一种基于无线传感器网络的智能远传燃气表制造技术

本发明专利技术涉及无线传感器网络技术与远传抄表领域，公开了一种基于无线传感器网络的智能远传燃气表，包括：无线射频收发模块，微处理器模块，电源管理模块，燃气参数采集模块，通用外部接口模块，存储模块，液晶显示模块。利用本发明专利技术，实现了利用无线传感器网络技术的远传抄表；支持室内燃气泄漏检测及报警功能；提高了数据传输的可靠性和安全性，减少冗余；取代了集约抄表，节省成本；提高了燃气业务管理水平；实现了更复杂的用气计费政策；体现了更高的可扩展性。

Intelligent remote transmission gas meter based on Wireless Sensor Network

The present invention relates to a wireless sensor network technology and remote meter reading field, discloses an intelligent wireless sensor network remote gas meter, which is based on a wireless RF transceiver module, microprocessor module, power management module, gas parameter acquisition module, common external interface module, memory module, liquid crystal display module. The invention realizes the remote meter reading of the wireless sensor network technology; support indoor gas leak detection and alarm function; improve the reliability and security of data transmission, reduce the redundancy; instead of intensive meter reading, saves the cost; improve the business management level of the gas; gas charging policy reflects more complex; higher scalability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传感器网络技术、远程抄表与数据釆集领域，尤 其涉及到 一种基于无线传感器网络技术的智能化远传表设备。
技术介绍
无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN )被认为 是21世纪最重要的技术之一，是众多的传感器通过无线通信的方式， 相互联系，处理、传递信息的网络。该网络综合了传感器技术、嵌入 式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，可以实时监测、感知 和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息 进行处理，传送给所需用户。无线传感器网络在军事、工业、交通、 安全、医疗、探测以及家庭和办公环境等很多方面都有着广泛的用途， 其研究、开发和应用，关系到国家安全、经济发展等各个重大方面， 近年来在国际上引起了广泛的重视和投入。本专利技术所述的智能远传燃气表是利用无线传感器网络、结合嵌入 式程序设计、传感器接口技术、数据接口技术、节能技术、优化计算 技术、时钟优化技术、时间同步技术等，形成以智能芯片(如CPU)为 核心，具有燃气计量、计费、无线传输、远程控制、电源管理、报警 等多种功能的新一代智能燃气表。目前，根据现有的管理体制和技术问题，智能燃气表还处于初步推广应用阶段，燃气表与基站之间的距离受到限制，仍然需要人工的 现场操作，网络覆盖面较小，而由于基站数目较大，成本较高，不能 实现实时的数据采集与监控，不能支持实时燃气泄漏的监测和报警功 能，并没有完全的智能化。因此，为了满足公共事业应用的需要，结合无线传感器网络技术， 设计实现一种多功能的智能远传燃气袅，将具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术根据上述现有技术，并针对目前智能化燃气表系统存在的 问题和不足之处，设计和实现一种基于无线传感器网络的智能远传燃 气表。本专利技术要解决的技术问题是设计和实现一个基于无线传感器网 络技术的智能远传燃气表设备，可以实现燃气计量的实时数据采集； 可以实现燃气表状态等参数的釆集和传输；可以表上数据融合；可以 实现其他公用事业表的网络数据转发；可以支持正EE 802.15.4协议和 ZigBee协议，以克服现存有线远传方式的布线难问题，和解决现存无 线远传方式下网络覆盖的受限制的弊端；可以支持对于本地燃气表的 远程控制；可以支持无线传感器网络的网络管理功能。包括本地节 点注册、节点状态、路由信息、本地故障诊断(如掉电，强磁干扰)、 报警等；可以支持燃气漏气检测和预警功能；具有防拆、防破坏预警 功能；支持电源电压检测及欠压报警功能；支持掉电关阀报警功能。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的 燃气表设备硬件包括无线射频收发模块；微处理器模块，电源管理模块，燃气参数釆集模块，通用外部接口模块，存储模块，液晶显示模块。所述无线射频收发模块用于燃气表节点网络的通信用于接收和发 送射频信号。它完成燃气表节点本身或者其他燃气表节点的数据，状 态的上传，网络中控制命令的下传或执行。所述微处理器模块是燃气表节点的核心，用于完成节点上的数据 采集，数据处理，基表控制，协调各个模块之间的工作；数据釆集主 要是对燃气流量进行采集，对基表的各种属性的采集，数据处理包括 对采集来的数据进行整合，远传；基表控制包括对燃气表的电源进行 管理，对干扰的管理，对远传命令的响应。所述电源管理模块负责提供燃气表节点所需的能源，燃气表电池 电量监测，欠压处理，掉电保护，上电处理。欠压处理用报警模块进 行报警，并在适当的时候关燃气表阀门，禁止无线射频收发模块工作， 掉电保护时首先是将燃气表的信息储存到存储模块，如果阀门未管则 关阀。上电处理完成燃气表的初始化。所述燃气参数采集模块用于采集燃气用量、燃气品质、压力等参 数等各种参数的采集，进行一些必要的处理，存储和上传。所述通用外部接口模块用于提供外部逻辑模块与微处理器的接口，用于以后的产品升级。所述存储^t块用于在燃气表出厂时，对燃气表本身信息的初始化, 存储采集所得的数据以及本地燃气表信息和状态参数。所述液晶显示模块用于显示用户使用燃气量和其他信息。可显示 累计用量，剩余气量，阀开，阀关，强磁干扰，电池欠压，误操作。优选地，系统通讯方式釆用ZigBee通信协议，利用无线电波方式 进行数据通讯，充分利用IEEE 802.15.4标准提供的2.4G免费频段。本设备通过抽象的自组织网络监控程序实现数据转发和自主路 由，维护一个由智能燃气表或其他数据采集网络装置(基站)构成的 网状网拓朴结构(树型和星型的混合网)。每个节点支持以ZigBee方 式组网和通信，节点到网关的数据传输都可以优化的路由算法多跳至 网关节点。网络的拓朴结构可以为星星和簇树，这样无线通信的范围 将不受地理条件的制约。本设备支持预付费工作模式，用户可以网上缴纳费用后由控制中 心将费率、燃气量发送到节点保存。当网络出现故障时，燃气表节点 仍能单独管理用户的燃气使用。当网络故障排除后又可以上传用户的 信息。因表引起的无线通讯中断不影响单表数据采集和保存(仅影响 本表数据的读出)，也不影响其它表数据的读出，即使本次读数时改表 出现故障，只需重新发射数据，仍可以继续读表，其安全性和稳定性 比较可靠。本专利技术的远程抄表系统不再局限于集中远程抄送模式，优选地， 它既可以对单一用户在线抄读又可以对某楼宇或某住宅小区用户的燃 气信息集中读取而不需人工干预。本专利技术中的智能更新可以使燃气表在升级时通过网络进行，只须 控制空心发布新的程序代码，燃气表节点可以实现下载然后本地更新。 无需回收燃气表人工更新。优选地，本系统中的智能燃气表能够自主检测其信号强度和网络 状态，系统通过实时在线监测，判断设备通信状态、供断电状态、智 能燃气表节点是否失效等信息，从而进行在线管理。该系统使燃气表 能表真正走向智能化、网络化。从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的基于无线网络传感器的 智能远传燃气表具备了比较完备的功能，在公共事业网络的管理和使用中具有较强优势。主要优点如下1) 实现利用无线传感器网络技术的远程抄表2) 提高可靠性。相比于现有无线抄表技术，具备更高的冗余度， 数据可以通过多条路径传输。3) 节省成本。包括人力成本，取代了集约抄表。4) 提高燃气业务管理水平。通过对于用户燃气状况的及时掌握， 可以为防止跑、冒、偷、漏和人情气等管理漏洞，提供系统和 技术基础。5) 提高通讯的安全性。采用了世界先进的数据网络通讯安全技术。6) 实现更复杂的用气计费政策，有利于推动峰谷计价等。7) 更高的可扩展性。系统的更新可以完全通过软件远程实现，而 无需更换燃气表。8) 可以支持室内燃气泄漏检测及报警功能。 附图说明图1为无线传感器网络通信体系结构图图2为本专利技术所提供的燃气表系统原理图图3为CC2420典型的应用电路图4为本专利技术实施例所提供的燃气表报警电路图图5为CC2420与MSP430F149石更件连接图图6为本专利技术实施例所提供的电源管理系统原理图图7为本专利技术实施例所提供的燃气表电源管理电路图图8为本专利技术实施例所提供的燃气表电源电路图图9为本专利技术实施例所提供的燃气表阀门驱动电路图具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具 体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细"^兌明。 无线传感器网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的智能远传燃气表，其特征在于，该设备包含：　无线收发模块，用于接收和发送射频信号；　微处理器模块，用于完成节点上的数据处理和逻辑运算；　电源管理模块，负责提供节点所需的能源，以及电压检测和预警；　 　燃气参数采集模块，用于采集燃气用量、燃气品质、压力等参数；　通用外部接口模块，用于提供外部逻辑模块与微处理器的接口；　存储模块，用于存储采集所得数据及本地燃气表信息和状态参数；　液晶显示模块，用于显示用户用燃气量和其他信 息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨沫涵，李宝华，石权，孙治国，任敏，
申请(专利权)人：吉林市曼博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]