一种用于超声水表的远程通信网关及方法技术

本发明专利技术涉及超声水表通信技术领域，公开了一种用于超声水表的远程通信网关及方法，利用LoRa通信技术和CAT1通信技术的优势，解决了CAT1超声水表在弱信号环境中无法与主站通信的技术问题，利用LoRa通信技术获取下行的以LoRa为通信方式的超声水表的用水计量等数据，通过CAT1通信技术将输出上传至远程服务器，实现数据的采集及远程传输，进一步扩大了CAT1超声水表的适用范围。声水表的适用范围。声水表的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种用于超声水表的远程通信网关及方法


[0001]本专利技术涉及超声水表通信
，尤其涉及一种用于超声水表的远程通信网关及方法。

技术介绍

[0002]得益于部署简单、功耗低等突出优点，NB
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IoT通信技术在智慧城市的建设中占有举足轻重的地位，目前已广泛应用于智能交通、智能建筑等诸多领域。作为智慧水务系统重要的一环，NB
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IoT超声水表已然成为水资源终端管理的主力军。然而随着不断增长的需求量以及日趋复杂的应用场景，NB
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IoT超声水表在部署过程中常会遇到无线信号弱、无法与主站进行通信且带宽很小的问题。为了克服这一问题，本专利技术提出了一种用于超声水表的远程通信网关，以CAT1为通信单元，单个网关可以挂载多个超声水表，网关与超声水表采用LoRa通信技术，同时采用太阳能充电技术，为供电系统保驾护航。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有NB
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IoT超声水表通信技术存在的不足和缺陷，提出了一种用于超声水表的远程通信网关及方法，通过将LoRa本地通信技术与CAT1远程通信技术相结合，有效解决了CAT1超声水表在信号质量较差的情况下无法与主站通信的问题，满足了在信号质量较差的环境中对用水数据、管线故障等智能监测的应用需求。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种用于超声水表的远程通信网关，包括：MCU控制单元、LoRa通信单元、CAT1通信单元、LED指示灯单元、电池电压检测单元，所述MCU控制单元与LoRa通信单元和CAT1通信单元相连接，其中：
[0006]所述MCU控制单元通过LoRa通信模块抄读下行LoRa水表的数据，进行存储，并通过CAT1通信单元将数据上传至所述的远程服务器，通过CAT1通信模组的唯一识别码计算数据抄读和上传的随机时间，以避免CAT1通信单元并发通信的冲突；
[0007]所述LoRa通信单元用于MCU控制单元与LoRa水表间进行数据交互，包括：抄读下行LoRa水表的运行状态信息及告警信息、检测LoRa通信信号和接收维护工具发送的命令；
[0008]所述CAT1通信单元用于MCU控制单元与远程服务器间进行数据交互，接收远程操作终端下发的升级程序文件，并将升级程序文件传输至MCU控制单元；通过远程操控终端登录所述远程服务器，查看以MCU控制单元为核心的低功耗网关系统上传的数据；发送控制命令至CAT1通信单元，CAT1通信单元将接收到的数据传输至MCU控制单元，MCU控制单元再通过LoRa通信单元将指令下发至下行的LoRa水表；
[0009]所述LED指示灯单元用于指示通信过程中数据交互过程
[0010]所述电池电压检测单元用于检测网关的供电电压，当电压低于阈值时，触发低电压告警，并将告警信息及检测到的电压数据上报至主站
[0011]进一步地，所述LoRa通信单元还用于监测LoRa通信信号，每当执行数据抄读任务
时，监测是否有LoRa通信信号，避免同频段的LoRa通信冲突。
[0012]进一步地，所述MCU控制单元，还用于系统运行功耗的控制，对系统的静态模式和动态模式进行切换。
[0013]进一步地，所述的系统采用太阳能充电技术，为系统的供电电池进行充电，以保证使用寿命。
[0014]一种用于超声水表的远程通信方法，包括以下步骤：
[0015]S1: 整机首次上电，获取到CAT1通信单元的识别码，计算启动抄读数据的时间;
[0016]S2：查询网关的日历时间，通过CAT1通信单元进行校时，比对系统时间和随机抄读时间，若系统时间与启动抄读数据时间不一致，重新进行进行校时；
[0017]S3：发送唤醒命令帧，启动LoRa抄读数据，唤醒后发送抄读数据帧抄读下行水表的数据，若抄读成功，执行S5，若发送抄读数据帧后3s内未抄读到数据，执行S4；
[0018]S4：若为当日首次抄读失败，更新抄读时间，等待电池电压恢复到满足LoRa通信所需电压值后回到S3；
[0019]S5：计算上传数据至远程服务器的时间，等待电池电压恢复到满足CAT1通信所需电压值后，查询系统日历时间，若系统日历时间等于上传数据时间，则执行S6，否则执行S5；
[0020]S6：CAT1通信单元与远程服务器建立连接，上传抄读数据，并将远程服务器下发的命令传输至MCU控制单元进行命令解析与识别，如果是发送至网关的控制命令，则立即执行，执行完成后，立即通过CAT1通信单元发送确认命令帧至远程服务器；如果是发送至LoRa水表的命令，立即通过CAT1通信单元发送确认命令帧至远程服务器，发送完成后，将命令下发至LoRa表端，如果没有接收到远程服务器下发的命令，则结束本次的任务。
[0021]进一步地，所述S6中 CAT1通信单元与远程服务器建立连接是指通过查询CAT1通信单元的信号参数、登录远程服务器，之后按照与远程服务器约定好的协议，进行数据处理，如果70秒内没有接收到远程服务器收到信号后发送的确认命令帧，则意味着上传失败，若为单日首次上次失败则等待电池电压恢复到满足LoRa通信所需电压值后重新尝试上传数据，否则结束本次任务。
[0022]进一步地，所述S6中CAT1通信单元上传数据包括网关运行信息、LoRa水表信息，网关运行信息包括：CAT1通信单元的识别码、信号参数、网关地址，网关的状态信息、网关告警信息；LoRa水表信息包括：计量数据、运行状态信息、告警信息、阀门状态。
[0023]本专利技术的有益技术效果：本专利技术通过将LoRa本地通信技术与CAT1远程通信技术相结合，提出了一种用于超声水表的远程通信网关。在无线信号较弱的用水远程监测场景，将本地端更换为LoRa水表，在无线信号较强的地点部署本专利技术提出的网关，结合LoRa通信本地通信距离远、功耗低、抗干扰性强的优点和CAT1通信远程通信的优点。利用LoRa通信技术实现对计量数据、运行状态、告警信息的抄读；利用NB
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IoT通信技术在信号较好的地点实现数据的上传；利用这种方案，可以解决NB
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IoT超声水表在信号质量较差的环境中无法与主站通信的问题，进一步扩大NB
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IoT超声水表的适用范围。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的系统框图
[0025]图2为本专利技术的流程图
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。
[0027]如图1所示，一种用于超声水表的远程通信网关框图，包括：
[0028]MCU控制单元、CAT1通信单元、LoRa通信单元、电池电压监测单元、LED指示单元、供电单元、远程服务器、远程操控终端；
[0029]所述MCU控制单元是系统的核心单元，主要是对系统运行过程中各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
CAT1通信单元与远程服务器建立连接是指通过查询CAT1通信单元的信号参数、登录远程服务器，之后按照与远程服务器约定好的协议，进行数据处理，如果70秒内没有接收到远程服务器收到信号后发送的确认命令帧，则意味着上传失败，若为单日首次上次失败则等待电池电压恢复到满足LoRa通信所需电压值后重新尝试上传数据，否则结束本次...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巨龙，范建华，苗壮，赵磊，陈维广，程冉冉，窦克森，刘明烛，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：