一种适用于地下仪表无线信号传输的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种适用于地下仪表无线信号传输的装置，涉及无线数据采集技术领域。包括数据处理服务器、若干个数据采集器、若干个中继器和若干个计量仪表，每个数据采集器采集用于采集相对应的计量仪表数据，并将采集的数据通过信号最强的中继器与所述数据处理服务器无线通信交互连接；所述数据采集器包括MBUS采集模块、数据采集单元、LORA无线电模块、电源模块和微处理器。该装置具有读数准确、功耗低、穿透及抗干扰能力强、发射距离远、自动组网等优点。

Device for wireless signal transmission of underground instrument

The utility model discloses a wireless signal transmission device suitable for underground instruments, which relates to the technical field of wireless data acquisition. Including the data processing server, a plurality of data collector, a plurality of repeater and a plurality of measuring instruments, each data collector for meter data acquisition corresponding, and the data will be collected by the strongest signal repeater and the data processing server connected to the wireless communication interface; data acquisition system including MBUS acquisition module, data acquisition unit, LORA radio module, power supply module and microprocessor. The utility model has the advantages of accurate reading, low power consumption, strong penetration and anti-interference ability, far transmitting distance, automatic networking, etc..

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线数据采集
，尤其涉及一种适用于地下仪表无线信号传输的装置。
技术介绍
目前国内地下管廊监测仪表(包括水表、燃气表、热能表、压力表等)由于不易于供电、工作环境恶劣，多采用机械表、人工巡检的模式，存在不能联网监控、反应速度慢、人工巡查成本高的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种适用于地下仪表无线信号传输的装置，该装置具有读数准确、功耗低、穿透及抗干扰能力强、发射距离远、自动组网等优点。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种适用于地下仪表无线信号传输的装置，包括数据处理服务器、若干个数据采集器、若干个中继器和若干个计量仪表，每个数据采集器采集用于采集相对应的计量仪表数据，并将采集的数据通过信号最强的中继器与所述数据处理服务器无线通信交互连接；所述数据采集器包括MBUS采集模块、数据采集单元、LORA无线电模块、电源模块和微处理器，所述微处理器分别与MBUS采集模块、数据采集单元、LORA无线电模块相连，所述MBUS采集模块为MBUS信号调制解调电路，包括光耦隔离电路，光耦隔离电路输出端依次与电平转换电路、推挽功率放大电路、滤波输出电路相连，升压电路的输出端与电平转换电路相连，光耦隔离电路输入端依次与信号解调电路、电流采样电路、输入保护电路相连，所述滤波输出电路及输入保护电路均通过MBUS总线与数据采集单元通信；所述LORA无线电模块包括LORA无线电芯片和射频开关芯片，该LORA无线电芯片通过外围电路与射频开关芯片相连接，该射频开关芯片与射频天线相连接，可实现微处理器对实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能。进一步优化的技术方案为当数据处理服务器向数据采集器发出数据采集信号指令时，数据采集器的微处理器向数据采集单元发送指令信号，信号经过光耦隔离电路进入电平转化电路，电平转化电路在独立升压电路作用下实现总线36V电平的转换，电平转化电路的输出信号经过推挽功率放大电路进行放大，放大后的信号再经过滤波输出电路进行滤波，经过放大滤波后信号进入MBUS总线发送给数据采集单元。进一步优化的技术方案为所述数据采集器还包括时钟控制模块，所述时钟控制模块与微处理器连接，用于周期性控制电源模块的供电。进一步优化的技术方案为所述计量仪表为电表、水表、气燃表、压力表或热能表。进一步优化的技术方案为所述微处理器采用型号为PIC16F690的单片机，所述LORA无线电芯片采用SX1278无线电芯片，所述射频开关芯片采用PE2459射频开关芯片。进一步优化的技术方案为所述电源模块采用锂电池。进一步优化的技术方案为所述LORA无线电模块采用自组网方式构建无线Mesh网络，通过CSMA/CA协议和AODV路由算法与其他LORA无线电模块进行可靠的数据通信。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本技术的数据处理服务器发出数据采集指令后，经中继器被数据采集器的天线接收或直接被数据采集器的天线接收；数据采集器的微处理器通过串口与LORA终端设备连接，实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能，通过对超低功耗微处理器软件编程实现网络自动组网，即采用自组网方式构建无线Mesh网络，通过CSMA/CA协议和AODV路由算法与其他LORA无线电模块进行可靠的数据通信；传输数据时通过比较每个路径经过的中继器数量,筛选出中继器数量最少的那条路径作为最佳路径并保存在微处理器内部FLASH,下次再传输数据时直接先用之前的最佳路径.当原有传输路径传输失败时重新选择其它路径,并筛选出中继数量最少的那条最佳路径；信号最强中继器的选择是通过每个中继器的RSSI值来判断无线信号的强度，并将其进行从强到弱进行排序，在数据传输时选择信号最强的中继进行数据传输，也就是选择最优路径进行传输；同时本技术通过始终控制模块的设置，将电源的供电模式设置成周期性唤醒模式，实现低功耗工作模式，采用1.5S休眠,2.1mS工作,1.5S休眠,2.1mS如此周期性唤醒,使得平均工作电流为21uA，延长锂电池的使用时间；MBUS采集模块的设置可使数据采集器在3.3V的工作电压下与MBUS仪表可靠的通讯，通过MBUS转换电路将3.3V的低压转换为MBUS电路需要的36V高压，保证总线能够驱动足够多的仪表。附图说明图1是本技术结构框图；图2是本技术数据采集器的结构框图；图3是本技术MBUS信号调制解调电路示意图；图4是本技术的LORA无线电模块的电路图；图5是本技术的工作流程图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1、图2和图3所示，本技术公开了一种适用于地下仪表无线信号传输的装置，包括数据处理服务器、若干个数据采集器、若干个中继器和若干个计量仪表，每个数据采集器采集用于采集相对应的计量仪表数据，并将采集的数据通过信号最强的中继器与所述数据处理服务器无线通信交互连接；所述数据采集器包括MBUS采集模块、数据采集单元、LORA无线电模块、电源模块和微处理器，所述微处理器分别与MBUS采集模块、数据采集单元、LORA无线电模块相连，所述MBUS采集模块为MBUS信号调制解调电路，包括光耦隔离电路，光耦隔离电路输出端依次与电平转换电路、推挽功率放大电路、滤波输出电路相连，升压电路的输出端与电平转换电路相连，光耦隔离电路输入端依次与信号解调电路、电流采样电路、输入保护电路相连，所述滤波输出电路及输入保护电路均通过MBUS总线与数据采集单元通信；所述LORA无线电模块包括LORA无线电芯片和射频开关芯片，该LORA无线电芯片通过外围电路与射频开关芯片相连接，该射频开关芯片与射频天线相连接，可实现微处理器对实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能。当数据处理服务器向数据采集器发出数据采集信号指令时，数据采集器的微处理器向数据采集单元发送指令信号，信号经过光耦隔离电路进入电平转化电路，电平转化电路在独立升压电路作用下实现总线36V电平的转换，电平转化电路的输出信号经过推挽功率放大电路进行放大，放大后的信号再经过滤波输出电路进行滤波，经过放大滤波后信号进入MBUS总线发送给数据采集单元。所述数据采集器还包括时钟控制模块，所述时钟控制模块与微处理器连接，用于周期性控制电源模块的供电，采用1.5S休眠,2.1mS工作,1.5S休眠,2.1mS工作的周期性唤醒模式,使得平均工作电流为21uA，延长锂电池的使用时间。进一步优化的实施例为所述计量仪表为电表、水表、气燃表、压力表或热能表。如图4所示，进一步优化的实施例为所述微处理器采用型号为PIC16F690的单片机，所述LORA无线电芯片采用SX1278无线电芯片，所述射频开关芯片采用PE2459射频开关芯片；SX1278的第1，27，28脚与PE2459射频开关芯片相连接，以此接收无线信号；SX1278的第16，17，18，19本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于地下仪表无线信号传输的装置，其特征在于：包括数据处理服务器、若干个数据采集器、若干个中继器和若干个计量仪表，每个数据采集器采集用于采集相对应的计量仪表数据，并将采集的数据通过信号最强的中继器与所述数据处理服务器无线通信交互连接；所述数据采集器包括MBUS采集模块、数据采集单元、LORA无线电模块、电源模块和微处理器，所述微处理器分别与MBUS采集模块、数据采集单元、LORA无线电模块相连，所述MBUS采集模块为MBUS信号调制解调电路，包括光耦隔离电路，光耦隔离电路输出端依次与电平转换电路、推挽功率放大电路、滤波输出电路相连，升压电路的输出端与电平转换电路相连，光耦隔离电路输入端依次与信号解调电路、电流采样电路、输入保护电路相连，所述滤波输出电路及输入保护电路均通过MBUS总线与数据采集单元通信；所述LORA无线电模块包括LORA无线电芯片和射频开关芯片，该LORA无线电芯片通过外围电路与射频开关芯片相连接，该射频开关芯片与射频天线相连接，可实现微处理器对实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能。

【技术特征摘要】
1.一种适用于地下仪表无线信号传输的装置，其特征在于：包括数据处理服务器、若干个数据采集器、若干个中继器和若干个计量仪表，每个数据采集器采集用于采集相对应的计量仪表数据，并将采集的数据通过信号最强的中继器与所述数据处理服务器无线通信交互连接；所述数据采集器包括MBUS采集模块、数据采集单元、LORA无线电模块、电源模块和微处理器，所述微处理器分别与MBUS采集模块、数据采集单元、LORA无线电模块相连，所述MBUS采集模块为MBUS信号调制解调电路，包括光耦隔离电路，光耦隔离电路输出端依次与电平转换电路、推挽功率放大电路、滤波输出电路相连，升压电路的输出端与电平转换电路相连，光耦隔离电路输入端依次与信号解调电路、电流采样电路、输入保护电路相连，所述滤波输出电路及输入保护电路均通过MBUS总线与数据采集单元通信；所述LORA无线电模块包括LORA无线电芯片和射频开关芯片，该LORA无线电芯片通过外围电路与射频开关芯片相连接，该射频开关芯片与射频天线相连接，可实现微处理器对实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能。2.根据权利要求1所述的一种适用于地下仪表无线信号传输的装置，其特征在于：当数据处理服务器向数据采集器发出数据采集信号指令时，数据采集器的微处理器向...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑华章，朱晓，郑有为，韦长兴，邓锦峰，
申请(专利权)人：深圳汉光电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44