本實(shí)用新型涉及天然氣計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于GPRS通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破鳌?/p>
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,天然氣的使用在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和居民生活中的地位和作用越來(lái)越重要；隨著城市管道的大規(guī)模推廣和應(yīng)用，燃?xì)獗淼膽?yīng)用也深入到千家萬(wàn)戶。
隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，針對(duì)燃?xì)夤緦?duì)燃?xì)獗肀O(jiān)控和燃?xì)庥昧看髷?shù)據(jù)分析的需要，伴隨著智能云服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的逐步發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能燃?xì)獗淼倪\(yùn)用也越來(lái)越多，用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)作為智能燃?xì)獗斫K端通信及設(shè)備編號(hào)分配的方式越來(lái)越廣泛。
大多數(shù)情況下，使用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的智能燃?xì)獗硇枰陂L(zhǎng)達(dá)10年的時(shí)間里保持SIM卡的可靠連接，傳統(tǒng)的插接式SIM卡座在較長(zhǎng)時(shí)間的使用后會(huì)出現(xiàn)老化、接觸點(diǎn)氧化等，使得SIM卡和通信電路接觸不良，從而導(dǎo)致通信故障。在燃?xì)獗淼陌惭b部署過(guò)程中，需要對(duì)用戶的SIM卡編號(hào)進(jìn)行登記，由于人工記錄容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，燃?xì)獗硎褂眠^(guò)程中編號(hào)難以核對(duì)，經(jīng)常導(dǎo)致燃?xì)庥脩襞c戶內(nèi)燃?xì)獗硇畔⒉唤y(tǒng)一的情況。另外，由于燃?xì)夤緦?duì)燃?xì)獗砉收系葐?wèn)題難以追溯時(shí)間、難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)等問(wèn)題導(dǎo)致用戶服務(wù)工作量增大，增加了燃?xì)夤镜倪\(yùn)營(yíng)成本。
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(wú)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(lái)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(wèn)題是現(xiàn)有的IC卡燃?xì)獗砜刂破魇褂貌褰邮絊IM卡，卡座易老化，安裝部署容易失誤，燃?xì)夤緦?duì)燃?xì)獗砉收系葐?wèn)題難以追溯時(shí)間，燃?xì)獗碛?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(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：提供一種基于GPRS通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破?。所述基于GPRS通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破鳎ㄎ⒖刂破?、GPRS無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、閥門驅(qū)動(dòng)模塊、光電直讀模塊、液晶顯示模塊、按鍵電路和電源管理模塊。
所述微控制器分別與GPRS無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、閥門驅(qū)動(dòng)模塊、光電直讀模塊和電源管理模塊相連。所述GPRS無(wú)線通信模塊用于和外接GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，采用貼片式SIM卡，GPRS無(wú)線通信模塊通過(guò)UART總線與微控制器的通訊端相連。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，包括光電直讀控制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。
優(yōu)選地，光電直讀模塊的電源輸入端通過(guò)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GPRS無(wú)線通信模塊包括集成電路SIM800C，貼片式SIM卡焊接在集成電路SIM800C的電路板上。
進(jìn)一步地，所述按鍵電路用于觸發(fā)按鍵信號(hào)，微控制器檢測(cè)到按鍵信號(hào)時(shí)，根據(jù)按鍵信號(hào)控制液晶顯示模塊顯示相應(yīng)信息。
進(jìn)一步地，所述的電源管理模塊包括降壓穩(wěn)壓電路、DC-DC穩(wěn)壓電路、電源電壓檢測(cè)電路和備用電容。所述降壓穩(wěn)壓電路的輸出端口和微控制器、光電直讀模塊的電源輸入端口相連接；所述DC-DC穩(wěn)壓電路和GPRS無(wú)線通信模塊相連；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。
本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本實(shí)用新型提供的基于GPRS通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破?，采用貼片式SIM卡的技術(shù)方案，有效的避免了當(dāng)前技術(shù)條件下使用插接式SIM卡因卡座老化、接觸點(diǎn)氧化等導(dǎo)致的設(shè)備通信故障，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
本申請(qǐng)?zhí)峁┑娜細(xì)獗砜刂破鞑捎玫耐干涫焦怆娭弊x模塊，不受時(shí)間和環(huán)境的影響而出現(xiàn)判讀困難和誤碼，采用獨(dú)特的編碼技術(shù)，徹底解決了機(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┑娜細(xì)獗砜刂破?，采用微功耗設(shè)計(jì)方案，融合GPRS無(wú)線通信技術(shù)和遠(yuǎn)程云服務(wù)器數(shù)據(jù)處理技術(shù)與一體，實(shí)現(xiàn)了燃?xì)獗斫K端的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用解決方案。本申請(qǐng)?zhí)峁┑娜細(xì)獗砜刂破鳎贕PRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)上報(bào)、遠(yuǎn)程時(shí)間讀寫和遠(yuǎn)程閥門控制、60天日用量信息查詢、月用量信息查詢等功能，為燃?xì)夤镜脑品?wù)和大數(shù)據(jù)工程提供了有利的支撐，很大程度上方便了燃?xì)夤镜倪\(yùn)營(yíng)管理。
附圖說(shuō)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GPRS通信技術(shù)的光電直讀燃?xì)獗砜刂破?，包括微控制器、GPRS無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、閥門驅(qū)動(dòng)模塊、光電直讀模塊、液晶顯示模塊、按鍵電路及電源管理模塊。
微控制器分別與GPRS無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、閥門驅(qū)動(dòng)模塊、光電直讀模塊、液晶顯示模塊、按鍵電路及電源管理模塊相連。微控制器可采用現(xiàn)有技術(shù)中的控制器或單片機(jī)，作為一種實(shí)施方式，可采用高性能微功耗的單片機(jī)R7F0C019。
GPRS無(wú)線通信模塊采用貼片式SIM卡，GPRS無(wú)線通信模塊通過(guò)UART總線與微控制器的UART通訊端口相連。作為一種實(shí)施方式，GPRS無(wú)線通信模塊包括集成電路SIM800C，貼片式封裝的SIM卡直接焊接在電路板上。GPRS無(wú)線通信模塊選擇全向式彈簧天線作為GPRS信號(hào)接收天線。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包含有存儲(chǔ)器AT24C128，AT24C128通過(guò)I2C總線與微控制器的通訊端相連。
閥門驅(qū)動(dòng)模塊包括由分立器件組成的閥門驅(qū)動(dòng)電路和反向脈沖消除電路。閥門驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端和微控制器相連，輸出端和燃?xì)獗淼拈y門相連接。
電源管理模塊包括降壓穩(wěn)壓電路、DC-DC穩(wěn)壓電路、電源電壓檢測(cè)電路和備用電容。降壓穩(wěn)壓電路的輸出端口和微控制器、光電直讀模塊的電源輸入端口相連接。DC-DC穩(wěn)壓電路和GPRS無(wú)線通信模塊相連。電源電壓檢測(cè)電路由分壓電阻和濾波電容組成，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。備用電容采用兩個(gè)10000uF的電解電容，和系統(tǒng)主電源相連。作為一種實(shí)施方式，降壓穩(wěn)壓電路為集成電路A6151K3R-36，DC-DC穩(wěn)壓電路為集成電路LT3125，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5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。
液晶顯示模塊由液晶模塊和液晶驅(qū)動(dòng)電路組成，液晶模塊選用低功耗LCD液晶，液晶連接微控制器的液晶驅(qū)動(dòng)端口，由微控制器驅(qū)動(dòng)并控制液晶顯示模塊的工作狀態(tài)。
按鍵電路用于觸發(fā)按鍵信號(hào)，微控制器檢測(cè)到按鍵信號(hào)時(shí)，根據(jù)按鍵信號(hào)控制液晶顯示模塊顯示相應(yīng)信息。作為一種實(shí)施方式，微控制器根據(jù)按鍵信號(hào)的觸發(fā)次數(shù)和觸發(fā)時(shí)長(zhǎng)，控制液晶顯示模塊顯示累計(jì)用氣量、當(dāng)前單價(jià)、剩余金額等運(yùn)行參數(shù)。更進(jìn)一步地，通過(guò)長(zhǎng)按按鍵大于3s時(shí)間，可以觸發(fā)微控制器控制GPRS無(wú)線通信模塊開啟并實(shí)時(shí)上傳一次無(wú)線通信數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型工作時(shí)，微控制器根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)控制燃?xì)獗淼陌存I觸發(fā)、光電直讀模塊讀取數(shù)據(jù)、GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)處理、閥門開關(guān)、液晶顯示等事件處理。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，光電直讀模塊平時(shí)不供電，GPRS無(wú)線通信模塊平時(shí)處于休眠狀態(tài)，微控制器根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的定時(shí)上傳時(shí)間和周期，在定時(shí)采集用氣時(shí)間達(dá)到時(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，而后控制GPRS無(wú)線通信模塊開啟并上傳實(shí)時(shí)用氣數(shù)據(jù)。微控制器在檢測(cè)到系統(tǒng)電源低電、計(jì)量異常、掉電等故障時(shí)會(huì)自動(dòng)開啟GPRS無(wú)線通信模塊并上傳系統(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。
GPRS無(wú)線通信模塊在開啟并聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)下，系統(tǒng)可以接收并處理來(lái)自于管理系統(tǒng)下發(fā)的遠(yuǎn)程讀寫控制器時(shí)間、遠(yuǎn)程閥門控制、60天日用量信息查詢、月用量信息查詢等數(shù)據(jù)，完成遠(yuǎn)程命令的響應(yīng)。微控制器在檢測(cè)到按鍵動(dòng)作時(shí)，根據(jù)按鍵次數(shù)及時(shí)間顯示用戶的用氣數(shù)據(jù)情況，實(shí)現(xiàn)人機(jī)實(shí)時(shí)交互的功能；長(zhǎng)時(shí)按鍵(按鍵時(shí)間大于3s)時(shí)，微控制器實(shí)時(shí)啟動(dòng)GPRS無(wú)線通信模塊并上傳一次用氣數(shù)據(jù)。
本系統(tǒng)具有計(jì)量讀數(shù)異常報(bào)警功能，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，記錄并通過(guò)GPRS無(wú)線通信模塊上傳異常狀態(tài)，提醒燃?xì)夤竞瞬槿細(xì)獗頎顟B(tài)。
本實(shí)用新型工作穩(wěn)定可靠，貼片式SIM卡技術(shù)方案的使用提高了GPRS通信的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)上報(bào)、遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程時(shí)間讀寫和遠(yuǎn)程閥門控制等功能，很大程度上方便了燃?xì)夤镜墓芾?，提高了燃?xì)夤镜墓ぷ餍?。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(wèn)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(shuō)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)。