一种基于LoRa扩频通信技术的物联网燃气表控制器的制作方法

本实用新型涉及燃气表控制技术领域，尤其涉及一种基于LoRa扩频通信技术的物联网燃气表控制器。

背景技术：

随着城市燃气事业的快速发展，燃气居民用户数量迅猛增长，针对燃气公司对用气计量和燃气管理的需要，准确有效的采集燃气表计量数据成为了燃气管理部门的重要工作。传统的燃气表抄表方式主要依靠人工定时抄表汇总、分析数据，误录、漏录造成抄表数据的准确性和完整性无法保证；具有无线通信功能的燃气表往往由于抄表距离近导致燃气公司人员不能准确有效的抄表，用户体验较差；另外，针对燃气公司对无线抄表组网的需求，当前技术方案实现的无线抄表网络很大程度上存在部署难、易瘫痪、难维护等尴尬问题。

智能云服务和大数据已是当前科技发展和技术创新的主流，作为国家战略的新型产业--物联网也逐步走向现实。物联网产业和技术已逐步渗透到燃气抄表行业。LoRa扩频无线通信技术的出现极大的改善了原有技术条件下无线通信抗干扰能力差、穿透能力差、通信距离近等缺点，针对燃气行业对智能物联网燃气表的强烈需求，发明一种基于LoRa扩频通信技术的燃气表控制器很有必要。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是现有的燃气表的控制存在部署难、易瘫痪、抄表难、维护难等问题，用户使用舒适度差。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种基于LoRa扩频通信技术的物联网燃气表控制器。所述基于LoRa扩频通信技术的物联网燃气表控制器，包括微控制器、扩频无线通信模块、LED指示电路、数据存储模块、阀门控制模块、模拟脉冲计数模块和电源管理模块。

所述微控制器分别与扩频无线通信模块、数据存储模块、阀门控制模块、LED指示电路、模拟脉冲计数模块和电源管理模块相连。所述数据存储模块存储控制器的相关参数。所述模拟脉冲计数模块采用双计量脉冲方式，用于计量检测燃气表字轮的转动并向微控制器发送脉冲信号。

优选地，所述微控制器为RF70C019单片机，其具有高性能微功耗的特点。

进一步地，所述扩频无线通信模块为LoRa扩频无线通信模块，其通过SPI总线与微控制器的通讯端相连。

优选地，所述LoRa扩频无线通信模块为SX1278扩频无线通信模块。

进一步地，所述电源管理模块包括稳压电路、电源电压检测电路和备用电容。所述稳压电路的输出端口和微控制器、LED指示电路和扩频无线通信模块的电源输入端口相连接。所述电源电压检测电路和微控制器的电压检测端口相连接；所述备用电容和系统主电源相连。

进一步地，阀门控制模块包括集成电路DRV8837和反向脉冲消除电路。所述阀门控制模块的输入端和微控制器相连，输出端和燃气表的阀门相连接。

优选地，所述的模拟脉冲计数模块还用于感应外界的磁场干扰信号，并向微控制器发送防磁信号，所述微控制器在检测到防磁信号时控制阀门控制模块关闭阀门。

优选地，所述LED指示电路包含LED发光二极管；所述LED发光二极管的状态与电源的状态相对应。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本申请提供的基于LoRa扩频通信技术的物联网燃气表控制器，采用微功耗设计方案，融合LoRa扩频无线通信技术，具有稳定可靠，通信距离远，抗电磁干扰能力强、数据采集准确度高等特点。

本申请提供的燃气表控制器，具备基于LoRa扩频无线通信的自组网功能，通过LoRa远程抄表集中器等设备，可实现自动寻网、自动入网、定时上传无线数据、远程监控等功能。为燃气公司的用气结算提供了有利的数据支撑，很大程度上方便了燃气公司的运营管理。

附图说明

图1是本申请的流程框图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1所示，本申请公开了一种基于LoRa扩频通信技术的物联网燃气表控制器，包括有微控制器、LED指示电路、扩频无线通信模块、数据存储模块、阀门控制模块、模拟脉冲计数模块及电源管理模块。

微控制器分别与LED指示电路、扩频无线通信模块、数据存储模块、阀门控制模块、模拟脉冲计数模块及电源管理模块相连。作为一种实施方式，微控制器采用高性能微功耗的单片机R7F0C019。

LED指示电路包含LED发光二极管。LED发光二极管的状态与电源的状态相对应。作为一种实施方式，采用红色LED发光二极管，其一端与微控制器的控制端相连，另外一端与电源相连。微控制器根据燃气表的运行参数实时控制LED发光二极管的闪烁、熄灭和长亮三种状态，分别指示系统运行中的电源低电压、系统正常和设置模式三种情况，达到简洁的人机交互效果。

扩频无线通信模块为LoRa扩频无线通信模块，其通过SPI总线与微控制器的通讯端相连。作为一种实施方式，LoRa扩频无线通信模块采用SX1278无线通信模块。

数据存储模块包含有存储器AT24C02。存储器AT24C02通过I²C总线与微控制器的通讯端相连。

阀门控制模块包括集成电路DRV8837和反向脉冲消除电路。阀门控制模块的输入端和微控制器相连，输出端和实际的阀门相连接。

模拟脉冲计数模块采用双脉冲计量方式，既可检测计量脉冲又可检测外界的磁干扰，并向微控制器发送计量脉冲信号和磁干扰脉冲信号。微控制器接收到计量脉冲信号时进行计量运算处理，接收到磁干扰脉冲信号时能控制所述阀门驱动电路关闭阀门。计量脉冲信号和磁干扰脉冲信号均为低电平信号。

电源管理模块包括稳压电路、电源电压检测电路和备用电容。稳压电路的输出端口和微控制器、LED指示电路和扩频无线通信模块的电源输入端口相连接。电源电压检测电路和微控制器的电压检测端口相连接。备用电容和系统主电源相连。备用电容与主电源网络相连，保证了在异常掉电的情况下系统能够正常关闭阀门并保存运行数据。作为一种实施方式，稳压电路为集成电路RH5RZ36CA，电源电压检测电路为集成电路RH3111H451A。

本实用新型工作时，微控制器首先根据系统运行参数完成各个模块的状态初始化，根据燃气表的实时运行参数控制燃气表的计量、通信、阀门开关等工作状态。微控制器根据预设的无线通信参数自动寻找LoRa无线通信网络并主动加入网络，设备入网成功后立即向网络发送设备的运行参数、设备状态、累计用气量等实时信息；设备在联网状态下每24小时定时上传一次设备信息并检测网络是否正常，上传数据成功后可及时处理网络的下行数据，实现远程监控、远程阀门控制等操作。设备在连接到LoRa无线通信网络的情况下，微控制器在检测到系统电源低电、防磁、掉电等故障时会自动上传系统当前的运行状态信息，实现燃气表故障实时上报功能。

本实用新型工作稳定可靠，通信距离远，基于LoRa扩频通信技术的无线自组网功能和远程抄表功能很大程度上降低了燃气表的维护费用，提高了燃气公司的工作效率，为燃气公司做用气分期提供了有利保障。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。