CN206300696U - 一种基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，属于燃气表控制技术领域。所述基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，包括光电直读模块，所述光电直读模块采用透射式光电直读方式，读取燃气表的数字，包括光电直读控制电路和若干组二极管，所述二极管与燃气表的机械字轮相对应。本申请提供的基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，采用微功耗设计方案，具有通信距离远，抗电磁干扰能力强等优点；基于LoRa扩频通信的组网功能很大程度上方便了燃气公司的运营管理；采用透射式光电直读模块，结合光电编码算法，解决了直读燃气表进位时读数不准的难题。

Description

一种基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器

技术领域

本实用新型涉及燃气表控制技术领域，尤其涉及一种基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器。

背景技术

随着城市燃气事业的快速发展，燃气居民用户数量迅猛增长，针对燃气公司对用气计量和燃气管理的需要，准确有效的采集燃气表计量数据成为了燃气管理部门的重要工作。传统的燃气表抄表方式主要依靠人工定时抄表汇总、分析数据，误录、漏录造成抄表数据的准确性和完整性无法保证；具有无线通信功能的燃气表往往由于抄表距离近导致燃气公司人员不能准确有效的抄表，用户体验较差；另外，针对燃气公司对无线抄表组网的需求，当前技术方案实现的无线抄表网络很大程度上存在部署难、易瘫痪、难维护等尴尬问题。

传统的燃气表数据计量采集主要有脉冲计数方式和光电编码直读式，脉冲计数的方式要求***24小时工作，对电子器件的稳定性要求很高，同时容易受外界磁场干扰，***无法自校正而造成累计误差，数据校正必须依靠人工来完成；而现有的光电直读式燃气表经常存在机械字轮进位时容易出现读数错误、受外界干扰容易出现误码、准确性低、可靠性差等缺点。

发明内容

本实用新型要解决的问题是现有的燃气表存在抄表难、组网难、监控难、调价难等问题，且计量方式容易受外界干扰，容易出现读码错误，可靠性有待改善。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器。所述基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，包括微控制器、LED指示电路、扩频无线通信模块、数据存储模块、阀门控制模块、光电直读模块和电源管理模块。

所述微控制器分别与扩频无线通信模块、数据存储模块、阀门控制模块、光电直读模块和电源管理模块相连。所述数据存储模块存储控制器的相关参数。所述光电直读模块采用透射式光电直读方式，读取燃气表的数字，包括光电直读电路和若干组二极管，所述二极管与燃气表的机械字轮相对应。

优选地，所述二极管为红外收发二极管，光电直读模块包括5组红外收发二极管，分别与燃气表机械字轮的5位数字相对应。

进一步地，光电直读模块的控制端与微控制器的控制端相连，微控制器控制五组红外收发二极管的工作状态，对读取到的数据进行判断，根据判断结果控制阀门控制模块。

进一步地，光电直读模块的电源输入端通过三极管和***电源相连，微控制器控制三极管的导通或关断。

优选地，所述扩频无线通信模块为LoRa扩频无线通信模块，其通过SPI总线与微控制器的通讯端相连，所述LoRa扩频无线通信模块为SX1278扩频无线通信模块。

优选地，所述电源管理模块包括稳压电路、电源电压检测电路和备用电容。所述稳压电路的输出端口和微控制器、LED指示电路和扩频无线通信模块的电源输入端口相连接。所述电源电压检测电路和微控制器的电压检测端口相连接。所述备用电容和***主电源相连。

优选地，所述LED指示电路用于指示所述燃气表控制器的工作状态。所述LED指示电路包含LED发光二极管，所述LED发光二极管的状态与电源的状态相对应。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本申请提供的基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，光电直读模块采用透射式光电直读方式，不受时间和环境的影响，避免了因时间和环境影响而出现的判读困难和误码，采用独特的编码技术，解决了机械字轮转动进位时读数不准的难题，故障率低、功耗极低，有效提高了产品的稳定性，改善了燃气用户的实际使用体验。

本申请提供的基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，采用微功耗设计方案，融合LoRa扩频无线通信技术，具有稳定可靠，通信距离远，抗电磁干扰能力强、数据采集准确度高等特点。通过LoRa远程抄表集中器等设备，可实现自动寻网、自动入网、定时上传无线数据、远程监控等功能。为燃气公司的用气结算提供了有利的数据支撑，很大程度上方便了燃气公司的运营管理。

附图说明

图1是本申请的流程框图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1所示，本申请公开了一种基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，包括微控制器、LED指示电路、扩频无线通信模块、数据存储模块、阀门控制模块、光电直读模块及电源管理模块。

微控制器分别与LED指示电路、扩频无线通信模块、数据存储模块、阀门控制模块、光电直读模块及电源管理模块相连。作为一种实施方式，微控制器采用高性能微功耗的单片机R7F0C019。

LED指示电路包含LED发光二极管。LED发光二极管的状态与电源的状态相对应。作为一种实施方式，采用红色LED发光二极管，其一端与微控制器的控制端相连，另外一端与电源相连。微控制器根据燃气表的运行参数实时控制LED发光二极管的闪烁、熄灭和长亮三种状态，分别指示***运行中的电源低电压、***正常和设置模式三种情况，达到简洁的人机交互效果。

扩频无线通信模块为LoRa扩频无线通信模块，其通过SPI总线与微控制器的通讯端相连。作为一种实施方式，LoRa扩频无线通信模块采用SX1278无线通信模块；扩频无线通信模块还包括高性能全向天线，与扩频通信电路的信号输出端口相连。

数据存储模块包含有存储器AT24C128，存储的主要数据包括***运行参数、历史使用用气量、设备编号等信息。存储器AT24C128通过I²C总线与微控制器的通讯端相连，微控制器根据运行状态实时与存储器进行数据交互。

阀门控制模块包括集成电路DRV8837和反向脉冲消除电路。阀门控制模块的输入端和微控制器相连，输出端和实际的阀门相连接。

电源管理模块包括稳压电路、电源电压检测电路和备用电容。稳压电路的输出端口和微控制器、LED指示电路和扩频无线通信模块的电源输入端口相连接。电源电压检测电路和微控制器的电压检测端口相连接。备用电容和***主电源相连。备用电容与主电源网络相连，保证了在异常掉电的情况下***能够正常关闭阀门并保存运行数据。作为一种实施方式，稳压电路为集成电路A6250K3VR-33C，电源电压检测电路为集成电路RH3111H451A。

光电直读模块采用透射式光电直读方式，由直读控制电路和5组红外收发二极管组成，可以读取机械字轮的5位数字。光电直读模块的电源输入端由三极管和***电源相连，微控制器控制三极管的导通或者关断，从而控制光电直读模块的工作状态。光电直读模块的控制端直接与微控制器的控制端相连，微控制器控制五组红外收发二极管的工作状态，依次实现5位数据的判读。微控制器采用光电编码原理和特殊的光电编码算法，实现对光电直读模块输出信号的准确译码，从而计算出准确的读数数据。

本实用新型工作时，微控制器首先根据***运行参数完成各个模块的状态初始化，根据燃气表的实时运行参数控制燃气表的通信、阀门开关等工作状态。光电直读模块平时不供电，微控制器在接收到抄表指令或者定时上传时间到达时，控制开启光电直读模块的电源，完成读数后即关闭电源；微控制器在控制光电直读模块读取的后一次读数小于前一次读数时，微控制器控制所述阀门控制电路关闭阀门，记录并上传异常状态，由燃气公司人员上门核查，保证燃气表***的稳定性。

所述燃气表控制器在未联网的情况下，微控制器根据预设的无线通信参数自动寻找LoRa无线通信网络并主动加入网络，设备入网成功后立即向网络发送设备的运行参数、设备状态、累计用气量等实时信息。设备在联网状态下每24小时定时开启光电直读模块读数一次并上传信息至抄表网络，并检测网络是否正常；上传数据成功后可及时处理网络的下行数据，实现远程监控、远程阀门控制、运行参数读写等操作；微控制器在检测到***电源低电、读数异常、掉电等故障时会自动上传***当前的运行状态信息，实现燃气表故障实时上报功能。

本实用新型工作稳定可靠，通信距离远，基于LoRa扩频通信技术的无线自组网功能和远程抄表功能提高了燃气公司的工作效率，为燃气公司做用气分期提供了有利保障；采用的透射式光电直读技术和精确的控制算法，解决了传统的光电直读燃气表读数准确率低、易受干扰的问题，降低了燃气公司的维护费用。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：包括微控制器、LED指示电路、扩频无线通信模块、数据存储模块、阀门控制模块、光电直读模块和电源管理模块；

所述微控制器分别与扩频无线通信模块、数据存储模块、阀门控制模块、光电直读模块和电源管理模块相连；

所述数据存储模块存储控制器的相关参数；

所述光电直读模块采用透射式光电直读方式，读取燃气表的数字，包括光电直读电路和若干组二极管，所述二极管与燃气表的机械字轮相对应。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：所述二极管为红外收发二极管，光电直读模块包括5组红外收发二极管，分别与燃气表机械字轮的5位数字相对应。

3.根据权利要求2所述的基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：光电直读模块的控制端与微控制器的控制端相连，微控制器控制五组红外收发二极管的工作状态，对读取到的数据进行判断，根据判断结果控制阀门控制模块。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：光电直读模块的电源输入端通过三极管和***电源相连，微控制器控制三极管的导通或关断。

5.根据权利要求1-3任一所述的基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：所述扩频无线通信模块为LoRa扩频无线通信模块，其通过SPI总线与微控制器的通讯端相连，所述LoRa扩频无线通信模块为SX1278扩频无线通信模块。

6.根据权利要求1所述的基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：所述电源管理模块包括稳压电路、电源电压检测电路和备用电容；

所述稳压电路的输出端口和微控制器、LED指示电路和扩频无线通信模块的电源输入端口相连接；所述电源电压检测电路和微控制器的电压检测端口相连接；所述备用电容和***主电源相连。

7.根据权利要求1-3任一所述的基于LoRa扩频通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：所述LED指示电路用于指示所述燃气表控制器的工作状态；LED指示电路包含LED发光二极管，所述LED发光二极管的状态与电源的状态相对应。