双模物联网水表及其控制方法技术

本发明专利技术公开了双模物联网水表及其控制方法，其中双模物联网水表包括微控单元、电源开关、NB‑IoT模块和LoRa模块；所述的微控单元记录水表管理平台发送的ACK次数；所述的NB‑IoT模块用于计量双模物联网水表的NB信号功率，并发送每天的信号功率平均值给微控单元；所述的微控单元计算设定天数内的NB信号功率平均值，并根据ACK次数和设定天数内信号功率的平均值，通过电源开关控制NB‑IoT模块和LoRa模块的开通和关闭。本发明专利技术采用智能算法，根据物联网水表安装的网络环境，智能地选择当前可用的网络进行数据传输。即使在无NB信号覆盖或NB覆盖信号较弱的环境里，物联网水表的数据也能正常上传。

Dual mode Internet of things water meter and its control method

【技术实现步骤摘要】
双模物联网水表及其控制方法
本专利技术涉及水表
，特别涉及一种双模物联网水表及其控制方法。
技术介绍
在网络传输技术迅猛发展的今天，作为5G范畴的NB-IoT(NarrowBandInternetofThings,窄带物联网)物联网传输技术，在智能物联网水表这个垂直应用领域已蓬勃发展。现有的智能物联网水表大都是基于NB-IoT基站的单模NB-IoT物联网水表。智能物联网水表的安装位置都比较分散，并且安装在地下表井里居多。由于受到安装空间的限制和水表环境的影响，使物联网水表的NB-IoT信号传输受到非常大的影响。一旦基站信号覆盖不到或覆盖信号弱，将会导致NB物联网水表无法联网的问题。并且鉴于NB网络的部署成本和私人无法安装放大器的原因，导致无法解决这些智能物联网水表因信号覆盖无法联网的问题，限制了NB网络的部署，无法做到真正的全场景应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双模物联网水表及其控制方法，可以解决现有技术中因NB-IoT信号无法覆盖或覆盖信号弱导致的物联网水表无法联网的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供一种双模物联网水表的控制方法，包括以下步骤：步骤S1、双模物联网水表的NB-IoT模块检测NB信号功率，并发送每天的NB信号功率平均值给双模物联网水表的微控单元；步骤S2、微控单元计算设定天数内的NB信号功率平均值，当设定天数内的NB信号功率平均值≥功率阈值时，打开NB上报通道，通过NB上报通道上传报文给水表管理平台；否则，激活双模工作模式，转至步骤S3；步骤S3、微控单元记录水表管理平台发送的ACK次数，当设定天数内ACK次数为0时，激活LoRa上报通道，通过LoRa上报通道上传报文给水表管理平台，同时关闭NB上报通道。进一步的，当双模物联网水表工作在NB上报通道的单模工作模式下时，每天在设定的时间段内打开LoRa上报通道，接收临近的其他双模物联网水表的中继请求。进一步的，所述的激活LoRa上报通道，通过LoRa上报通道上传报文给水表管理平台具体包括：步骤S301、当双模物联网水表激活LoRa上报通道后，每天在设定的时段里，用公共上行信道发射带唤醒导言的请求连接命令帧；步骤S302、当处于NB信号覆盖环境里的其他水表接收到所述请求连接命令帧后,返回ACK给发送请求连接命令帧的水表,同时携带下次通信的信道号、自身的IMEI和双向通信的上下行信号强度；步骤S303、发送请求连接命令帧的水表接受前n条ACK后关闭接收状态，并会根据ACK携带的双向通信上下行信号强度来选择信号最优的水表作为中继表；步骤S304、发送请求连接命令帧的水表用公共上行信道发送数据帧到其选择的中继表，并通过所述中继表上报数据到水表管理平台。进一步的，所述的步骤S2中设定天数为5天。进一步的，所述的步骤S2中功率阈值为-120dBm。进一步的，选择信号最优的水表作为中继表的标准为：ACK携带的上行信号功率≥-95dBm。进一步的，如果上行信号≥-95dBm的水表不止一个，则选择上行信号功率最大的一个作为中继表。第二方面，本专利技术提供一种双模物联网水表，包括微控单元、电源开关、NB-IoT模块和LoRa模块；所述的微控单元记录水表管理平台发送的ACK次数；所述的NB-IoT模块用于计量双模物联网水表的NB信号功率，并发送每天的信号功率平均值给微控单元；所述的微控单元计算设定天数内的NB信号功率平均值，并根据ACK次数和设定天数内信号功率的平均值，通过电源开关控制NB-IoT模块和LoRa模块的开通和关闭。本专利技术的双模物联网水表能够支持两种无线网络，一种是基于NB-IoT公网，另一种是基于LoRa(LongRangeRadio，远距离无线电，是一种低功耗局域网无线标准，在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一。)的私有网络，并结合微控单元MCU强大的运算能力，采用智能算法，根据物联网水表安装的网络环境，智能地选择当前可用的网络进行数据传输。即使在无NB信号覆盖或NB覆盖信号较弱的环境里，物联网水表的数据也能正常上传。附图说明图1为本专利技术的双模物联网水表的电路结构框架示意图；图2为本专利技术的双模物联网水表的控制方法的步骤示意图。具体实施方式下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。本专利技术的双模物联网水表，如图1所示，包括微控单元MCU、电源开关、NB-IoT模块和LoRa模块。其中：微控单元MCU记录水表管理平台发送的ACK次数，NB-IoT模块用于计量双模物联网水表的NB信号功率(signalpower)，并发送每天的信号功率平均值给微控单元MCU。NB信号指窄带物联网的网络信号。微控单元MCU计算出设定天数(比如5天之内)内的NB信号功率平均值，并根据ACK次数和设定天数内信号功率的平均值，通过电源开关控制NB-IoT模块和LoRa模块的开通和关闭。ACK的全称为Acknowledgecharacter，即确认字符，表示接收到的字符无错误。在本专利技术中，水表管理平台对每个水表上报的报文进行检查，若未发现错误，便向水表发出确认回答ACK，表明报文已被正确接收，并准备好接收下一份报文。微控单元MCU记录水表管理平台发送的ACK次数，水表每接收一次ACK，ACK次数就加一。本专利技术的双模物联网水表的工作原理如下：电压检测单元检测水表的工作电压，当电压低于设定值时，发送欠压报警给水表管理平台。脉冲计量单元为水表的功能单元，计量用水量的大小。NB-IoT模块和LoRa模块分别工作在不同的网络模式下，将脉冲计量单元计量得到的数据报文发送给水表管理平台。NB-IoT模块计量每天的NB信号功率平均值，并以天为单位发送给MCU。MCU计算5天内的NB信号功率平均值，如果5天内的NB信号功率平均值≥-120dBm，认为NB信号覆盖能力较强。此时打开NB上报通道，切换为单模工作模式，通过NB-IoT模块上传报文给水表管理平台。同时，MCU通过电源开关切断LoRa模块的电源，关闭LoRa模块，关闭NB上报通道。如果5天内的NB信号功率平均值＜-120dBm，即认为NB信号覆盖能力较弱，即激活双模工作模式。当NB超过5天无法和基站建立连接时(5天内水表收到的ACK次数为0)，激活LoRa上报通道，由LoR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双模物联网水表的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1、双模物联网水表的NB-IoT模块检测NB信号功率，并发送每天的NB信号功率平均值给双模物联网水表的微控单元；/n步骤S2、微控单元计算设定天数内的NB信号功率平均值，当设定天数内的NB信号功率平均值≥功率阈值时，打开NB上报通道，通过NB上报通道上传报文给水表管理平台；否则，激活双模工作模式，转至步骤S3；/n步骤S3、微控单元记录水表管理平台发送的ACK次数，当设定天数内ACK次数为0时，激活LoRa上报通道，通过LoRa上报通道上传报文给水表管理平台，同时关闭NB上报通道。/n

【技术特征摘要】
1.双模物联网水表的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、双模物联网水表的NB-IoT模块检测NB信号功率，并发送每天的NB信号功率平均值给双模物联网水表的微控单元；
步骤S2、微控单元计算设定天数内的NB信号功率平均值，当设定天数内的NB信号功率平均值≥功率阈值时，打开NB上报通道，通过NB上报通道上传报文给水表管理平台；否则，激活双模工作模式，转至步骤S3；
步骤S3、微控单元记录水表管理平台发送的ACK次数，当设定天数内ACK次数为0时，激活LoRa上报通道，通过LoRa上报通道上传报文给水表管理平台，同时关闭NB上报通道。


2.根据权利要求1所述的双模物联网水表的控制方法，其特征在于，当双模物联网水表工作在NB上报通道的单模工作模式下时，每天在设定的时间段内打开LoRa上报通道，接收临近的其他双模物联网水表的中继请求。


3.根据权利要求1所述的双模物联网水表的控制方法，其特征在于，所述的激活LoRa上报通道，通过LoRa上报通道上传报文给水表管理平台具体包括：
步骤S301、当双模物联网水表激活LoRa上报通道后，每天在设定的时段里，用公共上行信道发射带唤醒导言的请求连接命令帧；
步骤S302、当处于NB信号覆盖环境里的其他水表接收到所述请求连接命令帧后,返回ACK给发送请求连接命令帧的水表,同时携带下次通信的信道号、自身的IMEI和双向通信的上下行信号强度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉太，
申请(专利权)人：上海桑锐电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31