CN111161521A - 一种智能水表辅助抄表系统 - Google Patents

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范子辉
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Abstract

本发明提供了一种智能水表辅助抄表系统，包括服务器、MCU控制模块、LoRa通信模块、电磁阀控制模块和流量采集模块；其中LoRa通信模块与电磁阀控制模块通信连接；流量采集模块用于记录用水量；利用LoRa通信模块与服务器实现无线通讯；当LoRa通信模块接收到服务器的数据采集命令时，流量采集模块实现对水流量数据的采集并且上传，当LoRa通信模块接收到欠费指令后，MCU控制模块发出关阀指令并通过电磁阀控制模块关闭水路，实现断水功能。本发明智能水表采集数据准确性高。

Description

一种智能水表辅助抄表系统
技术领域
本发明涉及智能水表领域，尤其涉及一种智能水表辅助抄表系统。
背景技术
21世纪是节约型社会，节约能源的必要性早已被人们所重视。我国水资源匮乏，据有关资料显示，我国每年城市缺水达60亿立方，因此造成约两千亿元的经济损失。同时，水资源存在低效利用和大肆浪费等情况。因此，迫切需要借助智能水表，利用自动抄表技术，实现对水资源的智能化管理，同时也可实现对水资源的自动计量计费，节约人力成本。
目前市面上可以见到的智能水表形式各异，根据通信方式不同主要有总线制和无线制两大类。比较成熟的无线方案主要有ZigBee，GPRS，CDMA和小无线等。无线网络通过利用电磁波在空气中发送和接收数据，无需布设线缆介质，使用便利，已获得广泛的应用。而LoRa技术则是一项近几年才发布的面向无线传感网络与控制应用的通信技术，具有低功耗和传输距离远的特性，有理由相信在不久的将来它将会在自动抄表领域占据主导地位。现有市场上的智能水表采集数据不准确，在该领域的技术需要提高。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有市场上的智能水表采集数据不准确的问题，本发明提供一种智能水表辅助抄表系统。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种智能水表辅助抄表系统，包括服务器、MCU控制模块、LoRa通信模块、电磁阀控制模块和流量采集模块；其中所述LoRa通信模块与所述电磁阀控制模块通信连接；
所述流量采集模块用于记录用水量；利用所述LoRa通信模块与所述服务器实现无线通讯；当所述LoRa通信模块接收到所述服务器的数据采集命令时，所述流量采集模块实现对水流量数据的采集并且上传，当LoRa通信模块接收到欠费指令后，所述MCU控制模块发出关阀指令并通过电磁阀控制模块关闭水路，实现断水功能。
优选的，还包括所述MCU控制模块内设置有EEPROM存储模块，所述EEPROM存储模块用于存储采集到的水流量数据。
优选的，还包括水流蓄能模块，所述水流蓄能模块包括微型水轮发电机、稳压控制回路、充电保护电路和锂电池；所述微型水轮发电机装设于电磁阀之前，当有水流流过时带动所述微型水轮发电机发电，通过所述稳压控制回路为锂电池充电。
优选的，所述水流蓄能模块还包括充电保护模块，利用所述充电保护模块将所述稳压控制回路的输出电压稳定在锂电池允许的充电电压范围之内。
优选的，所述MCU控制模块采用STM32L系列微控制器。
优选的，所述LoRa通信模块采用433/868MHzRN2483模块。
优选的，还包括RS485通信模块，所述RS485通信模块与所述MCU控制模块通信连接，用于作为外接接口。
有益效果：
本发明通过包括服务器、MCU控制模块、LoRa通信模块、电磁阀控制模块和流量采集模块；流量采集模块用于记录用水量；利用LoRa通信模块与服务器实现无线通讯；当LoRa通信模块接收到服务器的数据采集命令时，流量采集模块实现对水流量数据的采集并且上传，通过流量采集模块，精确采集水流量，从而记录用水量，并且通过LoRa通信模块进行传输，避免数据传输错误失真。本发明智能水表采集数据准确性高。
附图说明
图1为本发明智能水表辅助抄表系统的结构框图。
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，本发明实施例提出了一种智能水表辅助抄表系统，包括服务器、MCU控制模块、LoRa通信模块、电磁阀控制模块和流量采集模块；其中所述LoRa通信模块与所述电磁阀控制模块通信连接；
所述流量采集模块用于记录用水量；利用所述LoRa通信模块与所述服务器实现无线通讯；当所述LoRa通信模块接收到所述服务器的数据采集命令时，所述流量采集模块实现对水流量数据的采集并且上传，当LoRa通信模块接收到欠费指令后，所述MCU控制模块发出关阀指令并通过电磁阀控制模块关闭水路，实现断水功能。
MCU控制模块
水流蓄能智能水表为实现能源的自供给，需要实现超低功耗运行。而微控制决定了整个无线智能水表的功耗和性能。本智能水表设计选用意法半导体公司STM32L系列微控制器。该控制器采用Cortex-M3内核，具有超低功耗，实时性好，外设丰富，代码灵活等特点。同时，该芯片具有低功耗运行模式、睡眠模式、低功耗睡眠模式、停止模式和待机模式5种低功耗工作模式，以及创新型自主动态电压调节功能。这些特点有利于实现智能水表低功耗设计，在低功耗的原则下实现多功能，可满足无线蓄能智能水表的设计需求。
LoRa通信模块
智能水表与服务器之间的通信是整个无线自动抄表过程的关键，其通信性能决定着整个自动抄表系统的性能。从技术角度分析，LoRa通信技术抗干扰能力强、传输可靠、功耗低、时延短、使用免费、成本低、施工要求低，在目前的技术条件下，它是最适合用于水表自动抄表的技术。本设计采用Microchip公司推出的433/868MHzRN2483模块，该模块IoT和M2M无线通信距离可超过10英里(郊区)，并且能够将数百万的无线传感器节点与LoRa技术网关连接起来。
流量采集模块
流量采集模块采用中断采集模式，利用流体传感器带动智能水表齿轮转动，当智能水表转动一圈时，中断模式的I/O口电平会拉低，从而发出中断信号。在智能水表接收到有效的中断脉冲信号后，MCU由休眠模式转至工作模式，并记录一次中断信号。通过这种中断采集模式对中断脉冲进行计数，记录用水量。
水流蓄能模块
水流蓄能模块主要包括微型水轮发电机、稳压控制回路、充电保护电路和锂电池组成。微型水轮发电机装设于电磁阀之前，当有水流流过时带动水轮发电，通过稳压控制回路输出5V直流电压为锂电池充电，利用充电保护模块将输出电压稳定在锂电池允许的充电电压范围之内，从而保证锂电池不会因为过充而损坏，保障了充电的安全。储存在锂电池中的电能作为低功耗运行的LoRa通信智能水表正常工作所需能源储备。
还包括所述MCU控制模块内设置有EEPROM存储模块，所述EEPROM存储模块用于存储采集到的水流量数据。
还包括水流蓄能模块，所述水流蓄能模块包括微型水轮发电机、稳压控制回路、充电保护电路和锂电池；所述微型水轮发电机装设于电磁阀之前，当有水流流过时带动所述微型水轮发电机发电，通过所述稳压控制回路为锂电池充电。所述水流蓄能模块还包括充电保护模块，利用所述充电保护模块将所述稳压控制回路的输出电压稳定在锂电池允许的充电电压范围之内。
还包括RS485通信模块，所述RS485通信模块与所述MCU控制模块通信连接，用于作为外接接口。
最后需要说明的是：以上仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种智能水表辅助抄表系统，其特征在于，包括服务器、MCU控制模块、LoRa通信模块、电磁阀控制模块和流量采集模块；其中所述LoRa通信模块与所述电磁阀控制模块通信连接；
所述流量采集模块用于记录用水量；利用所述LoRa通信模块与所述服务器实现无线通讯；当所述LoRa通信模块接收到所述服务器的数据采集命令时，所述流量采集模块实现对水流量数据的采集并且上传，当LoRa通信模块接收到欠费指令后，所述MCU控制模块发出关阀指令并通过电磁阀控制模块关闭水路，实现断水功能。
2.根据权利要求1所述的智能水表辅助抄表系统，其特征在于，还包括所述MCU控制模块内设置有EEPROM存储模块，所述EEPROM存储模块用于存储采集到的水流量数据。
3.根据权利要求2所述的智能水表辅助抄表系统，其特征在于，还包括水流蓄能模块，所述水流蓄能模块包括微型水轮发电机、稳压控制回路、充电保护电路和锂电池；所述微型水轮发电机装设于电磁阀之前，当有水流流过时带动所述微型水轮发电机发电，通过所述稳压控制回路为锂电池充电。
4.根据权利要求3所述的智能水表辅助抄表系统，其特征在于，所述水流蓄能模块还包括充电保护模块，利用所述充电保护模块将所述稳压控制回路的输出电压稳定在锂电池允许的充电电压范围之内。
5.根据权利要求1所述的智能水表辅助抄表系统，其特征在于，所述MCU控制模块采用STM32L系列微控制器。
6.根据权利要求1所述的智能水表辅助抄表系统，其特征在于，所述LoRa通信模块采用433/868MHz RN2483模块。
7.根据权利要求1所述的智能水表辅助抄表系统，其特征在于，还包括RS485通信模块，所述RS485通信模块与所述MCU控制模块通信连接，用于作为外接接口。
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