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CN118155337B - 基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱 - Google Patents

基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱 Download PDF

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CN118155337B
CN118155337B CN202410311044.XA CN202410311044A CN118155337B CN 118155337 B CN118155337 B CN 118155337B CN 202410311044 A CN202410311044 A CN 202410311044A CN 118155337 B CN118155337 B CN 118155337B
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Abstract

本发明提出了基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱。所述智能计量箱包括MCU控制器、电源及电源管理模块、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头；所述MCU控制器的信号端分别与所述电源及电源管理模块、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头的信号端对应相连。

Description

基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱
技术领域
本发明提出了基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱，属于智能计量箱技术领域。
背景技术
智能计量箱是一种智能型、高精度的电力计量设备，具有多用户用电技术设置用户卡识别程序和用电处理程序，电能计量特点，以及扩展功能，如设置4个费率，10个时段，以及多种电价。智能计量箱适用于临时或公共电力用户提供电力服务，如城镇的集市、租赁工商户、建筑工地等临时用电以及农村的电力灌溉、鱼塘、磨粉等公共用电设施的用电收费交易。然而，现有的智能计量箱存在功能单一只进行计量检测，无其他关于智能计量箱本身的运行环境安全的检测功能的问题发生。
发明内容
本发明提供了基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱，用以解决现有技术中的智能计量箱功能单一的问题：
基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱，所述智能计量箱包括MCU控制器、电源及电源管理模块、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头；所述MCU控制器的信号端分别与所述电源及电源管理模块、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头的信号端对应相连。
进一步地，所述信号输入输出模块包括5路门节点输入模块、1路UART输出模块和1路开关量输出模块；其中，所述5路门节点输入模块、1路UART输出模块和1路开关量输出模块分别与所述MCU控制器信号端对应相连。
进一步地，所述通讯模块包括4G通讯模块、以太网通讯模块和2路RS485通讯模块；所述4G通讯模块、以太网通讯模块和2路RS485通讯模块的通讯控制信号输入端均与所述MCU控制器的通讯信号控制输出端相连。
进一步地，控制器最小系统组成模块包括存储器、看门狗、flash模块和USB接口；其中，所述存储器、看门狗、flash模块和USB接口的信号接口分别与所述MCU控制器的信号接口对应相连。
进一步地，所述智能计量箱包括还包括倾斜传感器；所述倾斜传感器的倾斜传感信号输出端与所述MCU控制器的倾斜传感信号输入端相连。
进一步地，所述智能计量箱还包括外置模块；所述外置模块包括量测开关、蓝牙智能锁和传感器组；所述量测开关的开关信号输出端与所述外置模块控制器的开关信号输入端相连；所述蓝牙智能锁的控制信号输入端与所述外置模块控制器的控制信号输出端相连；所述传感器组的传感信号输出端分别与所述外置模块控制器的传感信号输入端相连。
进一步地，所述量测开关的运行过程包括：
提取总表数据的冻结电量X 1；
提取表箱内其他未被冻结的电量X 2，X 3和X 4；
通过量测开关的总表数据的冻结电量X 1以及表箱内其他未被冻结的电量X 2，X 3和X 4，通过(X 1-X 2-X 3-X 4)/X 1<N%，则认为正常，否则异常；其中，N表示预设的电量比例阈值。
进一步地，所述传感器组包括烟雾传感器、温度传感器和液位传感器；所述温度传感器通过1路UART输出模块与所述MCU控制器进行通讯连接。
进一步地，所述温度传感器与所述1路UART输出模块之间的接口形式为：兼容I2C总线接口，并支持3位逻辑地址。
进一步地，所述智能计量箱利用摄像头进行预警，预警方法包括：
步骤1、定时检测5路门节点输入模块输入的门开信号，根据所述门开信号判断当前智能计量箱是否为开门状态；
步骤2、当判断门节点状态为关门状态时，则返回步骤1；当判断门节点状态为开门信号时，检测开门动作是否具备授权条件；
步骤3、当开门动作具备授权条件时，跳转执行步骤4；当开门动作不具备授权条件时，跳转执行步骤5；
步骤4、控制摄像头对智能计量箱的开门状态进行开门人脸拍照，获得开门状态照片，并生成授权开门事件；将所述开门状态照片和授权开门事件上报至主站；
步骤5、控制摄像头对智能计量箱的开门状态进行开门人脸拍照，获得开门状态照片，并生成非授权开门事件；将所述开门状态照片和非授权开门事件进行上报至主站。
本发明有益效果：
本发明提出的基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱通过精确的电能计量和费率设定，该智能计量箱能够实现高效的能源管理，帮助用户合理使用电力并降低费用。该设备能够自动监测和记录用电数据，并通过通讯模块进行远程数据传输和接收控制指令，实现电力系统的自动化和智能化管理。同时，通过GPS定位模块，该设备能够提供准确的位置信息，有助于电力系统的安全监控和故障定位。同时，摄像头可以用于监控设备的运行状态和周围环境，提高设备的安全性。
另一方面，该智能计量箱具有多种通讯接口，可以与各种设备进行连接和数据交换，具有很好的灵活性和扩展性。同时，通过信号输入输出模块，该设备可以连接多种传感器和执行器，实现多种功能，如门禁控制、开关控制等。
本发明提出的基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱通过电源及电源管理模块，该设备可以获得稳定的电力供应，并通过看门狗等机制保证系统的稳定运行。同时，存储器和flash模块可以用于保存和更新设备的数据和程序，提高设备的可靠性。
综上所述，该智能计量箱通过集成多种功能模块和MCU控制器的统一管理，实现了高效能源管理、自动化和智能化、定位和安全性、灵活性和扩展性、多功能输入输出以及稳定性和可靠性等有益效果。
附图说明
图1为本发明所述智能计量箱的原理框图；
图2为本发明所述外置模块的原理框图；
图3为本发明所述摄像头的运行流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提出了基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱，如图1所示，所述智能计量箱包括MCU控制器、电源及电源管理模块、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头；所述MCU控制器的信号端分别与所述电源及电源管理模块、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头的信号端对应相连。具体的，所述电源及电源管理模块的电源信号输出端与MCU控制器、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头中的对应电源接口进行电连接；并且，所述电源及电源管理模块为AC220V转12V、5V、3.3V和1.8V。所述信号输入输出模块的信号输入输出端口与所述MCU控制器的输出输入端口相连；所述通讯模块的通讯控制信号输入端与所述MCU控制器的控制信号输出端相连；GPS定位模块的定位信息信号输出端与所述MCU控制器的定位信息信号输入端相连；所述摄像头的控制信号输入端与所述MCU控制器的摄像头控制信号输出端相连。
其中，所述信号输入输出模块包括5路门节点输入模块、1路UART输出模块和1路开关量输出模块；其中，所述5路门节点输入模块、1路UART输出模块和1路开关量输出模块分别与所述MCU控制器信号端对应相连。具体的，5路门节点输入模块的节点信号端与所述MCU控制器的节点信号端相连；所述1路UART输出模块的UART控制信号输入端与所述MCU控制器的UART控制信号输出端相连；所述1路开关量输出模块的控制信号输入端与所述MCU控制器的开关量控制信号输出端相连。
所述通讯模块包括4G通讯模块、以太网通讯模块和2路RS485通讯模块；所述4G通讯模块、以太网通讯模块和2路RS485通讯模块的通讯控制信号输入端均与所述MCU控制器的通讯信号控制输出端相连。同时，控制器最小系统组成模块包括存储器、看门狗、flash模块和USB接口；其中，所述存储器、看门狗、flash模块和USB接口的信号接口分别与所述MCU控制器的信号接口对应相连。
上述技术方案的工作原理为：本实施例的上述技术方案中，电源及电源管理模块为整个智能计量箱提供所需的电源，包括AC220V转12V、5V、3.3V和1.8V的转换。其电源信号输出端与MCU控制器、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头中的对应电源接口进行电连接，保证各个模块的正常运行。
其中，信号输入输出模块包括5路门节点输入模块、1路UART输出模块和1路开关量输出模块。5路门节点输入模块的节点信号端与MCU控制器的节点信号端相连，用于检测各节点的状态；1路UART输出模块的UART控制信号输入端与MCU控制器的UART控制信号输出端相连，用于数据通讯；1路开关量输出模块的控制信号输入端与MCU控制器的开关量控制信号输出端相连，用于控制开关量输出。
通讯模块包括4G通讯模块、以太网通讯模块和2路RS485通讯模块。4G通讯模块、以太网通讯模块和2路RS485通讯模块的通讯控制信号输入端均与MCU控制器的通讯信号控制输出端相连，实现数据的传输与通讯。
GPS定位模块的定位信息信号输出端与MCU控制器的定位信息信号输入端相连，为智能计量箱提供定位服务。
摄像头通过控制信号输入端与MCU控制器的摄像头控制信号输出端相连，实现拍照功能。当检测到开门动作具备授权条件时，摄像头对智能计量箱的开门状态进行拍照，生成授权开门事件；当检测到开门动作不具备授权条件时，摄像头对智能计量箱的开门状态进行拍照，生成非授权开门事件。
控制器最小系统组成模块包括存储器、看门狗、flash模块和USB接口。存储器用于存储程序和数据；看门狗用于保证程序的正常运行；flash模块用于存储升级程序；USB接口用于程序的下载和升级。
本实施例的上述技术方案通过MCU控制器对智能计量箱进行集中管理和控制，各个模块通过相应的接口与MCU控制器连接，实现数据传输和控制功能。这种设计提高了智能计量箱的性能指标和工作效率。
其中，本实施例的上述技术方案的各部件运行功能如表1所示：
上述技术方案的效果为：本实施例提出的基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱通过精确的电能计量和费率设定，该智能计量箱能够实现高效的能源管理，帮助用户合理使用电力并降低费用。该设备能够自动监测和记录用电数据，并通过通讯模块进行远程数据传输和接收控制指令，实现电力系统的自动化和智能化管理。同时，通过GPS定位模块，该设备能够提供准确的位置信息，有助于电力系统的安全监控和故障定位。同时，摄像头可以用于监控设备的运行状态和周围环境，提高设备的安全性。
另一方面，该智能计量箱具有多种通讯接口，可以与各种设备进行连接和数据交换，具有很好的灵活性和扩展性。同时，通过信号输入输出模块，该设备可以连接多种传感器和执行器，实现多种功能，如门禁控制、开关控制等。
本发明提出的基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱通过电源及电源管理模块，该设备可以获得稳定的电力供应，并通过看门狗等机制保证系统的稳定运行。同时，存储器和flash模块可以用于保存和更新设备的数据和程序，提高设备的可靠性。
综上所述，该智能计量箱通过集成多种功能模块和MCU控制器的统一管理，实现了高效能源管理、自动化和智能化、定位和安全性、灵活性和扩展性、多功能输入输出以及稳定性和可靠性等有益效果。
本发明的一个实施例，所述智能计量箱包括还包括倾斜传感器；所述倾斜传感器的倾斜传感信号输出端与所述MCU控制器的倾斜传感信号输入端相连。
所述智能计量箱包括还包括倾斜传感器，利用所述倾斜传感器实时监测智能计量箱的倾斜角度，并将所述倾斜角度信息传输至MCU控制器；所述MCU控制器将所述倾斜传感器获取的倾斜角度与预设的倾斜角度阈值进行比较，当所述倾斜传感器获取的倾斜角度超过预设的倾斜角度阈值，则判定当前智能计量箱处于危险环境，并向主站发送报警信息。所述MCU控制器的倾斜角度阈值设置过程包括：
所述MCU控制器实时监测智能计量箱的使用时长，当所述智能计量箱的使用时长每经过一个使用周期时，在使用周期结束时刻对所述倾斜角度阈值进行调整；具体的：
S1、所述MCU控制器实时监测智能计量箱的使用时长；
S2、所述MCU控制器在一个使用周期的结束时刻，向存储器中调取所述智能计量箱的原始重量信息；其中，所述使用周期的取值范围为1年-3年；
S3、向所述主站发送智能计量箱重量检测指令，并实时接收维护人员终端反馈的当前智能计量箱的重量信息；
S4、利用所述监测智能计量箱的使用时长结合当前智能计量箱的重量信息设置阈值调节系数；其中，所述阈值调节系数通过如下公式获取：
其中，λ阈值调节系数；P n 表示第n个使用周期之后，所述智能计量箱对应的理论使用磨损率；M n 表示第n个使用周期之后智能计量箱的实际重量；M 0表示所述智能计量箱的原始重量；B表示智能计量箱的外壳质量信息矩阵；E 01表示智能计量箱外壳的弹性模量；r表示智能计量箱的面数（如，智能计量箱为矩形柜体时，r =6）；H i 表示第i个箱体表面的已出现的横向形变率；Z i 表示第i个箱体表面的已出现的纵向形变率；E 02和E 03分别表示智能计量箱外壳材料的屈服强度和抗拉强度；
S5、利用所述阈值调节系数集合智能计量箱的已经历的所有使用周期的倾斜情况信息设置下一个使用周期的倾斜角度阈值；其中，所述倾斜角度阈值通过如下公式获取：
其中，α表示倾斜角度阈值；α 0表示预设的初始倾斜角阈值；λ阈值调节系数；N表示已经历的所有使用周期的倾斜报警总次数；α si 表示第i次倾斜报警的实际倾斜角度；α i 表示第i次倾斜报警对应的倾斜角度阈值。
上述技术方案的效果为：本实施例的上述技术方案通过使用倾斜传感器实时监测智能计量箱的倾斜角度，并将其传输至MCU控制器进行处理。这种监测方式可以提高倾斜角度的测量准确性，从而更好地判断智能计量箱所处的环境状态。当倾斜传感器获取的倾斜角度超过预设的倾斜角度阈值时，MCU控制器会判定当前智能计量箱处于危险环境，并向主站发送报警信息。这种判定方式可以提高设备的安全性和可靠性。
本实施例的上述技术方案利用MCU控制器实时监测智能计量箱的使用时长，并在使用周期结束时刻对倾斜角度阈值进行调整。同时，还利用监测智能计量箱的使用时长结合当前智能计量箱的重量信息设置阈值调节系数，并利用该系数集合智能计量箱的已经历的所有使用周期的倾斜情况信息设置下一个使用周期的倾斜角度阈值。这种动态调整方式可以提高阈值设置的准确性，更好地适应不同的环境和应用需求。
同时，通过存储器和flash模块等存储设备保存和更新设备的数据和程序，提高了设备的可靠性和灵活性。同时，还可以实现数据的远程更新和升级，方便用户进行维护和管理。并且，本实施例的上述技术方案集成了多种功能模块，包括MCU控制器、倾斜传感器、量测开关、蓝牙智能锁和传感器组等，可以实现电能计量、监测、控制以及环境参数的感知等功能。同时，还可以根据用户需求进行扩展和定制，满足不同应用场景的需求。
另一方面，通过上述公式获取的倾斜角度阈值能够根据智能计量箱的使用年限和损耗程度进行实时调整，由于智能计量箱的外壳金属随着使用年限的增加会出现防护性能降低的问题，因此，结合智能计量箱的外壳金属的变化情况进行倾斜角度阈值的设置能够进一步提高阈值设置的准确性及其与智能计量箱的实际情况之间的匹配性。通过结合使用时长和重量信息来设置阈值调节系数，能够更准确地反映智能计量箱的使用状态和磨损程度。利用阈值调节系数集合智能计量箱的已经历的所有使用周期的倾斜情况信息设置下一个使用周期的倾斜角度阈值，能够更好地预测和防止倾斜情况的发生，提高设备的稳定性和安全性。同时，通过考虑智能计量箱的外壳质量信息矩阵、弹性模量、面数、横向形变率和纵向形变率等因素，能够更全面地评估智能计量箱的使用寿命和磨损情况。利用预设的初始倾斜角阈值和阈值调节系数来计算倾斜角度阈值，能够更好地适应不同环境和条件下的倾斜报警需求。并且，通过统计已经历的所有使用周期的倾斜报警总次数和实际倾斜角度，能够更准确地评估智能计量箱在不同使用环境下的性能表现和可靠性。
综上所述，上述技术方案在性能指标上能够提高智能计量箱的使用寿命和安全性、降低设备的故障率和维护成本、提高设备的稳定性和可靠性等方面具有显著的技术效果。
本发明的一个实施例，如图2所示，所述智能计量箱还包括外置模块；所述外置模块包括量测开关、蓝牙智能锁和传感器组；所述量测开关的开关信号输出端与所述外置模块控制器的开关信号输入端相连；所述蓝牙智能锁的控制信号输入端与所述外置模块控制器的控制信号输出端相连；所述传感器组的传感信号输出端分别与所述外置模块控制器的传感信号输入端相连。同时，所述蓝牙智能锁通过RS485或者蓝牙或者本地OTG接口控制开锁。
具体的，所述量测开关的运行过程包括：
提取总表数据的冻结电量X 1；
提取表箱内其他未被冻结的电量X 2，X 3和X 4；
通过量测开关的总表数据的冻结电量X 1以及表箱内其他未被冻结的电量X 2，X 3和X 4，通过(X 1-X 2-X 3-X 4)/X 1<N%，则认为正常，否则异常；其中，N表示预设的电量比例阈值。
同时，所述传感器组包括烟雾传感器、温度传感器和液位传感器；所述温度传感器通过1路UART输出模块与所述MCU控制器进行通讯连接。其中，所述温度传感器与所述1路UART输出模块之间的接口形式为：兼容I2C总线接口，并支持3位逻辑地址。同时，根据逻辑地址的选择，可根据实际需求来匹配温度传感器的数量，通过级联方式进行操作，并且，同一总线可连接多大8个器件。
另一方面，外置模块通过烟雾传感器和温度传感器实时采集智能计量箱内部的烟雾浓度信息和温度信息，当所述智能计量箱内部的烟雾浓度信息和温度信息不符合预设的标准时，则向主站发送报警信息；同时，外置模块通过液位传感器实时监测智能计量箱内部是否进水，当所述智能计量箱内部的水位超过预设的水位阈值时，则向主站发送报警信息。
上述技术方案的工作原理为：本实施例的上述技术方案在智能计量箱中增加了外置模块，使其功能更加丰富和完善。外置模块包括量测开关、蓝牙智能锁和传感器组，可以实现对电量的监测、开关控制、蓝牙连接以及环境参数的感知。
量测开关可以提取总表数据的冻结电量以及表箱内其他未被冻结的电量，并通过计算判断电量是否正常，从而实现对电量的监测。蓝牙智能锁可以通过蓝牙连接进行远程控制，提高了设备的安全性和便利性。传感器组包括烟雾传感器、温度传感器和液位传感器，可以实时监测智能计量箱周围的环境参数，如烟雾浓度、温度和液位等，从而及时发现异常情况并采取相应措施。
其中，温度传感器通过1路UART输出模块与MCU控制器进行通讯连接，支持I2C总线接口和3位逻辑地址，可以根据实际需求匹配温度传感器的数量，并通过级联方式进行操作，同一总线可连接多达8个器件。这一设计使得智能计量箱可以更加灵活地适应不同的应用场景和需求。
上述技术方案的效果为：本实施例的上述技术方案通过增加外置模块，扩展了智能计量箱的功能，提高了设备的安全性、便利性和适应性，可以广泛应用于电力系统中进行电能计量、监测和控制。同时，通过量测开关，本实施例的上述技术方案能够提取总表数据的冻结电量以及其他未被冻结的电量，并通过计算判断电量是否正常，从而实现对电量的监测。这种监测方式可以提高电量测量的准确性，从而更好地掌握智能计量箱的用电情况。蓝牙智能锁可以通过蓝牙连接进行远程控制，提高了设备的安全性和便利性。用户可以通过手机或其他设备与智能计量箱进行连接，对其进行开关控制等操作，方便快捷。同时，传感器组包括烟雾传感器、温度传感器和液位传感器，可以实时监测智能计量箱周围的环境参数，如烟雾浓度、温度和液位等。这种监测方式可以提高对环境的感知能力，及时发现异常情况并采取相应措施，提高了设备的环境适应性和安全性。温度传感器通过1路UART输出模块与MCU控制器进行通讯连接，支持I2C总线接口和3位逻辑地址，可以根据实际需求匹配温度传感器的数量，并通过级联方式进行操作，同一总线可连接多达8个器件。这种通讯连接方式可以提高数据传输的可靠性和效率，同时方便用户根据实际需求进行扩展和定制。本实施例的上述技术方案通过外置模块的设计，智能计量箱可以更加灵活地适应不同的应用场景和需求。例如，可以根据需要增加其他类型的传感器或功能模块，实现更多样化的监测和控制功能。这种设计提高了设备的可扩展性和适应性，方便用户根据实际需求进行定制和升级。
本发明的一个实施例，所述智能计量箱利用摄像头进行预警，预警方法包括：
步骤1、定时检测5路门节点输入模块输入的门开信号，根据所述门开信号判断当前智能计量箱是否为开门状态；
步骤2、当判断门节点状态为关门状态时，则返回步骤1；当判断门节点状态为开门信号时，检测开门动作是否具备授权条件；
步骤3、当开门动作具备授权条件时，跳转执行步骤4；当开门动作不具备授权条件时，跳转执行步骤5；
步骤4、控制摄像头对智能计量箱的开门状态进行开门人脸拍照，获得开门状态照片，并生成授权开门事件；将所述开门状态照片和授权开门事件上报至主站；
步骤5、控制摄像头对智能计量箱的开门状态进行开门人脸拍照，获得开门状态照片，并生成非授权开门事件；将所述开门状态照片和非授权开门事件进行上报至主站。
上述技术方案的工作原理为：智能计量箱通过定时检测5路门节点输入模块输入的门开信号，根据门开信号判断当前智能计量箱是否为开门状态。当判断门节点状态为关门状态时，返回定时检测步骤；当判断门节点状态为开门信号时，检测开门动作是否具备授权条件。当开门动作具备授权条件时，控制摄像头对智能计量箱的开门状态进行开门人脸拍照，获得开门状态照片，并生成授权开门事件；将开门状态照片和授权开门事件上报至主站。当开门动作不具备授权条件时，控制摄像头对智能计量箱的开门状态进行开门人脸拍照，获得开门状态照片，并生成非授权开门事件；将开门状态照片和非授权开门事件进行上报至主站。授权条件包括对开门者身份的认证，确保只有经过授权的人员才能合法开启智能计量箱，而非授权的开门行为将被视为异常并进行相应处理。
上述技术方案的效果为：本实施例的上述技术方案通过摄像头对智能计量箱的开门状态进行拍照并生成授权或非授权开门事件，可以实时监测智能计量箱的开关门状态，及时发现异常情况并采取相应措施，提高了设备的安全性。
同时，本实施例的上述技术方案通过定时检测门节点输入模块输入的门开信号以及判断门节点状态，可以快速响应并处理智能计量箱的开关门状态，同时通过摄像头拍照和生成事件上报至主站，方便用户对设备进行管理和监控。
并且，本实施例的上述技术方案可以根据实际需求进行定制和扩展，例如可以根据需要增加其他类型的传感器或功能模块，实现更多样化的监测和控制功能。同时，可以通过主站对多个智能计量箱进行集中管理和监控，提高了设备的可扩展性和适应性。
另一方面，本实施例的上述技术方案通过摄像头对智能计量箱的开门状态进行拍照并生成授权或非授权开门事件，可以实时监测智能计量箱的开关门状态，并将相关信息上报至主站进行处理，提高了设备的数据处理效率和可靠性。并且，通过定时检测门节点输入模块输入的门开信号以及判断门节点状态，可以准确监测智能计量箱的开关门状态，同时通过摄像头拍照和生成事件上报至主站，提高了设备的数据传输可靠性和稳定性。
综上所述，本实施例的上述技术方案通过定时检测、摄像头拍照和生成事件上报至主站等方式实现了对智能计量箱的实时监测和管理，提高了设备的安全性、便利性、灵活性、高效性和可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.基于超声波及光敏双频双鉴探测方式的智能计量箱，其特征在于，所述智能计量箱包括MCU控制器、电源及电源管理模块、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头；所述MCU控制器的信号端分别与所述电源及电源管理模块、信号输入输出模块、通讯模块、GPS定位模块、控制器最小系统组成模块和摄像头的信号端对应相连；所述智能计量箱还包括倾斜传感器；所述倾斜传感器的倾斜传感信号输出端与所述MCU控制器的倾斜传感信号输入端相连；
所述智能计量箱包括还包括倾斜传感器，利用所述倾斜传感器实时监测智能计量箱的倾斜角度，并将所述倾斜角度信息传输至MCU控制器；所述MCU控制器将所述倾斜传感器获取的倾斜角度与预设的倾斜角度阈值进行比较，当所述倾斜传感器获取的倾斜角度超过预设的倾斜角度阈值，则判定当前智能计量箱处于危险环境，并向主站发送报警信息；所述MCU控制器的倾斜角度阈值设置过程包括：
所述MCU控制器实时监测智能计量箱的使用时长，当所述智能计量箱的使用时长每经过一个使用周期时，在使用周期结束时刻对所述倾斜角度阈值进行调整；具体的：
S1、所述MCU控制器实时监测智能计量箱的使用时长；
S2、所述MCU控制器在一个使用周期的结束时刻，向存储器中调取所述智能计量箱的原始重量信息；其中，所述使用周期的取值范围为1年-3年；
S3、向所述主站发送智能计量箱重量检测指令，并实时接收维护人员终端反馈的当前智能计量箱的重量信息；
S4、利用所述监测智能计量箱的使用时长结合当前智能计量箱的重量信息设置阈值调节系数；其中，所述阈值调节系数通过如下公式获取：
其中，λ阈值调节系数；P n 表示第n个使用周期之后，所述智能计量箱对应的理论使用磨损率；M n 表示第n个使用周期之后智能计量箱的实际重量；M 0表示所述智能计量箱的原始重量；B表示智能计量箱的外壳质量信息矩阵；E 01表示智能计量箱外壳的弹性模量；r表示智能计量箱的面数；H i 表示第i个箱体表面的已出现的横向形变率；Z i 表示第i个箱体表面的已出现的纵向形变率；E 02和E 03分别表示智能计量箱外壳材料的屈服强度和抗拉强度；
S5、利用所述阈值调节系数集合智能计量箱的已经历的所有使用周期的倾斜情况信息设置下一个使用周期的倾斜角度阈值。
2.根据权利要求1所述智能计量箱，其特征在于，所述信号输入输出模块包括5路门节点输入模块、1路UART输出模块和1路开关量输出模块；其中，所述5路门节点输入模块、1路UART输出模块和1路开关量输出模块分别与所述MCU控制器信号端对应相连。
3.根据权利要求1所述智能计量箱，其特征在于，所述通讯模块包括4G通讯模块、以太网通讯模块和2路RS485通讯模块；所述4G通讯模块、以太网通讯模块和2路RS485通讯模块的通讯控制信号输入端均与所述MCU控制器的通讯信号控制输出端相连。
4.根据权利要求1所述智能计量箱，其特征在于，控制器最小系统组成模块包括存储器、看门狗、flash模块和USB接口；其中，所述存储器、看门狗、flash模块和USB接口的信号接口分别与所述MCU控制器的信号接口对应相连。
5.根据权利要求1所述智能计量箱，其特征在于，所述智能计量箱还包括外置模块；所述外置模块包括量测开关、蓝牙智能锁和传感器组；所述量测开关的开关信号输出端与所述外置模块控制器的开关信号输入端相连；所述蓝牙智能锁的控制信号输入端与所述外置模块控制器的控制信号输出端相连；所述传感器组的传感信号输出端分别与所述外置模块控制器的传感信号输入端相连。
6.根据权利要求5所述智能计量箱，其特征在于，所述量测开关的运行过程包括：
提取总表数据的冻结电量X1；
提取表箱内其他未被冻结的电量X2，X3和X4；
通过量测开关的总表数据的冻结电量X1以及表箱内其他未被冻结的电量X2，X3和X4，通过(X1-X2-X3-X4)/X1<N%，则认为正常，否则异常；其中，N表示预设的电量比例阈值。
7.根据权利要求5所述智能计量箱，其特征在于，所述传感器组包括烟雾传感器、温度传感器和液位传感器；所述温度传感器通过1路UART输出模块与所述MCU控制器进行通讯连接。
8.根据权利要求7所述智能计量箱，其特征在于，所述温度传感器与所述1路UART输出模块之间的接口形式为：兼容总线接口，并支持3位逻辑地址。
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