CN107590981A - 一种lorawan电表通信模块及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用电信息采集领域，实施例具体公开一种LORA电表通信模块及其控制方法。该LORAWAN电表通信模块与电表连接，包括依次电连接的通信接口、微处理器、LORA芯片和天线，该LORAWAN电表通信模块通过通信接口与电表进行通信，通过天线与LORAWAN无线网络其他设备通信。该LORAWAN电表通信模块采用LORA调制解调技术，遵循LORAWAN协议，解决了在保持现有电表不变的情况下，将现有电表加入LORAWAN无线网络的问题，提高了电表的工作效率，保证了电表的服务质量。

Description

一种LORAWAN电表通信模块及其控制方法

技术领域

本发明涉及用电信息采集领域，具体涉及一种LORAWAN电表通信模块及其控制方法。

背景技术

电表从发展到现在已有100多年的历史了，随着电力技术及其相关行业的发展，电能管理系统的功能在不断完善，电表的性能和结构也在不断地更新和优化发展。在经过了国内外产品市场的竞争，电表也从单纯的量的增长向技术创新过度，发生了质的变化，逐步进入高技术、高质量、高附加值的时代，生产模式也向大规模集约式转变。

LORA技术是由Semtech公司提供的超长距离、低功耗的物联网解决方案。Semtech公司和多家业界领先的企业，如Cisco、IBM及Microchip发起建立了LORA(Long Range，广距)联盟，致力于推广其联盟标准LORAWAN技术，以满足各种需要广域覆盖和低功耗的M2M设备应用要求。LORAWAN目前已有成员150多家，也有数家中国公司参与其中，并且在欧洲数个国家进行了商业部署，国内也开始有了应用。随着智慧城市部署、城市智能化、感知以及互联的M-TCT发展，城市碎片化中断设备将会接入设备，届时LORA技术将会打破物联网僵局，促进物联网端对端技术发展，并打造技术交流平台、方案验证平台、市场合作平台、资源对接平台等，构建运营级LPWN城市物联生态圈。

因此将LORA技术应用到电表中完全符合中国未来发展“节能环保”的要求，代表着未来向节能型智能电网和最终用户智能化终端的发展方向。在不改变现有电表的基础上，将现有电表加入LORAWAN无线网络，是目前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种LORAWAN电表通信模块及其控制方法，能够解决或者至少部分解决上述问题。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种LORAWAN电表通信模块，所述LORAWAN电表通信模块与电表连接，包括通信接口、微处理器、LORA芯片和天线；所述微处理器分别与所述通信接口和所述LORA芯片电连接，所述LORA芯片还与所述天线电连接。

优选地，所述微处理器为超低功耗微处理器。

优选地，所述通信接口为串行通信接口。

优选地，所述LORA芯片为SX127x芯片。

本发明还提供一种LORAWAN电表通信模块的控制方法，包括：

实时接收LORAWAN协议；

解析LORAWAN协议，将LORAWAN协议里透传的抄表命令透传给电表；

实时接收电表回复的应答数据；

将应答数据封装为LORAWAN协议发出。

优选地，该LORAWAN电表通信模块的控制方法还包括：

解析LORAWAN协议，获得LORAWAN协议里透传的节点入网配置参数；

根据节点入网配置参数，实时在线配置入网参数；

将配置的入网参数进行存储；

断电重启后，读取存储的入网参数，发出入网请求。

优选地，该LORAWAN电表通信模块的控制方法还包括：

解析LORAWAN协议，获得LORAWAN协议里透传的广播心跳帧；

判断是否在预设时间内收到广播心跳帧，若是，则不动作，若否，则发出入网请求。

优选地，该LORAWAN电表通信模块的控制方法还包括：

未接收和未发送LORAWAN协议时，进入休眠状态。

优选地，所述实时接收电表回复的应答数据步骤后，还包括对应答数据进行帧检验的步骤.。

优选地，所述实时接收LORAWAN协议步骤后，还包括对LORAWAN协议进行完整性检验的步骤。

本申请与现有技术相比，其有益效果详细说明如下：本发明实施例提供的LORAWAN电表通信模块与电表连接，包括依次电连接的通信接口、微处理器、LORA芯片和天线，该电表通信模块通过通信接口与电表进行通信，通过天线与LORAWAN无线网络其他设备通信。该LORAWAN电表通信模块采用LORA调制解调技术，遵循LORAWAN协议，解决了在保持现有电表不变的情况下，将现有电表加入LORAWAN无线网络的问题，提高了电表的工作效率，保证了电表的服务质量。

附图说明

图1为本发明实施例LORAWAN电表通信模块的结构示意图；

图2为本发明实施例LORAWAN电表通信模块的控制方法的流程示意图；

图3为本发明另一实施例LORAWAN电表通信模块的控制方法的流程示意图；

图4为本发明另一实施例LORAWAN电表通信模块的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

LORAWAN：LORAWAN是为LORA远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。

如图1所示，本发明实施例一提供一种LORAWAN电表通信模块，该LORAWAN电表通信模块与电表连接，包括通信接口、微处理器、LORA芯片和天线。微处理器分别与通信接口和LORA芯片电连接，LORA芯片还与天线电连接。

这里，该LORAWAN电表通信模块通过通信接口与电表通信，该LORAWAN电表通信模块通过天线与LORAWAN其他设备通信，该LORAWAN电表通信模块的通信接口可以根据电表的通信接口类型对应设置。

其中，微处理器可以为超低功耗微处理器。

其中，通信接口可以为串行通信接口。该串行通信接口可将接收的来自电表的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接收的串行数据流转换为并行数据字符传输给电表。该LORAWAN电表通信模块通过串行通信接口与电表通信。

其中，LORA芯片为SX127x芯片。LORA芯片主要是用于LORAWAN电表通信模块与LORAWAN其他设备通信，例如与LORAWAN网关通信。LORA芯片可以采用SX1278芯片，SX1278芯片高达157db的链路预算使其通信距离可达15公里(与环境有关)，其接收电流仅10mA，睡眠电流200nA，这大大减少了该LORAWAN电表通信模块的功耗。

其中，天线可以为内置天线。LORAWAN电表通信模块采用LORA调制解调技术，遵循LORAWAN协议，可以通过内置天线实现与LORAWAN其他设备通信，例如实现与LOWAWAN网关的通信。

该LORAWAN电表通信模块还包括电源模块，该LORAWAN电表通信模块接入市电电源，通过AC-DC变换为低压直流电源，再分为两路，一路供给内部控制电路，一路供给外部485总线设备。

该LORAWAN电表通信模块在硬件上全部采用具备低功耗模式的集成电路，降低运行时的功耗；MCU选择低功耗芯片，LORA芯片即射频芯片选择SX1278，在休眠状态下该芯片功耗可以忽略不计，MCU通过中断和定时器超时控制SX1278，一旦射频芯片完成发送或接收，立即进入休眠模式。

如图2所示，本发明实施例二提供一种LORAWAN电表通信模块的控制方法，该LORAWAN电表通信模块采用LORAWAN协议的C类节点设置，同时采用的是LORAWAN星型网络架构，可以直接与LORAWAN网关进行通信，无需中继路由提高了与服务器的交互速度，控制方法包括：

S01：实时接收LORAWAN协议；

这里，LORAWAN电表通信模块可以通过天线实时接收LORAWAN协议。

S02：解析LORAWAN协议，将LORAWAN协议里透传的抄表命令透传给电表；

S03：实时接收电表回复的应答数据。

S04：将应答数据封装为LORAWAN协议发出。

这里，可以将LORAWAN电表通信模块内嵌在智能电表内，配合LORAWAN网关实现LORAWAN电表通信模块与服务器进行透传，对电表数据进行采集与监测。其中，LORAWAN电表通信模块与电表通过DLT645进行数据通信。当服务器下发抄表命令后，抄表命令传输给LORAWAN网关，LORAWAN网关将通过LORA无线方式将数据发送给LORAWAN电表通信模块，LORAWAN电表通信模块解析LORAWAN协议并将协议里面透传的抄表命令DLT645通过串口透传给电表，待电表回复给LORAWAN电表通信模块后，LORAWAN电表通信模块将其封装为LORAWAN协议通过LORA无线方式发送给LORAWAN网关，LORAWAN网关再将LORAWAN的数据透传给服务器进行解析。

更优地，当LORAWAN电表通信模块未接收和未发送LORAWAN协议时，进入休眠状态。

更优的，在实时接收电表回复的应答数据步骤后，还包括对应答数据进行帧检验的步骤.。该检验步骤能够保证电表通信模块接收到的电表应答数据的正确性。

更优的，在实时接收LORAWAN协议步骤后，还包括对LORAWAN协议进行完整性检验的步骤。该检验步骤能够保证电表通信模块接收到的LORAWAN协议的正确性。

如图3所示，本发明实施例三提供另一种LORAWAN电表通信模块的控制方法，在实施例二的基础上，还包括：

S11：解析LORAWAN协议，获得LORAWAN协议里透传的节点入网配置参数；

这里，服务器通过特定端口，将LORAWAN电表通信模块需要配置的参数通过LORAWAN网关的LORA无线发送给LORAWAN电表通信模块，实现了在线实时配置功能。

S12：根据节点入网配置参数，实时在线配置入网参数；

S13：将配置的入网参数进行存储；

S14：断电重启后，读取存储的入网参数，发出入网请求。

这里，LORAWAN电表通信模块将工作中的入网参数保存到微处理器的FLASH内，在断电重启后，读取FLASH的数据，通过备份的入网参数与服务器进行通信，避免了再次入网重新配置参数的流程。

如图4所示，本发明实施例四还提供另一种LORAWAN电表通信模块的控制方法，在实施例二的基础上，，还包括：

S21：解析LORAWAN协议，获得LORAWAN协议里透传的广播心跳帧；

S22：判断是否在预设时间内收到广播心跳帧，若是，则不动作，若否，则发出入网请求。

这里，该LORAWAN电表通信模块具有网络心跳功能。网络心跳功能用于判断LORAWAN电表通信模块是否处于掉网状态。服务器定期发送广播心跳帧，LORAWAN电表通信模块收到广播心跳帧，说明LORAWAN电表通信模块处于在网状态，如果在规定时间内没有收到广播心跳帧数据，LORAWAN电表通信模块则认为自己已经掉网，需要重新入网，发送入网请求。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LORAWAN电表通信模块，其特征在于，所述LORAWAN电表通信模块与电表连接，包括通信接口、微处理器、LORA芯片和天线；所述微处理器分别与所述通信接口和所述LORA芯片电连接，所述LORA芯片还与所述天线电连接。

2.根据权利要求1所述的LORAWAN电表通信模块，其特征在于，所述微处理器为超低功耗微处理器。

3.根据权利要求1所述的LORAWAN电表通信模块，其特征在于，所述通信接口为串行通信接口。

4.根据权利要求1所述的LORAWAN电表通信模块，其特征在于，所述LORA芯片为SX127x芯片。

5.一种LORAWAN电表通信模块的控制方法，其特征在于，包括：

实时接收LORAWAN协议；

解析LORAWAN协议，将LORAWAN协议里透传的抄表命令透传给电表；

实时接收电表回复的应答数据；

将应答数据封装为LORAWAN协议发出。

6.根据权利要求5所述的LORAWAN电表通信模块的控制方法，其特征在于，还包括：

解析LORAWAN协议，获得LORAWAN协议里透传的节点入网配置参数；

根据节点入网配置参数，实时在线配置入网参数；

将配置的入网参数进行存储；

断电重启后，读取存储的入网参数，发出入网请求。

7.根据权利要求5所述的LORAWAN电表通信模块的控制方法，其特征在于，还包括：

解析LORAWAN协议，获得LORAWAN协议里透传的广播心跳帧；

判断是否在预设时间内收到广播心跳帧，若是，则不动作，若否，则发出入网请求。

8.根据权利要求5所述的LORAWAN电表通信模块的控制方法，其特征在于，还包括：

未接收和未发送LORAWAN协议时，进入休眠状态。

9.根据权利要求5所述的LORAWAN电表通信模块的控制方法，其特征在于，所述实时接收电表回复的应答数据步骤后，还包括对应答数据进行帧检验的步骤.。

10.根据权利要求5-9中任一项所述的LORAWAN电表通信模块的控制方法，其特征在于，所述实时接收LORAWAN协议步骤后，还包括对LORAWAN协议进行完整性检验的步骤。