位或小区同时运行四套不同类型的自动抄表系统是不可想象的，这样既浪费资源，增
加建设成本，又容易引起系统间干扰，产生系统混乱；水、气、暖要各自独立建网需解决信道
问题，因而难度不小；同时，同样存在各自管理部门与用户对自动抄表系统的认识问题，因
此，要在一个单位或小区内采用多套自动抄表系统是不可能的，而只使用一种自动抄表系
统从本质上讲是不能真正解决单位或小区抄表问题的，从某种意义上讲对单位或小区而言
是一种资源浪费。故要很好的解决单位或小区自动抄表问题只有突破四种行业管理模式的
壁垒，将单位或小区水表、电能表、暖表和气表所产成的数据进行统一采集，这样更利于资
源的整合。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种水、电、气表数据
一体化采集器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：水、电、气表数据一体化采集器，包
括电源、单片机控制模块及其外围扩展电路、电表数据采集模块，水表数据采集模块，暖表
数据采集模块，气表数据采集模块，键盘模块，显示模块，数字时钟模块，串口通信模块，无
线通信模块，存储器；
具体如下：
所述电表数据采集模块，包括用于完成电表脉冲的信号采集的电表数据采样处理器和
串口通讯电路；
所述水表数据采集模块，包括水流量传感器、水表数据采集微处理器及供电电源电路；
所述暖表数据采集模块，包括暖气流量传感器和暖气模数转换单元，所述暖气模数转
换单元与暖气流量传感器连接，用于采集暖气流量传感器转换的电压信号，并对该电压信
号进行模数转换；
所述气表数据采集模块，包括煤气流量传感器和煤气模数转换单元，所述煤气模数转
换单元与煤气流量传感器连接，用于采集煤气流量传感器转换的电压信号，并对该电压信
号进行模数转换；
所述键盘模块，用于向单片机控制模块输入采集命令信息；
所述存储器，用于存储单片机控制模块所统计的水、电、暖、气用量信息；
所述数字时钟电路，用于提供准确的高精度的时间信息，并输出时钟脉冲信号；
所述显示模块，用于显示表示采集的水、电、暖、气用量数字信息及时钟信息。
按上述方案，所述键盘模块、存储器、显示模块通过串口通信模块分别与单片机控
制模块连接；所述电表数据采集模块，水表数据采集模块，暖表数据采集模块和气表数据采
集模块通过RS485总线与单片机控制模块通信。
按上述方案，所述显示模块通过红外通信模块与与单片机控制模块连接。
按上述方案，所述暖气流量传感器和煤气流量传感器采用霍尔元件。
按上述方案，所述单片机控制模块通过无线通信模块或红外通信模块与后台数据
平台连接。
按上述方案，所述单片机控制模块采用单片机89C51，该单片机接有l片
28C64E2PROM作为在线可电擦除存储器，保存各数据采集模块送来的数据信号。
按上述方案，所述单片机控制模块的其外围扩展电路包括复位电路、时钟电路、外
部RAM扩展电路、232串口通讯电路和电源电路。
本发明产生的有益效果是：本装置将这独立的4部分整合在一起。各部分在工作中
具有单独的数据采集，数据分析以及数据存储的通道，所有的数据采集分析完毕后经过单
片机控制模块将所有的数据进行分类整理，数据整理完毕后通过数据传输通道将数据传输
出来。数据可以直接在多功能一体化采集终端液晶面板上显示，可以将采集到的数据通过
采集终端的无线模块把数据传输到数据平台，使用者也可通过红外掌机采集数据。多功能
一体化采集终端的数据采集相对独立，采集到的数据互不干扰。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明
进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限
定本发明。
如图1所示，水、电、气表数据一体化采集器，包括电源、单片机控制模块及其外围
扩展电路、电表数据采集模块，水表数据采集模块，暖表数据采集模块，气表数据采集模块，
键盘模块，显示模块，数字时钟模块，串口通信模块，无线通信模块，存储器；
其中：
单片机控制模块采用单片机89C51，该单片机接有l片28C64E2PROM作为在线可电擦除
存储器，保存各数据采集模块送来的数据信号。单片机控制模块的其外围扩展电路包括复
位电路、时钟电路、外部RAM扩展电路、232串口通讯电路和电源电路。
电表数据采集模块，包括用于完成电表脉冲的信号采集的电表数据采样处理器和
串口通讯电路；
电表数据采样处理器选用AT89C51单片机，电表数据采集模块的硬件设计主要包括处
理器电路、AT89C51与MCl43150Neuron芯片之间的通讯扩展、232串口通讯电路、电源电路
等。
水表数据采集模块，包括水流量传感器、水表数据采集微处理器及供电电源电路；
水表数据采集微处理器采用AT89S51 AT89S51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能
CMOS8位单片机，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。
本装置适用的水表最好为双稳态电磁阀水表。对水表而言，阀门是被控对象，控制
着进水的开/关状态。目前可控的阀门主要是电磁阀，但常规的电磁阀是靠电的通/断来控
制阀门的开/关的，即要让阀门一直开着，就必须一直通电，因此耗电较大，不符合本水表低
功耗的要求。因此，有必要对现有的电平开关式电磁阀进行改进，采用双稳态电磁阀，即阀
门开/关由电脉冲来实现。使得对阀门开/关只需瞬时供电从而减少耗电量。
考虑到现有的模拟式水表中，旋翼式水表结构简单，测量范围宽，灵敏度高，外形
尺寸小，精确度已被广大用户所接受；因此本水表的水流量传感器还是基于模拟水表的旋
翼式结构，而通过在叶轮上安装磁钢与微型干簧管等机构，将叶轮的旋转转换成电信号，以
实现频率脉冲计数，进而实现水流量的计量。其耗电小，并保持了原有的结构简单、精确度
高的优点。
暖表数据采集模块，包括暖气流量传感器和暖气模数转换单元，所述暖气模数转
换单元与暖气流量传感器连接，用于采集暖气流量传感器转换的电压信号，并对该电压信
号进行模数转换；
气表数据采集模块，包括煤气流量传感器和煤气模数转换单元，所述煤气模数转换单
元与煤气流量传感器连接，用于采集煤气流量传感器转换的电压信号，并对该电压信号进
行模数转换；
暖气流量传感器和煤气流量传感器采用霍尔元件。霍尔元件是一种电磁传感器，稳定
性好，抗干扰能力强。
键盘模块，用于向单片机控制模块输入采集命令信息；
存储器，用于存储单片机控制模块所统计的水、电、暖、气用量信息；
数字时钟电路，用于提供准确的高精度的时间信息，并输出时钟脉冲信号；
显示模块，用于显示表示采集的水、电、暖、气用量数字信息及时钟信息。
键盘模块、存储器、显示模块通过串口通信模块分别与单片机控制模块连接；所述
电表数据采集模块，水表数据采集模块，暖表数据采集模块和气表数据采集模块通过RS485
总线与单片机控制模块通信。单片机控制模块通过无线通信模块或红外通信模块与后台数
据平台连接。
显示模块也可通过红外通信模块与与单片机控制模块连接。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，
而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。