一种用于智能燃气表的窄带NB-IOT通讯模组及其使用方法技术

本发明专利技术提供一种利用NB‑IOT调制解调器内部的多个ARM构成的MCU中的一个ARM核定义为智能燃表ARM,通过利用NB‑IOT调制解调器内部的一个ARM核实现了对智能燃气表的计量，通讯控制。且本发明专利技术是一种将燃气表机械计数器、脉冲计数模块及程序、IC卡取读模块及程序、可拓展接口及程序、阀门控制模块、阶梯气价计费模块、燃气使用安全智能模块、燃气报警器接信息处理模块、窃气报警模块组成、数据通讯协议模块及程序与NB‑IOT通讯功能集成到一个芯片的燃气表专用模组，本发明专利技术原理清晰，具有使用方便，功耗低，体积小，可靠性较高等优点，对于智能燃气表领域都具有较强的实用意义。对于以往NB模块构成的物联网智能燃气表存在的成本高、覆盖面少、连接数少等问题做出了改善。

【技术实现步骤摘要】
一种用于智能燃气表的窄带NB-IOT通讯模组及其使用方法
本专利技术涉及一种燃气表模组，特别是涉及一种用于智能燃气表的窄带NB-IOT通讯模组及其使用方法。
技术介绍
2016年3GPP会议制定了NB-IOT的行业标准（R13一部分），并于2017年推出商用模组，而根据NB-IOT的3GPP协议，传统的物联网传输采用2G网的GPRS技术，由于其发射功率大，功耗大，且链路运算不够高导致其覆盖面积窄，成本高，功耗大，难以满足智能燃气表使用电池供电，运行十年的技术要求。采用物联网NB-IOT通讯技术可以解决以上问题，这是一项新型枝术与产品，而目前国内外使用NB-IOT模块与传统的2G网的GPRS通讯模块的应用方法一样，只是将NB-IOT模块来当做通讯部件来使用，因而只是在智能燃气表的MCU微功耗处理器构成的智能燃气表控制板上附加上NB-IOT通讯模块构成智能燃气表，采用这种方法的智能燃气表除需要NB-IOT模块外，还需要一个MCU智能燃气表控制板来实现计量计费功能、阀门控制功能、防窃用功能、IC卡读写功能、电池电压检测功能、数据存储功能及数据加密功能等，由此带来高成本、结构复杂、高功耗等问题。为了满足物联网智能燃气表，功耗小，成本低的市场需求，需要提供一种将智能燃气表功能与NB-IOT通讯模组集成的新型NB-IOT智能燃气表专用模组。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种利用NB-IOT调制解调器内部的多个ARM构成的MCU中的一个ARM核定义为智能燃表ARM,将燃气计量计费功能模块、阀门控制功能模块、电压检测功能模块、IC卡读写功能功能模块、数据存储功能模块、防窃用功能模块，数据传输功能模块，液晶数据显示模块等，在ARM中实现与NB-IOT调制解调芯片集成在一起，在物联网智能燃气表看来就像一个独立的智能燃气表MCU一样，实现智能燃气表全部功能，并且能够完成NB-IOT通讯功能，智能燃气专用NB-IOT通讯模组无需在NB-IOT通讯模组外附其他MCU，本专利技术解决了现在MCU智能燃气控制板与NB-IOT通讯模组构成的物联网智能燃气表，成本高、结构复杂、功耗大，电池成本高等问题。一种用于智能燃气表的窄带NB-IOT通讯模组及其使用方法，包括:信号功率放大电路、滤波器、双工开关、NB-IOT调制解调器、SIM卡接口模块、定义的智能燃气表ARM、数据存储功能模块、电池电量检测功能模块、燃气表机械计数器数据读出功能模块，脉冲计数功能模块、IC卡取读功能模块、可拓展接口功能模块，阀门控制功能模块、阶梯气价计费功能模块、燃气使用安全监测功能模块、燃气报警器接信息处理功能模块、窃气报警功能模块、液晶数据显示功能模块、数据安全加密解密功能模块等构成。本专利技术的特征在于智能燃气表MCU是由NB-IOT调制解调器的内部的一个ARM核及程序存储器、存储器数组I/O接口等资源构成；本专利技术的特征在于，此智能燃气表的全部功能由NB调制解调器内的ARM上的资源来实现；根据前述特征所述，本专利技术的特征在于，智能燃气表数据传输功能由NB-IOT调制解调器的数据接口、控制接口与NB调制解调器内ARM定义的智能燃气表ARM的一个数据接口一个控制接口，以及通讯协议和程序构成，实现通讯控制与数据传输功能；电压电量检测功能由定义的智能燃气表ARM核中的一个数据接口与电压检测器及电压过低处理程序构成，实现电压检测功能及电池电压掉电处理功能；阀门控制功能，由定义的智能燃气表ARM核中的一个接口定义为阀门驱动接口与阀门驱动器相连，由阀门控制程序实现阀门的开关功能；本专利技术的特征在于，智能燃气表IC卡取读功能模块由定义的智能燃气表ARM存储器中存储在程序存储器的IC卡读写程序和定义的IC卡I/O接口完成对IC卡的读写来实现预付费功能，该功能也可由上述I/O接口相联的NFC芯片及程序实现；本专利技术的特征在于定义的智能燃气表ARM核中的一个I2C接口定义成显示接口与液晶驱动器，液晶显示器相联，在显示驱动程序驱动下用于显示物联网智能燃气表的用气量，预付费金额,阶梯气价,阀门状态，电池容量，NB网络信号强度信息等显示功能；本专利技术的特征在于定义的智能燃气表ARM核中一个I/O接口定义为燃气漏气报警器接口与燃气漏气报警器相联，由燃气漏气报警处理程序一起实现漏气报警功能；本专利技术的特征在于，定义的智能燃气表ARM核存储器存储的窃气处理程序根据燃气脉冲计数接口的状态进行窃气判断实现防窃功能；本专利技术的特征还在于，定义的智能燃气表ARM核中的程序存储器的数据处理传输程序，将累计用气数据，用气流量数据，计量计费数据，阶梯用量阶梯价格数据，预费金额，阀门状态数据，电池容量数据，NB信号强度数据，漏气报警器状态，窃气状态等数据通过数据安全加密解密功能模块对数据进行加密，打包，通过NB调制解调器，按照NB协议进行无线信号调制由功放天线，将数据线无线网络传输到后台，实现表具数据传输功能；本专利技术的特征还在于数据安全加密解密功能模块的加密机制有别于NB调制解调器的数据空口加密安全机制,而是按燃气通讯协议进行加密，该项功能由数据加密算法实现，存储在定义的智能燃气表ARM中；本专利技术的特征还在于定义的智能燃气表ARM核中的存储器存储的数据接收处理程序将NB调制解调器从天线接收的无线网络发来的无线信号进行解调的数据进行解密，解析，实现双向数据通讯及对定义的智能燃气表ARM进行控制，完成智能燃气表的各项功能；模块上电后由NB-LOT芯片上的ARM芯片完成NB调制解调器的初始化，处于NB调制解调器的就绪状态，并且模块上电后定义智能燃气表ARM首先执行初始化程序，分别包括数据存储功能模块初始化、电池电量检测功能模块初始化、燃气表机械计数器功能模块初始化、IC卡读取功能模块初始化、燃气使用安全监测功能模块初始化，燃气报警器接信息处理功能模块初始化，液晶模块初始化。初始化程序执行完毕后执行系统时钟配置程序，经过系统时钟配置完成内部需要时钟功能、端口初始化完成各个功能所需端口配置、看门狗定时器定时设置、外部存储器初始化及读取参数。之后单片机进入开启全局中断低功耗状态等待中断唤醒，程序进入到事件数组判断循环中，当发生中断时程序跳出循环进入中断判断程序，做出判断后程序会根据中断的具体内容分别对数据上传、欠压报警、窃器报警、漏气报警、开关阀门等功能的事件标志位进行更改，更改之后跳出中断根据标志位进行相关的事件操作。单片机被中断唤醒时首先判断中断类型，如果是外部中断再通过判断具体哪个端口引发中断，来设置相关功能的事件标志位，跳出中断后主函数会根据标志位完成对应事件功能。通过外部中断触发的功能主要有电池电量检测功能、燃气表机械计数器功能，脉冲计数功能、IC卡读取功能、燃气使用安全监测功能、窃气报警功能。当程序发生定时器中断时，会根据一定时间间隔来执行相关功能，比较中断时刻的时间是否与预设功能时间相同，如果相同则设置相关功能的事件标志位，跳出中断后主函数会根据标志位完成对应事件功能。当时间达到预设的上传时间时，NB-IOT调制解调器上电，并执行初始化程序，智能燃气表ARM核会接着通讯协议通过NB调制解调器上传一条数据给云端后台。如果程序检测出欠压、窃气、漏气等异常现象时，程序会进行报警并通过NB-IOT调制解调模块上传一条数据提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术的特征在于智能燃气表MCU是由NB‑IOT调制解调器的内部的一个ARM核及程序存储器、存储器数组I/O接口等资源构成。

【技术特征摘要】
1.本发明的特征在于智能燃气表MCU是由NB-IOT调制解调器的内部的一个ARM核及程序存储器、存储器数组I/O接口等资源构成。2.本发明的特征在于，此智能燃气表的全部功能由NB调制解调器内的ARM上的资源来实现。3.根据前述特征所述，本发明的特征在于，智能燃气表数据传输功能由NB-IOT调制解调器的数据接口、控制接口与NB调制解调器内ARM定义的智能燃气表ARM的一个数据接口一个控制接口，以及通讯协议和程序构成，实现通讯控制与数据传输功能；电压电量检测功能由定义的智能燃气表ARM核中的一个数据接口与电压检测器及电压过低处理程序构成，实现电压检测功能及电池电压掉电处理功能；阀门控制功能，由定义的智能燃气表ARM核中的一个接口定义为阀门驱动接口与阀门驱动器相连，由阀门控制程序实现阀门的开关功能。4.本发明的特征在于，智能燃气表IC卡取读功能模块由定义的智能燃气表ARM存储器中存储在程序存储器的IC卡读写程序和定义的IC卡I/O接口完成对IC卡的读写来实现预付费功能，该功能也可由上述I/O接口相联的NFC芯片及程序实现。5.本发明的特征在于定义的智能燃气表ARM核中的一个I2C接口定义成显示接口与液晶驱动器，液晶显示器相联，在显示驱动程序驱动下用于显示物联网智能燃气表的用气量，预付费金额,阶梯气价,阀门状态，电池容量，NB网络信号强度信息等显示功能。6.本发明的特征在于定义的智能燃气表ARM核中一个I/O接口定义为燃气漏气报警器接口与燃气漏气报警器相联，由燃气漏气报警处理程序一起实现漏气报警功能。7.本发明的特征在于，定义的智能燃气表ARM核存储器存储的窃气处理程序根据燃气脉冲计数接口的状态进行窃气判断实现防窃功能。8.本发明的特征还在于，定义的智能燃气表ARM核中的程序存储器的数据处理传输程序，将累计用气数据，用气流量数据，计量计费数据，阶梯用量阶梯价格数据，预费金额，阀门状态数据，电池容量数据，NB信号强度数据，漏气报警器状态，窃气状态等数据通过数据安全加密解密功能模块对数据进行加密，打包，通过NB调制解调器，按照NB协议进行无线信号调制由功放天线，将数据线无线网络传输到后台，实现表具数据传输功能。9.本发明的特征还在于数据安全加密解密功能模块的加密机制有别于NB调制解调器的数据空口加密安全机制,而是按燃气通讯协议进行加密，该项功能由数据加密算法实现，存储在定义的智能燃气表ARM中。10.本发明的特征还在于定义的智能燃气表ARM核中的存储器存储的数据接收处理程序将NB调制解调器从天线接收的无线网络发来的无线信号进行解调的数据进行解密，解析，实现双向数据通讯及对定义的智能燃气表ARM进行控制，完成智能燃气表...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑孚，郑岩，张玉艳，杨铭，初勇，
申请(专利权)人：辽宁思凯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21