一种基于LORA通信的水表表计制造技术

本发明专利技术公开了一种基于LORA通信的水表表计，其特征在于，MCU控制模块与SX1278模块通过SPI接口连接，通过SPI接口协议控制SX1278模块里面的寄存器来控制无线通信；当处于接收数据时，SX1278模块与接收电路、模拟开关和天线相连构成系统无线接收链路；当处于发送数据时，SX1278模块与发射电路、模拟开关和天线相连构成系统无线发送链路；干簧管检测模块用于计量用户用水量；串口用于调试系统与查看系统信息；门控制模块用于水表阀门的通断；MCU控制模块与SX1278模块有五种工作方式，分别是睡眠模式、待机模式、CAD模式、接收模式、和发送模式。本发明专利技术长距离通信，可靠性高，成本低，超低功耗，易维护的远程水表抄表装置，并且3.6V 3000 mAh的锂电池供电可连续工作10年。 1

A water meter meter based on LORA communication

The invention discloses a water meter meter based on LORA communication. The feature is that the MCU control module and the SX1278 module are connected by the SPI interface and control the wireless communication by the SPI interface protocol. When the data is received, the SX1278 module is connected to the receiving circuit, analog switch and antenna. A system wireless receiving link; when the data is sent, the SX1278 module is connected with the transmitting circuit, analog switch and antenna to form a wireless transmission link; the reed detection module is used to measure the user's water consumption; the serial port is used to debug the system and view the system information; the gate control module is used for the valve opening and breaking of the water meter; the MCU control is used. The module and SX1278 module have five working modes: sleep mode, standby mode, CAD mode, receiving mode and sending mode. The invention has long distance communication, high reliability, low cost, ultra-low power consumption, easy maintenance and long distance meter meter reading device, and the lithium battery power supply of 3.6V 3000 mAh can work continuously for 10 years. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于LORA通信的水表表计
本专利技术属于自动化仪表
，涉及LORA通信的水表抄表系统，该装置尤其适合对水表进行长距离远程抄表。
技术介绍
随着城市的快速发展以及人口的大规模迁移，城市高层住宅规模越来越大，水表的数量急剧增加，人工抄表的难度也越来越大，人工抄表如何对庞大且分散的水表进行及时、准确、有效的抄表，已经成为水企管理部门迫切需要解决的问题。现提出一种基于LORA的远程水表抄表系统，该系统主要有表体，集中器组成，其中表体为系统的核心部分。在通常情况下，表体自身通过用户用水量进行数据采集，并没有实现远距离传输功能，需要人工抄读数据。现有技术中有大量关于解决此类问题的专利申请，如：CN201320535446.5《远程抄表系统》，包括基表、干簧管传感器、单片机、驱动模块、电磁阀、GSM通信模块、集中器和上位机，所述干簧管传感器设置在基表上，干簧管传感器、驱动模块、GSM通信模块均与单片机连接，驱动模块与电磁阀连接，GSM通信模块通过GSM网络与集中器连接，集中器通过网络与上位机通信；本专利技术设置干簧管传感器用于检测水流量信号，将水流量信号发送给单片机，单片机通过GSM通信模块将用水量发送给集中器，由集中器采集后发送给上位机，实现了水表的远程智能抄表，避免了人工上门抄表的不便。CN201510618111.3《一种智能水表抄表系统》，该抄表系统包括多个抄表单元以及与所述多个抄表单元无线连接的抄表监控中心；每个所述抄表单元包括多个智能水表在及一个抄表器；所述抄表器对应连接多个所述智能水表，所述抄表器通过通信网络连接接收集中器，所述接收集中器连接所述抄表监控中心；所述抄表监控中心包括有监控主机以及数据显示屏，所述监控主机连接所述数据显示屏，所述监控主机并通过无线网络连接用户的智能移动终端。CN201610321691.4《水表远程抄表系统》，包括远传水表、数据采集器、数据集中器、远程管理服务器以及用户终端设备；数据采集器与远传水表连接采集水表的数值，数据采集器通过总线方式连接到数据集中器；数据集中器通过GPRS网络或者CDMA移动通信网络连接到远程管理服务器，远程管理服务器通过WIFI或者GSM短信模块连接到用户终端设备。通过上述方式，本专利技术能够方便用户及时了解自己的用水量，及时购水避免停水。鉴于现有技术在通信距离，功耗，可靠性等方面还存在不足，本专利技术在在线检测与计量，通信距离远，低功耗，可靠性高等技术点进行了创新，主要在于确保表体与集中器之间的通信，实现水表数据的采集与检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对基于LORA的远程水表抄表系统，对于面对远距离抄表及水表长时间使用时存在通信距离不足和使用寿命不长等问题。专利技术了一种可利用LORA通信技术和低功耗设计模式相结合的方式，增加水表表体的通信距离和使用寿命的水表抄表装置。本专利技术由两大部分构成，一部分是以MCU控制模块为中心的硬件平台；另一部分是以上位机软件为中心的软件平台，两个平台之间彼此独立，又密切联系。上位机软件平台可以通过无线通信模块对表体远程管理，硬件平台可以通过无线通信方式将水表表体的状态上报至上位机。一种基于LORA通信的水表表计，它包括MCU(微控制单元MicrocontrollerUnit)控制模块、SX1278模块(一款采用LORA技术由SEMTECH公司生产的一款芯片)、接收电路、发射电路、模拟开关，干簧管检测模块，掉电检测模块，阀门控制模块：MCU控制模块与SX1278模块通过SPI接口连接，通过SPI(串行外设接口SerialPeripheralInterface)接口协议控制SX1278模块里面的寄存器来控制无线通信；当处于接收数据时，SX1278模块与接收电路、模拟开关和天线相连构成系统无线接收链路；当处于发送数据时，SX1278模块与发射电路、模拟开关和天线相连构成系统无线发送链路；干簧管检测模块用于计量用户用水量；串口用于调试系统与查看系统信息；门控制模块用于水表阀门的通断；MCU控制模块与SX1278模块有五种工作方式，分别是睡眠模式、待机模式、CAD(信道活动检测ChannelActivityDetection)模式、接收模式、和发送模式。进一步，上电后MCU控制模块开始执行程序，在完成自身初始化后，首先通过SPI接口对SX1278模块进行初始化，设置包括通信频率、带宽、发射功率及扩频因子在内的参数，然后通过模拟开关将天线和接收电路连接，SX1278模块设置为接收状态并休眠，同时MCU控制模块休眠，在休眠期间，MCU控制模块内部AWU(Automaticwake-up)模块每1秒中断唤醒MCU控制模块，查询SX1278模块是否检测到有效前导码，并检测用户是否用水；若检测到有数据接收时，则立即接收并处理；若检测到用户有用水量，则将用水量进行累加并存储MCU控制模块内部存储器中；接收数据并处理完成后，需要发送数据时，MCU控制模拟开关将天线与发射电路连接，并将SX1278初始化成发射状态，并发射数据，发送完成后系统进入休眠状态。进一步，MCU控制模块内部AWU模块每1秒中断唤醒MCU，在一段时间内，如果没有检测到数据，将转换为5秒进行检测；当接收到数据时并处理发送后，再转换成1秒检测一次，如此反复进行；在转换的过程，接收双发都需要进行前导码切换，以达到收发双方配置匹配，达到最优的功耗值。进一步，通信协议内容分别设置为起始码，水表地址码，控制字，帧序列号，数据长度，校验码和结束码，通过设置控制字的最高位来识别该数据是上行数据还是下行数据，且支持PC端修改SX1278模块通信参数，包括传输频率，扩频因子，带宽和发射功率参数的设置和远程空中升级；SX1278模块进行数据通信时，遵循握手协议，发送数据时，对应的上行传输协议，接收时对应的是下行传输协议。进一步，干簧管检测模块采用的是由两个干簧管组成的传感器，表体中带有一个含有磁铁仪表盘，用户用水通过带动水表转动实现计数功能，两个干簧管连接到MCU控制模块通过不断检测干簧管的状态来判断水表的转动情况，以实现控制。进一步，用户使用水时，水表指针开始转动，磁铁也会随着指针的转动而扫过干簧管，当指针走完一圈，干簧管要顺序经过以下动作:第一干簧管断开、第二干簧管合上、第二干簧管断开、第一干簧管合上；电路与两个干簧管连接，当检测到干簧管经过上述过程中，直到第一干簧管合上后，用户用水量累计数据加一，以实现水流量的计量；根据指针安装的不同位置，加一代表的流量也不同，若安装在0.0lm3处，转动一圈就代表使用了0.1m3；若发生以下过程:第一干簧管断开、第一干簧管合上或者第二干簧管断开、第二干簧管合上，则说明水表发生倒转；首先设计MCU控制模块内部定时器中断时间间隔，每隔一段时间间隔进入一次中断进行干簧管检测，并将检测的数据进行存储；进入中断后，先检测干簧管状态，判断水表的旋转方向，若当前方向为正转，则计数进行累加，当累加到五次时，才确认为正转累计数据加一，并将累计数据和旋转方向存储。进一步，在休眠期间，MCU控制模块内部定时器每隔一段时间中断唤醒CPU检测空中是否有数据，若检测到有效数据时，则检测是否为68H开头16H的数据帧，判断是否与本地地址匹配，之后进入接收状态，并将接收到的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种基于LORA通信的水表表计，它包括MCU（微控制单元Microcontroller Unit）控

【技术特征摘要】
1.一种基于LORA通信的水表表计，它包括MCU（微控制单元MicrocontrollerUnit）控制模块、SX1278模块(一款采用LORA技术由SEMTECH公司生产的一款芯片)、接收电路、发射电路、模拟开关，干簧管检测模块，掉电检测模块，阀门控制模块，其特征在于，MCU控制模块与SX1278模块通过SPI接口连接，通过SPI（串行外设接口SerialPeripheralInterface）接口协议控制SX1278模块里面的寄存器来控制无线通信；当处于接收数据时，SX1278模块与接收电路、模拟开关和天线相连构成系统无线接收链路；当处于发送数据时，SX1278模块与发射电路、模拟开关和天线相连构成系统无线发送链路；干簧管检测模块用于计量用户用水量；串口用于调试系统与查看系统信息；门控制模块用于水表阀门的通断；MCU控制模块与SX1278模块有五种工作方式，分别是睡眠模式、待机模式、CAD(信道活动检测ChannelActivityDetection)模式、接收模式、和发送模式。2.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的水表表计，其特征在于，上电后MCU控制模块开始执行程序，在完成自身初始化后，首先通过SPI接口对SX1278模块进行初始化，设置包括通信频率、带宽、发射功率及扩频因子在内的参数，然后通过模拟开关将天线和接收电路连接，SX1278模块设置为接收状态并休眠，同时MCU控制模块休眠，在休眠期间，MCU控制模块内部AWU（Automaticwake-up）模块每1秒中断唤醒MCU控制模块，查询SX1278模块是否检测到有效前导码，并检测用户是否用水；若检测到有数据接收时，则立即接收并处理；若检测到用户有用水量，则将用水量进行累加并存储MCU控制模块内部存储器中；接收数据并处理完成后，需要发送数据时，MCU控制模拟开关将天线与发射电路连接，并将SX1278初始化成发射状态，并发射数据，发送完成后系统进入休眠状态。3.根据权利要求2所述的一种基于LORA通信的水表表计，其特征在于，MCU控制模块内部AWU模块每1秒中断唤醒MCU，在一段时间内，如果没有检测到数据，将转换为5秒进行检测；当接收到数据时并处理发送后，再转换成1秒检测一次，如此反复进行；在转换的过程，接收双发都需要进行前导码切换，以达到收发双方配置匹配，达到最优的功耗值。4.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的水表表计，其特征在于，通信协议内容分别设置为起始码，水表地址码，控制字，帧序列号，数据长度，校验码和结束码，通过设置控制字的最高位来识别该数据是上行数据还是下行数据，且支持PC端修改SX1278模块通信参数，包括传输频率，扩频因子，带宽和发射功率参数的设置和远程空中升级；SX1278模块进行数据通信时，遵循握手协议，发送数据时，对应的上行传输协议，接收时对应的是下行传输协议。5.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的水表表计，其特征在于，干簧管检测模块采用的是由两个干簧管组成的传感器，表体中带有一个含有磁铁仪表盘，用户用水通过带动水表转动实现计数功能，两个干簧管连接到MCU控制模块通过不断检测干簧管的状态来判断水表的转动情况，以实现控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李跃忠，严小强，曾令源，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36