CN108877180A - 一种基于LoRa无线网络的智能抄表系统 - Google Patents

一种基于LoRa无线网络的智能抄表系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于LoRa无线网络的智能抄表系统，包括后台服务器、手机终端以及LoRa网关、采集终端、采集终端连接有若干计量表；LoRa网关包括嵌入式微处理器、第一LoRa通信模块、网络通信模块以及RS485串口；采集终端包括微控制器、第二LoRa通信模块、第一存储模块、第一显示模块、第一RF通信模块、指纹识别模块、第一时钟模块、第一电源模块以及第一电量监测模块；计量表包括MCU、流量传感器、第二存储模块、第二显示模块、第二RF通信模块、操作按钮、第二时钟模块、第二电源模块以及第二电量监测模块，第二电量监测模块通过信号线与第二电源模块相连；本发明具有传输距离远、使用方便、智能化、自动化的优点。

Description

一种基于LoRa无线网络的智能抄表系统
技术领域
本发明属于安全监测技术领域，具体涉及一种基于LoRa无线网络的智能抄表系统。
背景技术
燃气、自来水时人们日常生活中必不可少的资源，同时也是人们日常生活中消耗的较多的资源，而燃气和自来水都是需要相应管理部门定期抄表来获得用户的用气或用水量，并根据相应的收费标准计算出用户需要交纳的费用，然后向用户征收相应的费用。
目前，大部分地区采用的抄表模式是相应的管理部门的管理人员定期到用户家中读取计量表中的计量数据，然后将读取的计量数据通过手机app或手动记录到纸质记录本上，再回到后天管理中心输入到电脑中进行费用计算，这种抄表方式无疑增加了抄表人员的工作负荷，同时计量表的监测数据采集过度依赖于人为因素，一旦抄表人员技术数据不准确或者想管理中心的电脑输入数据不准确时，将导致用户所需缴纳的费用信息出现差错，从而为费用管理带来严重的不便。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种安全性高、使用方便、智能化、安全可靠的基于LoRa无线网络的智能抄表系统。
本发明的技术方案如下：
一种基于LoRa无线网络的智能抄表系统，包括后台服务器，所述后台服务器连接有手机终端以及LoRa网关，所述LoRa网关连接有采集终端，所述采集终端连接有若干计量表；
所述LoRa网关包括嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器连接有第一LoRa通信模块、网络通信模块以及RS485串口；
所述采集终端包括微控制器，所述微控制器连接有第二LoRa通信模块、第一存储模块、第一显示模块、第一RF通信模块、指纹识别模块、第一时钟模块、第一电源模块以及第一电量监测模块，所述第一电量监测模块通过信号线与第一电源模块相连；
所述计量表包括MCU，所述MCU连接有流量传感器、第二存储模块、第二显示模块、第二RF通信模块、操作按钮、第二时钟模块、第二电源模块以及第二电量监测模块，所述第二电量监测模块通过信号线与第二电源模块相连。
进一步，所述计量表为燃气表、水表或热量表中的任一种。
进一步，所述流量传感器为气体流量传感器或液体流量传感器中的任一种。
进一步，所述计量表与采集终端通过RF无线通信网络相连。
进一步，所述所述第一存储模块与第二存储模块均为可拆卸的SD卡。
进一步，所述第一电源模块为微控制器、第二LoRa通信模块、第一显示模块、第一RF通信模块、指纹识别模块以及第一时钟模块供电。
进一步，所述第二电源模块为流量传感器、第二显示模块、第二RF通信模块以及第二时钟模块供电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过采集终端将计量表采集到的水或天然气的用量收集后，通过LoRa网络远程上传至LoRa网关，LoRa网关将采集到的数据汇集后上传至后台服务器，后台服务器根据采集到的用量与上次采集的数据进行比对后计算出当前阶段的用量，并根据设定计算出所需缴纳的费用，并通过4G网络向手机终端发出缴费通知信息；
本发明中计量表与采集终端通过RF通信模块之间的射频通信相连，实现计量表与采集终端在特定频段的通信，实现计量表与采集终端一对一的即时通信，从而保证每个计量表快速有效的将计量结果上传至与其对应的采集终端中；采集终端与LoRa网关通过LoRa网络相连，从而实现监测信息的远距离传输，便于采集终端收集到的计量表监测数据反馈至后台服务器，从而便于后台管理人员对计量表采集数据的收集；本发明中的采集终端汇总第一时钟模块与计量表的第二时钟模块具有定时功能，根据设定的数据采集周期，计量表定期将检测数据上传至采集终端，同时采集终端将检测数据上传至LoRa网关，从而实现计量表监测数据的定期采集和后台服务器对当期费用进行计算，并通过后台服务器向手机终端发出缴费提醒信息；总之，本发明具有传输距离远、使用方便、智能化、自动化的优点。
附图说明
图1为本发明的控制框图。
图2为本发明中LoRa网关控制框图。
图3为本发明中采集终端的控制框图。
图4为本发明中计量表的控制框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，一种基于LoRa无线网络的智能抄表系统，包括用于数据处理及存储的后台服务器，所述后台服务器连接有户主的手机终端以及用于数据转换及传输的LoRa网关，所述LoRa网关连接有用于数据初级采集的采集终端，所述采集终端连接有若干计量表，其中计量表根用户的数量相同；
所述LoRa网关包括嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器连接有第一LoRa通信模块、网络通信模块以及RS485串口，其中网络通信模块实现LoRa网关与其他外接设备的连接，RS485串口实现LoRa网关与后台服务器的相连，LoRa网关通过RS485串行总线与后台服务器相连；
所述采集终端包括用于数据初步处理的微控制器，所述微控制器连接有第二LoRa通信模块、第一存储模块、第一显示模块、第一RF通信模块、指纹识别模块、第一时钟模块、第一电源模块以及第一电量监测模块，所述第一电量监测模块通过信号线与第一电源模块相连；其中，第二LoRa通信模块与第一LoRa通信模块相配合实现采集终端与LoRa网关之间通过LoRa通信网络的远程连接，进而实现采集终端向LoRa网关远程数据传输，同时利用LoRa通信低功耗特性，有效降低数传输过程中的功耗；第一存储模块用于存储采集终端设定的信息(如时钟模块的响应周期、采集终端与LoRa网关连接信息、采集终端与计量表的连接信息)，第一显示模块用于显示采集终端的设定信息，指纹识别模块用于实现授权管理人员对采集终端的操作，第一电源模块为采集终端提供电能，第一电量监测模块实时监测采集终端的剩余电量，并将电量监测结果反馈至微控制器；
所述计量表包括MCU，所述MCU连接有流量传感器、第二存储模块、第二显示模块、第二RF通信模块、操作按钮、第二时钟模块、第二电源模块以及第二电量监测模块，所述第二电量监测模块通过信号线与第二电源模块相连，其中流量传感器用于测量待测介质的流量，并将测量结果反馈至MCU，MCU对测量结果进行加和，第二存储模块用于存储流量传感器测量的数据及计量表设定的信息(如时钟模块的响应周期、计量表与采集终端的连接信息)，第二显示模块用于显示计量表中流量传感器测量的介质流量的加和，操作按钮用于实现对计量表的参数设定，第二电源模块为计量表提供电能，第二电量监测模块用于监测第二电源模块的剩余电量，并将电量监测结果反馈至MCU。
本实施例中，所述计量表为燃气表、水表或热量表中的任一种；所述流量传感器为气体流量传感器或液体流量传感器中的任一种，在实施时，使用人员根据待监测介质的类型选择合理的计量表类型；所述计量表与采集终端通过RF无线通信网络相连，从而实现采集终端与计量表之间一对一的即时通信；所述所述第一存储模块与第二存储模块均为可拆卸的SD卡，在使用时，使用人员可以拆除SD卡对SD卡中存储的测量数据进行下载；所述第一电源模块为微控制器、第二LoRa通信模块、第一显示模块、第一RF通信模块、指纹识别模块以及第一时钟模块供电；所述第二电源模块为流量传感器、第二显示模块、第二RF通信模块以及第二时钟模块供电。
本发明在使用时，通过操作按钮设定计量表数据上传周期，流量传感器对待测介质的流量进行实时监测，并将监测数据反馈至MCU，MCU将接收到的数据进行加和，从而获得待测介质的用量，当第二时钟模块监测到到达将测量结果上传至后台服务器的周期(同时采集终端的第一时钟模块监测到到达采集计量表的监测数据周期时)，计量表将采集的数据通过RF通信网络上传至采集终端，采集终端将接收到的监测数据通过LoRa通信网络上传至LoRa网关，最终LoRa网关通过RS485串行总线上传至后台服务器，后台服务器将接收到的流量信息与前次测得流量数据进行相减得到当前周期的介质消耗量，后台服务器根据介质的消耗量计算出用户所需缴纳的费用并向用户的手机终端发出缴费通知信息。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于LoRa无线网络的智能抄表系统，其特征在于：
包括后台服务器，所述后台服务器连接有手机终端以及LoRa网关，所述LoRa网关连接有采集终端，所述采集终端连接有若干计量表；
所述LoRa网关包括嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器连接有第一LoRa通信模块、网络通信模块以及RS485串口；
所述采集终端包括微控制器，所述微控制器连接有第二LoRa通信模块、第一存储模块、第一显示模块、第一RF通信模块、指纹识别模块、第一时钟模块、第一电源模块以及第一电量监测模块，所述第一电量监测模块通过信号线与第一电源模块相连；
所述计量表包括MCU，所述MCU连接有流量传感器、第二存储模块、第二显示模块、第二RF通信模块、操作按钮、第二时钟模块、第二电源模块以及第二电量监测模块，所述第二电量监测模块通过信号线与第二电源模块相连。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa无线网络的智能抄表系统，其特征在于：所述计量表为燃气表、水表或热量表中的任一种。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa无线网络的智能抄表系统，其特征在于：所述流量传感器为气体流量传感器或液体流量传感器中的任一种。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa无线网络的智能抄表系统，其特征在于：所述计量表与采集终端通过RF无线通信网络相连。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa无线网络的智能抄表系统，其特征在于：所述所述第一存储模块与第二存储模块均为可拆卸的SD卡。
6.根据权利要求1所述的基于LoRa无线网络的智能抄表系统，其特征在于：所述第一电源模块为微控制器、第二LoRa通信模块、第一显示模块、第一RF通信模块、指纹识别模块以及第一时钟模块供电。
7.根据权利要求1所述的基于LoRa无线网络的智能抄表系统，其特征在于：所述第二电源模块为流量传感器、第二显示模块、第二RF通信模块以及第二时钟模块供电。
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