本實(shí)用新型涉及燃?xì)獗砜刂萍夹g(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于LoRa擴(kuò)頻通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破鳌?/p>
背景技術(shù)：
隨著城市燃?xì)馐聵I(yè)的快速發(fā)展，燃?xì)饩用裼脩魯?shù)量迅猛增長(zhǎng)，針對(duì)燃?xì)夤緦?duì)用氣計(jì)量和燃?xì)夤芾淼男枰?，?zhǔn)確有效的采集燃?xì)獗碛?jì)量數(shù)據(jù)成為了燃?xì)夤芾聿块T的重要工作。傳統(tǒng)的燃?xì)獗沓矸绞街饕揽咳斯ざ〞r(shí)抄表匯總、分析數(shù)據(jù)，誤錄、漏錄造成抄表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性無法保證；具有無線通信功能的燃?xì)獗硗捎诔砭嚯x近導(dǎo)致燃?xì)夤救藛T不能準(zhǔn)確有效的抄表，用戶體驗(yàn)較差；另外，針對(duì)燃?xì)夤緦?duì)無線抄表組網(wǎng)的需求，當(dāng)前技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的無線抄表網(wǎng)絡(luò)很大程度上存在部署難、易癱瘓、難維護(hù)等尷尬問題。
傳統(tǒng)的燃?xì)獗頂?shù)據(jù)計(jì)量采集主要有脈沖計(jì)數(shù)方式和光電編碼直讀式，脈沖計(jì)數(shù)的方式要求系統(tǒng)24小時(shí)工作，對(duì)電子器件的穩(wěn)定性要求很高，同時(shí)容易受外界磁場(chǎng)干擾，系統(tǒng)無法自校正而造成累計(jì)誤差，數(shù)據(jù)校正必須依靠人工來完成；而現(xiàn)有的光電直讀式燃?xì)獗斫?jīng)常存在機(jī)械字輪進(jìn)位時(shí)容易出現(xiàn)讀數(shù)錯(cuò)誤、受外界干擾容易出現(xiàn)誤碼、準(zhǔn)確性低、可靠性差等缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型要解決的問題是現(xiàn)有的燃?xì)獗泶嬖诔黼y、組網(wǎng)難、監(jiān)控難、調(diào)價(jià)難等問題，且計(jì)量方式容易受外界干擾，容易出現(xiàn)讀碼錯(cuò)誤，可靠性有待改善。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：提供一種基于LoRa擴(kuò)頻通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破?。所述基于LoRa擴(kuò)頻通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破鳎ㄎ⒖刂破?、LED指示電路、擴(kuò)頻無線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、閥門控制模塊、光電直讀模塊和電源管理模塊。
所述微控制器分別與擴(kuò)頻無線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、閥門控制模塊、光電直讀模塊和電源管理模塊相連。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)控制器的相關(guān)參數(shù)。所述光電直讀模塊采用透射式光電直讀方式，讀取燃?xì)獗淼臄?shù)字，包括光電直讀電路和若干組二極管，所述二極管與燃?xì)獗淼臋C(jī)械字輪相對(duì)應(yīng)。
優(yōu)選地，所述二極管為紅外收發(fā)二極管，光電直讀模塊包括5組紅外收發(fā)二極管，分別與燃?xì)獗頇C(jī)械字輪的5位數(shù)字相對(duì)應(yīng)。
進(jìn)一步地，光電直讀模塊的控制端與微控制器的控制端相連，微控制器控制五組紅外收發(fā)二極管的工作狀態(tài)，對(duì)讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果控制閥門控制模塊。
進(jìn)一步地，光電直讀模塊的電源輸入端通過三極管和系統(tǒng)電源相連，微控制器控制三極管的導(dǎo)通或關(guān)斷。
優(yōu)選地，所述擴(kuò)頻無線通信模塊為L(zhǎng)oRa擴(kuò)頻無線通信模塊，其通過SPI總線與微控制器的通訊端相連，所述LoRa擴(kuò)頻無線通信模塊為SX1278擴(kuò)頻無線通信模塊。
優(yōu)選地，所述電源管理模塊包括穩(wěn)壓電路、電源電壓檢測(cè)電路和備用電容。所述穩(wěn)壓電路的輸出端口和微控制器、LED指示電路和擴(kuò)頻無線通信模塊的電源輸入端口相連接。所述電源電壓檢測(cè)電路和微控制器的電壓檢測(cè)端口相連接。所述備用電容和系統(tǒng)主電源相連。
優(yōu)選地，所述LED指示電路用于指示所述燃?xì)獗砜刂破鞯墓ぷ鳡顟B(tài)。所述LED指示電路包含LED發(fā)光二極管，所述LED發(fā)光二極管的狀態(tài)與電源的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。
本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕贚oRa擴(kuò)頻通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破?，光電直讀模塊采用透射式光電直讀方式，不受時(shí)間和環(huán)境的影響，避免了因時(shí)間和環(huán)境影響而出現(xiàn)的判讀困難和誤碼，采用獨(dú)特的編碼技術(shù)，解決了機(jī)械字輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)位時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)的難題，故障率低、功耗極低，有效提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，改善了燃?xì)庥脩舻膶?shí)際使用體驗(yàn)。
本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕贚oRa擴(kuò)頻通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破?，采用微功耗設(shè)計(jì)方案，融合LoRa擴(kuò)頻無線通信技術(shù)，具有穩(wěn)定可靠，通信距離遠(yuǎn)，抗電磁干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。通過LoRa遠(yuǎn)程抄表集中器等設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋網(wǎng)、自動(dòng)入網(wǎng)、定時(shí)上傳無線數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。為燃?xì)夤镜挠脷饨Y(jié)算提供了有利的數(shù)據(jù)支撐，很大程度上方便了燃?xì)夤镜倪\(yùn)營(yíng)管理。
附圖說明
圖1是本申請(qǐng)的流程框圖。
具體實(shí)施方式
為了更好的理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，本申請(qǐng)公開了一種基于LoRa擴(kuò)頻通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破鳎ㄎ⒖刂破?、LED指示電路、擴(kuò)頻無線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、閥門控制模塊、光電直讀模塊及電源管理模塊。
微控制器分別與LED指示電路、擴(kuò)頻無線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、閥門控制模塊、光電直讀模塊及電源管理模塊相連。作為一種實(shí)施方式，微控制器采用高性能微功耗的單片機(jī)R7F0C019。
LED指示電路包含LED發(fā)光二極管。LED發(fā)光二極管的狀態(tài)與電源的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。作為一種實(shí)施方式，采用紅色LED發(fā)光二極管，其一端與微控制器的控制端相連，另外一端與電源相連。微控制器根據(jù)燃?xì)獗淼倪\(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)控制LED發(fā)光二極管的閃爍、熄滅和長(zhǎng)亮三種狀態(tài)，分別指示系統(tǒng)運(yùn)行中的電源低電壓、系統(tǒng)正常和設(shè)置模式三種情況，達(dá)到簡(jiǎn)潔的人機(jī)交互效果。
擴(kuò)頻無線通信模塊為L(zhǎng)oRa擴(kuò)頻無線通信模塊，其通過SPI總線與微控制器的通訊端相連。作為一種實(shí)施方式，LoRa擴(kuò)頻無線通信模塊采用SX1278無線通信模塊；擴(kuò)頻無線通信模塊還包括高性能全向天線，與擴(kuò)頻通信電路的信號(hào)輸出端口相連。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包含有存儲(chǔ)器AT24C128，存儲(chǔ)的主要數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、歷史使用用氣量、設(shè)備編號(hào)等信息。存儲(chǔ)器AT24C128通過I2C總線與微控制器的通訊端相連，微控制器根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)與存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
閥門控制模塊包括集成電路DRV8837和反向脈沖消除電路。閥門控制模塊的輸入端和微控制器相連，輸出端和實(shí)際的閥門相連接。
電源管理模塊包括穩(wěn)壓電路、電源電壓檢測(cè)電路和備用電容。穩(wěn)壓電路的輸出端口和微控制器、LED指示電路和擴(kuò)頻無線通信模塊的電源輸入端口相連接。電源電壓檢測(cè)電路和微控制器的電壓檢測(cè)端口相連接。備用電容和系統(tǒng)主電源相連。備用電容與主電源網(wǎng)絡(luò)相連，保證了在異常掉電的情況下系統(tǒng)能夠正常關(guān)閉閥門并保存運(yùn)行數(shù)據(jù)。作為一種實(shí)施方式，穩(wěn)壓電路為集成電路A6250K3VR-33C，電源電壓檢測(cè)電路為集成電路RH3111H451A。
光電直讀模塊采用透射式光電直讀方式，由直讀控制電路和5組紅外收發(fā)二極管組成，可以讀取機(jī)械字輪的5位數(shù)字。光電直讀模塊的電源輸入端由三極管和系統(tǒng)電源相連，微控制器控制三極管的導(dǎo)通或者關(guān)斷，從而控制光電直讀模塊的工作狀態(tài)。光電直讀模塊的控制端直接與微控制器的控制端相連，微控制器控制五組紅外收發(fā)二極管的工作狀態(tài)，依次實(shí)現(xiàn)5位數(shù)據(jù)的判讀。微控制器采用光電編碼原理和特殊的光電編碼算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電直讀模塊輸出信號(hào)的準(zhǔn)確譯碼，從而計(jì)算出準(zhǔn)確的讀數(shù)數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型工作時(shí)，微控制器首先根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)完成各個(gè)模塊的狀態(tài)初始化，根據(jù)燃?xì)獗淼膶?shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)控制燃?xì)獗淼耐ㄐ?、閥門開關(guān)等工作狀態(tài)。光電直讀模塊平時(shí)不供電，微控制器在接收到抄表指令或者定時(shí)上傳時(shí)間到達(dá)時(shí)，控制開啟光電直讀模塊的電源，完成讀數(shù)后即關(guān)閉電源；微控制器在控制光電直讀模塊讀取的后一次讀數(shù)小于前一次讀數(shù)時(shí)，微控制器控制所述閥門控制電路關(guān)閉閥門，記錄并上傳異常狀態(tài)，由燃?xì)夤救藛T上門核查，保證燃?xì)獗硐到y(tǒng)的穩(wěn)定性。
所述燃?xì)獗砜刂破髟谖绰?lián)網(wǎng)的情況下，微控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的無線通信參數(shù)自動(dòng)尋找LoRa無線通信網(wǎng)絡(luò)并主動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備入網(wǎng)成功后立即向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、累計(jì)用氣量等實(shí)時(shí)信息。設(shè)備在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下每24小時(shí)定時(shí)開啟光電直讀模塊讀數(shù)一次并上傳信息至抄表網(wǎng)絡(luò)，并檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)是否正常；上傳數(shù)據(jù)成功后可及時(shí)處理網(wǎng)絡(luò)的下行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程閥門控制、運(yùn)行參數(shù)讀寫等操作；微控制器在檢測(cè)到系統(tǒng)電源低電、讀數(shù)異常、掉電等故障時(shí)會(huì)自動(dòng)上傳系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)燃?xì)獗砉收蠈?shí)時(shí)上報(bào)功能。
本實(shí)用新型工作穩(wěn)定可靠，通信距離遠(yuǎn)，基于LoRa擴(kuò)頻通信技術(shù)的無線自組網(wǎng)功能和遠(yuǎn)程抄表功能提高了燃?xì)夤镜墓ぷ餍?，為燃?xì)夤咀鲇脷夥制谔峁┝擞欣Ｕ?；采用的透射式光電直讀技術(shù)和精確的控制算法，解決了傳統(tǒng)的光電直讀燃?xì)獗碜x數(shù)準(zhǔn)確率低、易受干擾的問題，降低了燃?xì)夤镜木S護(hù)費(fèi)用。
以上對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。