CN208462057U - 一种基于LoRa技术的自组网低功耗水务监测RTU - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LoRa技术的自组网低功耗水务监测RTU，它涉及应用于水务行业的远程数据采集监控技术领域；DC‑DC开关电源分别通过导线与电源控制电路一、MUC芯片、电源对外输出控制电路、电源控制电路二、电源控制电路三、电源控制电路四电性连接，MUC芯片的输出端分别通过导线与电源控制电路一、电源控制电路二、电源对外输出控制电路、电源控制电路三、电源控制电路四电性连接，电源控制电路一通过导线与输入信号采集电路连接；本实用新型通过对各个功能模块电路的精细管理，降低了整体的功耗，延长了RTU待机时间，降低了维护强度和费用；采用LoRa通信模块，通过自主开发的自组网功能，提高了数据采集和控制的实时性和可靠性。

Description

一种基于LoRa技术的自组网低功耗水务监测RTU

技术领域：

本实用新型属于应用于水务行业的远程数据采集监控技术领域，具体涉及一种基于LoRa技术的自组网低功耗水务监测RTU。

背景技术：

水务行业中有很多运行数据需要实时采集和监控，用于进行安全生产和精细化管理。水务行业中的实时数据采集和监控需要满足以下几个条件：1、具有多种数据采集接口，能够采集多种传感器；2、功耗低，能够适应内部电池供电和外部电源供电，内部电池供电时的工作周期尽可能的长；3、具有无线数据传输功能；4、响应速度快，能够实时响应数据采集和控制的命令；5、适应恶劣工作环境，防水防尘抗干扰；6、便于维护，运行维护费用低。

目前通用的RTU在水务行业中运用存在一些问题：

1、通用RTU的采集接口比较丰富，能够满足水务行业数据采集的需求，但是功耗较大，安装现场不具备市电供电或者光伏供电的条件，采用锂电池供电时，电池更换周期较短，运行维护负担较重；

2、通用RTU的无线通信方式包括GPRS/CDMA公网和433MHz的电台，GPRS/CDMA公网方式会产生运行费用，433MHz电台通信方式没有运行费用问题，但是由于没有组网，只能采用中心站点轮询的方式读取数据，这种模式下站点越多，通信速度越慢，不能满足数据传输和控制的实时性。

实用新型内容：

为解决现有的RTU的锂电池运行维护负担较重，同时由于没有组网，只能采用中心站点轮询的方式读取数据，这种模式下站点越多，通信速度越慢，不能满足数据传输和控制的实时性问题，本实用新型的目的在于提供一种基于LoRa技术的自组网低功耗水务监测RTU。

本实用新型的一种基于LoRa技术的自组网低功耗水务监测RTU，它包括DC-DC开关电源、MUC芯片、电源控制电路一、输入信号采集电路、电源控制电路二、控制信号输出电路、电源对外输出控制电路、电源控制电路三、串口数据通信电路、电源控制电路四、无线通信电路；DC-DC开关电源分别通过导线与电源控制电路一、MUC芯片、电源对外输出控制电路、电源控制电路二、电源控制电路三、电源控制电路四电性连接，MUC芯片的输出端分别通过导线与电源控制电路一、电源控制电路二、电源对外输出控制电路、电源控制电路三、电源控制电路四电性连接，电源控制电路一通过导线与输入信号采集电路连接，电源控制电路二与控制信号输出电路电性连接，电源控制电路三与串口数据通信电路电性连接，电源控制电路四与无线通信电路电性连接，输入信号采集电路、控制信号输出电路、串口数据通信电路、无线通信电路均通过导线与MUC芯片的输入端连接。

作为优选，所述DC-DC开关电源的输入端与外部电池连接。

作为优选，所述电源控制电路四、无线通信电路为LoRa模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

一、通过对各个功能模块电路的精细管理，降低了整体的功耗，延长了RTU待机时间，降低了维护强度和费用；

二、采用LoRa通信模块，通过自主开发的自组网功能，提高了数据采集和控制的实时性和可靠性。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2a为本实用新型中无线通信的组网原理流程图的左上部分；

图2b为本实用新型中无线通信的组网原理流程图的左下部分；

图2c为本实用新型中无线通信的组网原理流程图的右部分。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包括DC-DC开关电源、MUC芯片、电源控制电路一、输入信号采集电路、电源控制电路二、控制信号输出电路、电源对外输出控制电路、电源控制电路三、串口数据通信电路、电源控制电路四、无线通信电路；外部电池通过DC-DC开关电源提供稳定的电源；DC-DC开关电源分别通过导线与电源控制电路一、MUC芯片、电源对外输出控制电路、电源控制电路二、电源控制电路三、电源控制电路四电性连接，输入信号采集电路对输入的模拟量信号进行采集处理，采集后的数据传送到MCU芯片，同时MCU芯片在数据采集完成后通过电源控制电路一电源控制部分将这部分的电路供电切断；MUC芯片的输出端分别通过导线与电源控制电路一、电源控制电路二、电源对外输出控制电路、电源控制电路三、电源控制电路四电性连接，电源控制电路一通过导线与输入信号采集电路连接，电源控制电路二与控制信号输出电路电性连接，电源控制电路三与串口数据通信电路电性连接，电源控制电路四与无线通信电路电性连接，输入信号采集电路、控制信号输出电路、串口数据通信电路、无线通信电路均通过导线与MUC芯片的输入端连接；控制信号输出电路对外部输出控制信号，当控制完成后，MCU通过电源控制切断这部分电路的供电；电源输出控制用于对外部传感器或者设备提供标准电压，当外部传感器或者设备工作结束后就切断电源；串口通信用于跟外部设备进行数据通信，包括对各种传感器的数据采集，MCU通过电源控制对这部分的电路进行电源控制；无线通信部分用于入网通信，跟其他设备之间进行数据交互，这部分电路的供电同样受MCU控制，其中电源控制电路一、电源控制电路二、电源控制电路三、电源控制电路四均为电源开关电路。

进一步的，所述电源控制电路一为输入信号采集电路电源控制部分；电源控制电路二为控制信号电源控制部分，电源控制电路三为串口数据通信电路电源控制部分，电源控制电路四为无线通信电路电源控制部分。

进一步的，所述DC-DC开关电源的输入端与外部电池连接。

进一步的，所述电源控制电路四、无线通信电路为LoRa模块。

本具体实施方式的工作原理为：如图2a、图2b、图2c所示，无线组网设备分为主设备和从设备。主设备一直处于工作状态，用于维持无线网络和管理注册设备列表，同时跟从设备进行数据交互，读取从设备的采集数据或者对从设备进行控制，主设备对从设备的入网请求进行应答，并将正确注册的设备添加到注册设备列表中，对于超过规定时间没有进行数据通信的已注册设备，将其移出注册设备列表，对于跟主设备通信失败的从设备，也将其移出注册设备列表。从设备上电后会首先进行入网注册，注册失败后就进入等待状态，并提示设备处于入网失败状态，入网注册成功后，从设备会主动判断是否存在无线数据通信请求或者收到无线数据命令，如果存在就进行数据发送和接收数据处理，当数据发送失败后，从设备会主动进入未注册状态，同时尝试进行设备注册。从设备定时检查设备登记时间间隔，到达后会主动跟主设备进行登记，维持设备的注册状态。当其他任务都完成后，从设备会进入休眠状态，此状态下从设备会维持无线数据监听，当定时时间到达或者收到无线数据时，从设备就会进入唤醒状态，进行其他任务的处理。

Claims (3)

1.一种基于LoRa技术的自组网低功耗水务监测RTU，其特征在于：它包括DC-DC开关电源、MUC芯片、电源控制电路一、输入信号采集电路、电源控制电路二、控制信号输出电路、电源对外输出控制电路、电源控制电路三、串口数据通信电路、电源控制电路四、无线通信电路；DC-DC开关电源分别通过导线与电源控制电路一、MUC芯片、电源对外输出控制电路、电源控制电路二、电源控制电路三、电源控制电路四电性连接，MUC芯片的输出端分别通过导线与电源控制电路一、电源控制电路二、电源对外输出控制电路、电源控制电路三、电源控制电路四电性连接，电源控制电路一通过导线与输入信号采集电路连接，电源控制电路二与控制信号输出电路电性连接，电源控制电路三与串口数据通信电路电性连接，电源控制电路四与无线通信电路电性连接，输入信号采集电路、控制信号输出电路、串口数据通信电路、无线通信电路均通过导线与MUC芯片的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的自组网低功耗水务监测RTU，其特征在于：所述DC-DC开关电源的输入端与外部电池连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的自组网低功耗水务监测RTU，其特征在于：所述电源控制电路四、无线通信电路为LoRa模块。