本發(fā)明涉及抄表中繼器領(lǐng)域，更具體的，涉及一種基于lora通信的抄表中繼器控制方法以及用于上述控制方法的抄表中繼器。

背景技術(shù)：

中繼器是一種連接網(wǎng)絡(luò)線路裝置，常用于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間物理信號(hào)的雙向轉(zhuǎn)發(fā)工作。中繼器主要完成物理層的功能，負(fù)責(zé)在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理層上按位傳遞信息，完成信號(hào)的復(fù)制、調(diào)整和放大功能，以此來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度。由于存在損耗，在線路上傳輸?shù)男盘?hào)功率會(huì)逐漸衰減，衰減到一定程度時(shí)將造成信號(hào)失真，因此會(huì)導(dǎo)致接收錯(cuò)誤，因此如何使得中繼器長(zhǎng)時(shí)間處于較佳工作狀態(tài)，且降低中繼器的能耗一直研究者關(guān)注的重點(diǎn)。

隨著城市的快速發(fā)展以及人口的大規(guī)模遷移，城市高層住宅規(guī)模越來(lái)越多，位于不同層高的水表的數(shù)量急劇增加，人工抄表面對(duì)龐大且分散的水表系統(tǒng)時(shí)，很難保證及時(shí)、準(zhǔn)確、或有效的抄表，為了解決上述問(wèn)題，通常會(huì)設(shè)置遠(yuǎn)程水表抄表系統(tǒng)，傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程水表抄表系統(tǒng)一般由表體和集中器組成，通常表體與集中器的距離為10km內(nèi)能夠正常抄表，超出這個(gè)距離，因發(fā)射功率不夠，信號(hào)衰減快，有障礙物阻擋的話(huà)，表體與集中器之間將無(wú)法通信。

中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)號(hào)cn201035720u公開(kāi)了一種無(wú)線遠(yuǎn)程雙向?qū)崟r(shí)抄表系統(tǒng)，包括通過(guò)m-bus總線與控制中心相連的集中器、以及由電池供電的無(wú)線傳輸采集終端,在所述集中器與無(wú)線傳輸采集終端之間設(shè)有通過(guò)無(wú)線信號(hào)相聯(lián)系的中繼器。這種無(wú)線遠(yuǎn)程雙向?qū)崟r(shí)抄表系統(tǒng)能夠通過(guò)中繼器延長(zhǎng)表體與集中器之間的通信距離，但其中繼器能耗較高，難以長(zhǎng)時(shí)間保持較佳工作狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提出一種基于lora通信的抄表中繼器控制方法，處于工作狀態(tài)時(shí)，具有強(qiáng)而穩(wěn)定的信號(hào)，處于非工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)在超低功耗的狀態(tài)下運(yùn)行，能耗極低且易于維護(hù)。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種基于lora通信的抄表中繼器控制方法，按如下步驟實(shí)施：

步驟s00：中繼器上電，中繼器系統(tǒng)初始化。

步驟s10：所述中繼器內(nèi)部的mcu控制模塊、無(wú)線擴(kuò)頻模塊均進(jìn)入睡眠模式。

步驟s20：依據(jù)所述mcu控制模塊中的awu模塊的預(yù)設(shè)時(shí)間，對(duì)于所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊的信號(hào)接收端口進(jìn)行cad調(diào)用，若所述mcu控制模塊檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)，進(jìn)入s30模式，若所述mcu控制模塊未檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)，則進(jìn)入s10步驟。

步驟s30：所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊被喚醒，所述中繼器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為接收模式，開(kāi)始接收信號(hào)。

步驟s40：所述中繼器內(nèi)部的mcu控制模塊對(duì)所述接收數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，生成發(fā)送數(shù)據(jù)。

步驟s50：所述中繼器通過(guò)天線將所述發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送至中繼器遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，所述mcu控制模塊、及所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊均進(jìn)入睡眠模式。

優(yōu)選地，在s20步驟中，所述cad調(diào)用通過(guò)caddetect中斷方式進(jìn)行，若檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)，發(fā)送所述caddetect中斷至所述mcu控制模塊，進(jìn)入s30模式。

優(yōu)選地，在s00步驟中，所述中繼器系統(tǒng)初始化的過(guò)程中，對(duì)所述中繼器內(nèi)部的存儲(chǔ)器進(jìn)行也進(jìn)行初始化。

優(yōu)選地，所述存儲(chǔ)器初始化后且mcu控制模塊檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)后，所述存儲(chǔ)器先進(jìn)行溢出檢測(cè)，所述存儲(chǔ)器的溢出檢測(cè)包括如下步驟：

步驟s001：mcu控制模塊檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)的有效地址；

步驟s002：所述mcu控制模塊判斷所述存儲(chǔ)器中是否有所述有效地址，若所述存儲(chǔ)器中有所述有效地址，進(jìn)入s003步驟，若所述存儲(chǔ)器中沒(méi)有所述有效地址，進(jìn)入s004步驟；

步驟s003：所述中繼器內(nèi)部的mcu控制模塊對(duì)所述接收數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，生成發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟s004：所述存儲(chǔ)器中添加所述有效地址，所述mcu控制模塊判斷所述存儲(chǔ)器內(nèi)部的存儲(chǔ)地址是否已滿(mǎn)，若所述存儲(chǔ)器內(nèi)部的存儲(chǔ)地址未滿(mǎn)，進(jìn)入s003步驟，若所述存儲(chǔ)器內(nèi)部的存儲(chǔ)地址已滿(mǎn)，發(fā)送所述存儲(chǔ)器溢出消息。

優(yōu)選地，在s001步驟中，接收數(shù)據(jù)的有效地址包括表計(jì)地址和/中繼地址。

本發(fā)明還提供了一種用于上述的基于lora通信的抄表中繼器控制方法的基于lora通信的抄表中繼器，包括mcu控制模塊、無(wú)線擴(kuò)頻模塊、接收電路、發(fā)射電路、模擬開(kāi)關(guān)以及天線，所述mcu控制模塊與所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊通過(guò)spi接口電連接，所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊與所述接收電路、所述發(fā)射電路電連接，所述接收電路與所述模擬開(kāi)關(guān)電連接，所述發(fā)射電路與所述模擬開(kāi)關(guān)電連接，所述模擬開(kāi)關(guān)與所述天線電連接；當(dāng)所述抄表中繼器接收數(shù)據(jù)時(shí)，所述模擬開(kāi)關(guān)將所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊、所述接收電路以及所述天線接通；當(dāng)所述抄表中繼器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，所述模擬開(kāi)關(guān)將所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊、所述發(fā)射電路以及所述天線接通。

優(yōu)選地，所述mcu控制模塊的內(nèi)部設(shè)置有awu模塊，所述awu模塊每隔1s喚醒所述mcu控制模塊，所述mcu控制模塊被喚醒后，查詢(xún)所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊是否檢測(cè)到有效前導(dǎo)碼，若檢測(cè)到所述有效前導(dǎo)碼，所述awu模塊轉(zhuǎn)換為接收模式，開(kāi)始接收信號(hào)。

優(yōu)選地，所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊配置為sx1278模塊，所述sx1278模塊與pc機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，所述pc機(jī)可修改sx1278模塊的通信參數(shù)，所述通信參數(shù)包括傳輸頻率、擴(kuò)頻因子、帶寬功率、以及發(fā)射功率。

優(yōu)選地，所述sx1278模塊的工作模式包括睡眠模式、待機(jī)模式、cad模式、接收模式、及發(fā)送模式；當(dāng)所述sx1278模塊處于睡眠模式時(shí)，所述sx1278模塊的電流消耗量為0.1ua/h；當(dāng)所述sx1278模塊處于發(fā)送模式時(shí)，所述sx1278模塊采用上行傳輸協(xié)議進(jìn)行通信；當(dāng)所述sx1278模塊處于接收模式時(shí)，所述sx1278模塊采用下行傳輸協(xié)議進(jìn)行通信。

優(yōu)選地，還包括電源模塊，所述電源模塊與所述mcu控制模塊及所述無(wú)線擴(kuò)頻模塊電連接。所述電源模塊包括低壓差線性穩(wěn)壓器及鋰電池，所述鋰電池的電壓配置為3.6v、電容量配置為3000mah，所述低壓差線性穩(wěn)壓器與所述鋰電池電連接。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的lora通信的抄表中繼器控制方法，當(dāng)中繼器未檢測(cè)到接收信號(hào)時(shí)，中繼器的主要耗能部件，如：mcu控制模塊及無(wú)線擴(kuò)頻模塊均處于睡眠狀態(tài)，僅通過(guò)cad調(diào)用以中斷方式在需要的時(shí)候喚醒mcu控制模塊及無(wú)線擴(kuò)頻模塊等，這就保證了中繼器的能夠長(zhǎng)時(shí)間的處于低能耗狀態(tài)，僅僅在抄表或數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)及轉(zhuǎn)移處理。這就有效保證了當(dāng)中繼器處于工作狀態(tài)時(shí)，mcu控制模塊及無(wú)線擴(kuò)頻模塊能及時(shí)喚醒處理及發(fā)出強(qiáng)而穩(wěn)定的信號(hào)；處于非工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)在超低功耗的狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的lora通信的抄表中繼器控制方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的存儲(chǔ)器的溢出檢測(cè)方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的抄表中繼器的電路控制圖。

圖中：

1、mcu控制模塊；2、無(wú)線擴(kuò)頻模塊；3、接收電路；4、發(fā)射電路；5、模擬開(kāi)關(guān)；6、天線；11、awu模塊；7、電源模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例一

如圖1所示，實(shí)施例中提供的基于lora通信的抄表中繼器控制方法，按如下步驟實(shí)施：

步驟s00：中繼器上電，中繼器系統(tǒng)初始化，將系統(tǒng)初始化過(guò)程中將變量及控件調(diào)整為默認(rèn)值，系統(tǒng)初始化后中繼器開(kāi)始正常工作。

步驟s10：中繼器內(nèi)部的mcu控制模塊1、無(wú)線擴(kuò)頻模塊2均進(jìn)入睡眠模式。mcu控制模塊1以及無(wú)線擴(kuò)頻模塊2是抄表中繼器內(nèi)部的主要器件，當(dāng)二者處于睡眠狀態(tài)時(shí)，整體抄表中繼器的能耗將會(huì)降至極低的水平。

步驟s20：依據(jù)mcu控制模塊1中的awu模塊11的預(yù)設(shè)時(shí)間，對(duì)于無(wú)線擴(kuò)頻模塊2的信號(hào)接收端口進(jìn)行cad調(diào)用，若mcu控制模塊1檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)，進(jìn)入s30模式，若mcu控制模塊1未檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)，則進(jìn)入s10步驟。

在s20步驟中，cad調(diào)用通過(guò)caddetect中斷方式進(jìn)行，若檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)，發(fā)送caddetect中斷至mcu控制模塊1，進(jìn)入s30模式。awu模塊11是一種定時(shí)器模塊，awu模塊11每1s以caddetect中斷方式喚醒mcu控制模塊1一次，查詢(xún)無(wú)線擴(kuò)頻模塊2是否檢測(cè)到有效前導(dǎo)碼。若檢測(cè)到有效前導(dǎo)碼，進(jìn)入s30模式，mcu控制模塊1與無(wú)線擴(kuò)頻模塊2睡眠狀態(tài)被喚醒。

步驟s30：無(wú)線擴(kuò)頻模塊2被喚醒，中繼器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為接收模式，開(kāi)始接收信號(hào)。中繼器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為接收模式后，無(wú)線擴(kuò)頻模塊2、接收電路3、模擬開(kāi)關(guān)5以及天線6導(dǎo)通構(gòu)成無(wú)線接收鏈路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收。

步驟s40：中繼器內(nèi)部的mcu控制模塊1對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，生成發(fā)送數(shù)據(jù)，中繼器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為發(fā)送模式。中繼器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為發(fā)送模式后，無(wú)線擴(kuò)頻模塊2、發(fā)射電路4、模擬開(kāi)關(guān)5以及天線6導(dǎo)通構(gòu)成無(wú)線發(fā)送鏈路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。

在步驟s30和步驟s40中，在接收模式和發(fā)送模式下，采用自主開(kāi)發(fā)的握手協(xié)議，握手協(xié)議的內(nèi)容設(shè)置為起始碼、水表地址碼、控制字、幀序列號(hào)、中繼地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度以及校驗(yàn)碼和結(jié)束碼，并通過(guò)設(shè)置控制字的最高位來(lái)識(shí)別該數(shù)據(jù)是上行數(shù)據(jù)還是下行數(shù)據(jù)。

步驟s50：中繼器通過(guò)天線6將發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送至中繼器遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，mcu控制模塊1、及無(wú)線擴(kuò)頻模塊2均進(jìn)入睡眠模式。發(fā)送模式中，無(wú)線擴(kuò)頻模塊2、發(fā)射電路4、模擬開(kāi)關(guān)5以及天線6導(dǎo)通構(gòu)成無(wú)線發(fā)送鏈路，將信號(hào)發(fā)送至中繼器遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，mcu控制模塊1及無(wú)線擴(kuò)頻模塊2完成數(shù)據(jù)收發(fā)后，回歸至低能耗狀態(tài)。由此可見(jiàn)，本實(shí)施例中提供的lora通信的抄表中繼器控制方法使得抄表中繼器的主要耗能部件mcu控制模塊及無(wú)線擴(kuò)頻模塊等長(zhǎng)時(shí)間處于低功耗睡眠狀態(tài)，這就使得抄表中繼器的能耗大幅降低。

如圖2所示，本實(shí)施例中提供的抄表中繼器通常能夠有效的管理100臺(tái)表計(jì)和20臺(tái)中繼器，故通常需要對(duì)臺(tái)表計(jì)和中繼器進(jìn)行匹配檢測(cè)，對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行溢出檢測(cè)。在s00步驟中，中繼器系統(tǒng)初始化的過(guò)程中，對(duì)中繼器內(nèi)部的存儲(chǔ)器進(jìn)行也進(jìn)行初始化，存儲(chǔ)器初始化后且mcu控制模塊1檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)后，存儲(chǔ)器先進(jìn)行溢出檢測(cè)，存儲(chǔ)器的溢出檢測(cè)包括如下步驟：

步驟s001：mcu控制模塊1檢測(cè)到接收數(shù)據(jù)的有效地址。在s001步驟中，接收數(shù)據(jù)的有效地址包括表計(jì)地址和/中繼地址。

步驟s002：mcu控制模塊1判斷存儲(chǔ)器中是否有有效地址，若存儲(chǔ)器中有有效地址，進(jìn)入s003步驟，若存儲(chǔ)器中沒(méi)有有效地址，進(jìn)入s004步驟。

步驟s003：中繼器內(nèi)部的mcu控制模塊1對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，生成發(fā)送數(shù)據(jù)。

步驟s004：存儲(chǔ)器中添加有效地址，mcu控制模塊1判斷存儲(chǔ)器內(nèi)部的存儲(chǔ)地址是否已滿(mǎn)，若存儲(chǔ)器內(nèi)部的存儲(chǔ)地址未滿(mǎn)，進(jìn)入s003步驟；若存儲(chǔ)器內(nèi)部的存儲(chǔ)地址已滿(mǎn)，發(fā)送存儲(chǔ)器溢出消息至上位機(jī)，操作者依據(jù)上位機(jī)的提示派相應(yīng)的技術(shù)人員進(jìn)行處理。

實(shí)施例二

如圖3所示，本實(shí)施例中提供的一種用于上述的基于lora通信的抄表中繼器控制方法的基于lora通信的抄表中繼器，包括mcu控制模塊1、無(wú)線擴(kuò)頻模塊2、接收電路3、發(fā)射電路4、模擬開(kāi)關(guān)5以及天線6，mcu控制模塊1與無(wú)線擴(kuò)頻模塊2通過(guò)spi接口電連接，無(wú)線擴(kuò)頻模塊2與接收電路3、發(fā)射電路4電連接，接收電路3與模擬開(kāi)關(guān)5電連接，發(fā)射電路4與模擬開(kāi)關(guān)5電連接，模擬開(kāi)關(guān)5與天線6電連接。當(dāng)抄表中繼器接收數(shù)據(jù)時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)5將無(wú)線擴(kuò)頻模塊2、接收電路3以及天線6接通；當(dāng)抄表中繼器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)5將無(wú)線擴(kuò)頻模塊2、發(fā)射電路4以及天線6接通。具體工作時(shí)，上電后，抄表中繼器的mcu控制模塊1開(kāi)始執(zhí)行控制程序，mcu控制模塊1在完成自身初始化后，通過(guò)spi接口對(duì)無(wú)線擴(kuò)頻模塊2進(jìn)行初始化，設(shè)置無(wú)線擴(kuò)頻模塊2的通信頻率、帶寬、發(fā)射功率、擴(kuò)頻因子等重要參數(shù)，然后通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)5將天線6與接收電路3連接，將無(wú)線擴(kuò)頻模塊2設(shè)置為接收狀態(tài)并休眠，同時(shí)mcu控制模塊也進(jìn)入休眠。mcu控制模塊1的內(nèi)部設(shè)置有awu模塊11，在休眠期間，awu模塊11每隔1s喚醒mcu控制模塊1，mcu控制模塊1被喚醒后，查詢(xún)無(wú)線擴(kuò)頻模塊2是否檢測(cè)到有效前導(dǎo)碼，若檢測(cè)到有效前導(dǎo)碼，awu模塊11轉(zhuǎn)換為接收模式，開(kāi)始接收信號(hào)，否則mcu控制模塊1與無(wú)線擴(kuò)頻模塊2繼續(xù)處于休眠狀態(tài)。進(jìn)一步的，無(wú)線擴(kuò)頻模塊2配置為sx1278模塊，sx1278模塊與pc機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，pc機(jī)可修改sx1278模塊的通信參數(shù)，通信參數(shù)包括傳輸頻率、擴(kuò)頻因子、帶寬功率、以及發(fā)射功率。進(jìn)一步優(yōu)選的，sx1278模塊的工作模式包括睡眠模式、待機(jī)模式、cad模式、接收模式、及發(fā)送模式；當(dāng)sx1278模塊處于睡眠模式時(shí)，sx1278模塊的電流消耗量為0.1ua/h；當(dāng)sx1278模塊處于發(fā)送模式時(shí)，sx1278模塊采用上行傳輸協(xié)議進(jìn)行通信；當(dāng)sx1278模塊處于接收模式時(shí)，sx1278模塊采用下行傳輸協(xié)議進(jìn)行通信。sx1278模塊采用自主開(kāi)發(fā)的握手協(xié)議，其內(nèi)容設(shè)置為起始碼、水表地址碼、控制字、幀序列號(hào)、中繼地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度以及校驗(yàn)碼和結(jié)束碼，并通過(guò)設(shè)置控制字的最高位來(lái)識(shí)別該數(shù)據(jù)是上行數(shù)據(jù)還是下行數(shù)據(jù)。

抄表中繼器還包括電源模塊7，電源模塊7與mcu控制模塊1及無(wú)線擴(kuò)頻模塊2電連接，鋰電池的電壓配置為3.6v、電容量配置為3000mah，低壓差線性穩(wěn)壓器與鋰電池電連接，低壓差線性穩(wěn)壓器具有低功耗穩(wěn)壓功能，靜態(tài)工作電流只需2ua，能夠使得抄表中繼器長(zhǎng)時(shí)間處于低功耗的穩(wěn)定狀態(tài)。這種電源模塊7使得本實(shí)施中提供的抄表中繼器能夠連續(xù)工作長(zhǎng)達(dá)10年之久。

本發(fā)明是通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等效替換。本發(fā)明不受此處所公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制，其他落入本申請(qǐng)的權(quán)利要求內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。