一种快速入网机制的LoRaWAN电能表及入网方法技术

一种快速入网机制的LoRaWAN电能表及入网方法，涉及电力设备技术领域，包括单片机、电流采样模块、电压采样模块、存储器、电源模块以及LoRaWAN通讯模块；电能表的单片机采集通讯地址的后三位，计算延时供电入网的周期时间；单片机对其计算的周期时间进行自减运算，直至结果等于零时，单片机对LoRaWAN通讯模块供电入网；多个电能表时，各电能表的周期时间相互错开；当多个电能表的上电时间达到所有电能表的最大周期时间时，如果某个电能表的LoRaWAN通讯模块没有入网，该电能表自身的LoRaWAN通讯模块断开供电，重新上电入网。本发明专利技术在多个LoRaWAN电能表入网时，能够分时分组，防止冲突，保证多个LoRaWAN电能表快速高效入网。

A LoRaWAN watt-hour meter with fast access mechanism and its access method

【技术实现步骤摘要】
一种快速入网机制的LoRaWAN电能表及入网方法
本专利技术涉及电力设备
，具体为一种快速入网机制的LoRaWAN电能表及入网方法。
技术介绍
近年来，随着网络技术的发展，LoRaWAN因为有着独特的优势而被广泛应用。LoRaWAN设备覆盖范围，在开放区域能与最远15公里范围的网关进行通信，在城市中可以与长达5公里的网关进行通信，覆盖范围还能够延伸到室内，甚至到达地下室；同时LoRaWAN还具有低功耗，低成本以及网络通讯良好等优点。电能表作为LoRaWAN技术应用的具体场景之一，除了完成基本的计量工作外，最主要的是将电能表的数据进行快捷高效的传输，尤其是偏远地区、空间比较狭小以及布点分散的地方。但是由于一个台区的电能表台数往往成百上千台，并且使用时同时上电，这就给LoRaWAN电能表入网造成了竞争拥堵现象，LoRaWAN电能表在短时间内入网变得很困难，甚至根本入不了网而无法正常通讯。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种快速入网机制的LoRaWAN电能表及入网方法，在多个LoRaWAN电能表入网时，能够分时分组，防止冲突，保证多个LoRaWAN电能表快速高效入网。为达到以上目的，采用一种快速入网机制的LoRaWAN电能表，包括单片机，与所述单片机相连的电流采样模块、电压采样模块、存储器以及电源模块；所述电流采样模块和电压采样模块分别用于采样电流信号和电压信号，并经过单片机传输至所述存储器，其特征在于：所述电能表还包含有LoRaWAN通讯模块，所述单片机读取电能表通讯地址的后三位，并根据通讯地址的后三位计算LoRaWAN通讯模块延时供电入网的周期时间；所述单片机对其计算的周期时间进行自减运算，直至结果等于零时，所述单片机对LoRaWAN通讯模块供电入网；多个电能表时，各电能表的周期时间相互错开；当多个电能表的入网时间达到所有电能表的最大周期时间时，如果某个电能表的LoRaWAN通讯模块没有入网，断开对LoRaWAN通讯模块的供电，重新计算该电能表的周期时间，再进行自减运算后供电入网。优选的，所述电能表包含两个LED指示灯，其中一个在电能表有负载输出时闪烁，另一个在LoRaWAN通讯模块成功入网后点亮。优选的，所述电能表还包含继电器和跳闸指示灯；所述继电器处于常闭状态，当电能表过载时，继电器断开，跳闸指示灯常亮。优选的，所述电流采样模块和电压采样模块将采样到的电流信号和电压信号分别经过数字处理后，转换为脉冲频率信号，并发送给单片机；单片机根据脉冲频率信号进行电量叠加计算并存储在存储器中。优选的，所述电能表的电源模块、电压采样模块、电流采样模块、单片机、存储器、LoRaWAN通讯模块以及三个指示灯均集成在一块PCB电路板上。一种基于权利要求1的LoRaWAN电能表快速入网方法，步骤如下：多个电能表同时上电，每个电能表的单片机均读取其所在电能表的后三位通讯地址；其中，个位A0、十位A1和百位A2；每个电能表的单片机计算各自LoRaWAN通讯模块延时供电入网的周期时间T，T＝A0*m+A1*n+A2，单位为秒；其中，m为正常情况下电能表入网所需最大时间，n为设定的常数，用于差异化不同电能表的周期时间；每个电能表的单片机对自身的T值进行自减运算，直至T等于零，单片机对LoRaWAN通讯模块进行供电入网；当入网时间达到所有电能表中T的最大值时，如果某个电能表的LoRaWAN通讯模块没有入网，断开对LoRaWAN通讯模块的供电，重新计算该电能表的T，再进行自减运算后供电入网。优选的，所述电能表包含两个LED指示灯，其中一个用于在电能表有负载输出时闪烁，另一个在LoRaWAN通讯模块成功入网后点亮。优选的，根据任意两个通讯地址相邻的电能表的T值之差等于m，设定n值。优选的，m取值10，常数n取值100；所述A0、A1和A2的取值范围均为0～9，且均为整数；所述T值取值范围为0～999。优选的，入网之后，每个电能表将相关用电数据打包为数据帧，定时主动上传至网关。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术的电能表还包含有LoRaWAN通讯模块，单片机读取电能表的后三位通讯地址，并根据通讯地址的后三位计算LoRaWAN通讯模块的延时供电入网的周期时间；当多个电能表上电时，每个电能表的单片机对各自的周期时间进行自减运算，直至结果等于零，单片机对LoRaWAN通讯模块供电入网；该LoRaWAN通讯模块运算电能表的后三位通讯地址，将多个电能表分为多组且将不同通讯地址的入网时间全部错开，使得多个电能表的LoRaWAN通讯模块的入网分时分组且防冲突，达到了快速入网的目的，保证了LoRaWAN模块能快速高效入网。2、本专利技术的LoRaWAN通讯模块相互连通，且参照所有电能表的最大周期时间进行观测；当多个电能表的上电时间达到所有电能表的最大周期时间时，如果某个电能表的LoRaWAN通讯模块没有入网，该电能表断开对自身LoRaWAN通讯模块的供电；重新计算该电能表的周期时间，再进行自减运算后供电入网；如此多轮入网进一步地防止了电能表台数较多时，电能表相互之间的冲突。3、本专利技术的LoRaWAN通讯模块采用主动上传模式将用户比较关心的数据定时主动上传到网关；替换了传统的被动读取的方式，解决了数据传输过程中的不稳定性，时效性低和数据被动招读失败率高的问题；同时，该主动上传的方式实时性高，丢包率小，数据更新及时，方便用户快速了解电能表用电情况。4、本专利技术的LoRaWAN电能表，结构简单，可以在原有电能表的基础上增加LoRaWAN通讯模块，无需对电能表的原有结构进行大的改动，装配简单，易于普及，通用性好，具有较高的经济价值。附图说明图1为本专利技术实施例的电能表部件组成示意图。图2为本专利技术实施例的继电器的驱动电路示意图。图3为本专利技术实施例的LoRaWAN通信模块的接口电路示意图。图4为本专利技术实施例的LoRaWAN通信模块的供电电路示意图。图5为本专利技术实施例的入网方法流程图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，一种快速入网机制的LoRaWAN电能表，包括单片机、电源模块、电流采样模块、电压采样模块和存储器；电源模块用于给电能表供电；电流采样模块和电压采样模块分别用于采样电流信号和电压信号，并经过单片机传输至存储器。上述LoRaWAN电能表还包含有LoRaWAN通讯模块，单片机采集通讯地址的后三位，并根据通讯地址的后三位计算延时供电入网的周期时间。单片机对其计算的周期时间进行自减运算，直至结果等于零时，单片机对LoRaWAN通讯模块供电入网。当多个电能表存在时，各电能表的周期时间相互错开。并且，当多个电能表的上电时间达到所有电能表的最大周期时间时，如果某个电能表的LoRaWAN通讯模块没有入网，该电能表断开对自身LoRaWAN通讯模块的供电，等待该电能表的周期时间后，重新上电。因此，由多个电能表不同的后三位通讯地址，计算出不同的延时供电入网的周期时间；而自减运算至结果等于零所需时间与周期时间相同，如此达到了分时分组的效果，保证了各个电能表井然有序的先后入网。同时，当入网冲突时，先断开再重新上电，能够有效防止多个电能表入网时相互冲突。优选地，电能表包含两个LED指示灯，其中一个用于在电能表有负载输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速入网机制的LoRaWAN电能表，包括单片机，与所述单片机相连的电流采样模块、电压采样模块、存储器以及电源模块；所述电流采样模块和电压采样模块分别用于采样电流信号和电压信号，并经过单片机传输至所述存储器，其特征在于：所述电能表还包含有LoRaWAN通讯模块，所述单片机读取电能表通讯地址的后三位，并根据通讯地址的后三位计算LoRaWAN通讯模块延时供电入网的周期时间；所述单片机对其计算的周期时间进行自减运算，直至结果等于零时，所述单片机对LoRaWAN通讯模块供电入网；多个电能表时，各电能表的周期时间相互错开；当多个电能表的入网时间达到所有电能表的最大周期时间时，如果某个电能表的LoRaWAN通讯模块没有入网，断开对LoRaWAN通讯模块的供电，重新计算该电能表的周期时间，再进行自减运算后供电入网。

【技术特征摘要】
1.一种快速入网机制的LoRaWAN电能表，包括单片机，与所述单片机相连的电流采样模块、电压采样模块、存储器以及电源模块；所述电流采样模块和电压采样模块分别用于采样电流信号和电压信号，并经过单片机传输至所述存储器，其特征在于：所述电能表还包含有LoRaWAN通讯模块，所述单片机读取电能表通讯地址的后三位，并根据通讯地址的后三位计算LoRaWAN通讯模块延时供电入网的周期时间；所述单片机对其计算的周期时间进行自减运算，直至结果等于零时，所述单片机对LoRaWAN通讯模块供电入网；多个电能表时，各电能表的周期时间相互错开；当多个电能表的入网时间达到所有电能表的最大周期时间时，如果某个电能表的LoRaWAN通讯模块没有入网，断开对LoRaWAN通讯模块的供电，重新计算该电能表的周期时间，再进行自减运算后供电入网。2.如权利要求1所述的一种快速入网机制的LoRaWAN电能表，其特征在于：所述电能表包含两个LED指示灯，其中一个在电能表有负载输出时闪烁，另一个在LoRaWAN通讯模块成功入网后点亮。3.如权利要求2所述的一种快速入网机制的LoRaWAN电能表，其特征在于：所述电能表还包含继电器和跳闸指示灯；所述继电器处于常闭状态，当电能表过载时，继电器断开，跳闸指示灯常亮。4.如权利要求2所述的一种快速入网机制的LoRaWAN电能表，其特征在于：所述电流采样模块和电压采样模块将采样到的电流信号和电压信号分别经过数字处理后，转换为脉冲频率信号，并发送给单片机；单片机根据脉冲频率信号进行电量叠加计算并存储在存储器中。5.如权利要求3所述的一种快速入网机制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良红，徐晨，刘金刚，丁建辉，汪伟，付刚，
申请(专利权)人：武汉阿迪克电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42