CN111210607A - 一种无线红外电表数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开一种无线红外电表数据采集系统,包括:NB‑IOT通信模块、RS485接口、SD卡存储模块以及处理器模块;所述NB‑IOT通信模块、所述RS485接口、所述SD卡存储模块分别与所述处理器模块连接;所述RS485接口用于对接采集电表数据的红外抄表器,所述红外抄表器用于采集电表数据发送到所述处理器模块。采用本申请所述的无线红外电表数据采集系统,能够有效提升无线抄表方式的通信距离,并且降低了电表数据采集系统的能耗,提高了电表数据采集系统的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域,具体涉及一种无线红外电表数据采集系统。
背景技术
近年来,随着科学技术的快速发展,远程智能抄表系统在实践中已经得到了广泛的应用,并逐渐取代了人工抄表。目前,GPRS远程抄表系统,WIFI抄表系统,蓝牙抄表系统等无线抄表方式被越来越多的用户所使用。然而,上述抄表方式存在诸多问题,比如处于室外环境下的电表,往往存在因电表安装距离较远的情况,蓝牙、WIFI以及GPRS等的通信距离无法有效满足实际需求。同时蓝牙、GPRS等不具备唤醒功能,长期开启蓝牙功能,导致电能功耗较大,尤其是在电池供电的情况下,电池将会耗电明显,导致可靠性较差。
随着窄带物联网技术的发展,NB-IOT和LORA等窄带物联网技术得到快速发展,其在低功耗远距离传输上具备明显优势,因此如何基于现有窄带物联网通信方式设计一种新型的无线红外电表数据采集系统成为技术人员研究的重点。
发明内容
为此,本发明实施例提供一种无线红外电表数据采集系统,以解决现有技术中存在的无线抄表方式能耗较高,且通信距离较短,可靠性较差的问题。
为了实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
第一方面,本发明提供一种无线红外电表数据采集系统,包括:NB-IOT通信模块、RS485接口、SD卡存储模块以及处理器模块;所述NB-IOT通信模块、所述RS485接口、所述SD卡存储模块分别与所述处理器模块连接;所述RS485接口用于对接采集电表数据的红外抄表器,所述红外抄表器用于采集电表数据发送到所述处理器模块;所述处理器模块用于对所述电表数据进行处理,当判断NB-IOT信号强度满足预设信号强度阈值时,将处理后的所述电表数据发送到所述NB-IOT通信模块,利用所述NB-IOT通信模块将电表数据传输到远端云服务器;当判断NB-IOT信号强度不满足预设信号强度阈值时,将处理后的所述电表数据存储到所述SD卡存储模块中。
进一步的,所述的无线红外电表数据采集系统,还包括:LORA通信模块;所述LORA通信模块与所述处理器模块连接;所述LORA通信模块用于对接手持LORA终端,所述手持LORA终端用于在NB-IOT信号强度不满足预设信号强度阈值时,对所述LORA通信模块进行LORA唤醒;所述处理器模块还用于在所述LORA通信模块唤醒之后,读取所述SD卡存储模块中的电表数据,将所述电表数据发送到所述LORA通信模块,利用所述LORA通信模块将电表数据传输到所述手持LORA终端。
进一步的,所述的无线红外电表数据采集系统,还包括:电池供电模块;所述电池供电模块分别与所述NB-IOT通信模块、所述RS485接口、所述SD卡存储模块分别以及所述处理器模块连接。
进一步的,所述处理器模块为STM32系列单片机。
进一步的,所述电池供电模块为锂电池供电模块。
进一步的,所述的无线红外电表数据采集系统,其特征在于,还包括:电池监控模块;所述电池监控模块与所述处理器模块连接;所述电池监控模块用于获取所述电池供电模块的电压数据和电流数据,并将所述电压数据和所述电流数据传输到所述处理器模块;所述处理器模块还用于利用预设的安时积分算法对所述电池供电模块的电量进行估算,根据预先获得的低功耗模式和正常模式下所述电池供电模块的功耗情况,预测出所述电池供电模块的剩余电量所能采集的次数以及预设采集频率下所能够持续使用的时间。
进一步的,所述处理器模块还用于当所述电池供电模块的剩余电量低于第一预设电量阈值时,利用所述NB-IOT通信模块将剩余电量数据传输到云服务器,基于所述云服务器对电池供电模块的剩余电量进行事项处理生成针对所述电池供电模块中电池的更换提示信息;或者,当所述电池供电模块的剩余电量低于第二预设电量阈值时,控制停止采集电表数据,利用所述NB-IOT通信模块将剩余电量数据传输到云服务器,基于所述云服务器生成相应的用于提示更换所述电池供电模块中电池的紧急警告信息;其中,所述第二预设电量阈值低于所述第一预设电量阈值。
第二方面,本发明还提供一种无线红外电表数据采集系统,其特征在于,包括:NB-IOT通信模块、RS485接口、RTC模块、供电电池模块、电池监控模块以及处理器模块;所述NB-IOT通信模块、所述RS485接口、RTC模块、所述供电电池模块、所述电池监控模块以及处理器模块连接;所述电池监控模块用于获取电池供电模块的电压数据和电流数据,并将所述电压数据和所述电流数据传输到所述处理器模块;所述处理器模块还用于利用预设的安时积分算法对所述电池供电模块的电量进行估算,根据预先获得的低功耗模式和正常模式下所述电池供电模块的功耗情况,预测出所述电池供电模块的剩余电量所能采集的次数以及预设采集频率下所能够持续使用的时间。
进一步的,所述处理器模块还用于根据所述剩余电量以及预设的电池电量阈值,判断是否对所述供电电池模块中的电池进行更换。
进一步的,所述处理器模块为STM32系列单片机。
采用本申请所述的无线红外电表数据采集系统,能够有效提升无线抄表方式的通信距离,并且降低了电表数据采集系统的能耗,提高了电表数据采集系统的可靠性和稳定性,从而极大提升了用户的使用体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
图1为本申请实施例提供的第一种无线红外电表数据采集系统的示意图;
图2为本申请实施例提供的第一种无线红外电表数据采集系统的运行流程图;
图3为本申请实施例提供的第二种无线红外电表数据采集系统的示意图;
图4为本申请实施例提供的第二种无线红外电表数据采集系统的电池供电控制断开示意图;
图5为本申请实施例提供的第二种无线红外电表数据采集系统的的电池供电控制闭合示意图;
图6为本申请实施例提供的第二种无线红外电表数据采集系统的运行流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效,显然,所描述的实施例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。
下面基于本发明所述的第一种无线红外电表数据采集系统,对其实施例进行详细描述。如图1所示,其为本申请实施例提供的第一种无线红外电表数据采集系统的示意图。本申请所述的无线红外电表数据采集系统的具体组成结构至少包括:NB-IOT通信模块、RS485接口、SD卡存储模块以及处理器模块。所述NB-IOT通信模块、所述RS485接口、所述SD卡存储模块分别与所述处理器模块连接。
其中,所述RS485接口用于对接采集电表数据的红外抄表器,所述红外抄表器用于采集电表数据发送到所述处理器模块。所述处理器模块用于对所述电表数据进行处理,当判断NB-IOT信号强度满足预设信号强度阈值时,将处理后的所述电表数据发送到所述NB-IOT通信模块,利用所述NB-IOT通信模块将电表数据传输到远端云服务器;当判断NB-IOT信号强度不满足预设信号强度阈值时,将处理后的所述电表数据存储到所述SD卡存储模块中。所述处理器模块为STM32系列单片机。
进一步的,所述的无线红外电表数据采集系统可包括LORA通信模块,所述LORA通信模块与所述处理器模块连接。所述LORA通信模块用于对接手持LORA终端,所述手持LORA终端用于在NB-IOT信号强度不满足预设信号强度阈值时,对所述LORA通信模块进行LORA唤醒。此时所述处理器模块还用于在所述LORA通信模块唤醒之后,读取所述SD卡存储模块中的电表数据,将所述电表数据发送到所述LORA通信模块,利用所述LORA通信模块将电表数据传输到所述手持LORA终端。具体的实现原理可参照如图2所示,在此不再详细赘述。
另外所述的无线红外电表数据采集系统还可包括电池供电模块;所述电池供电模块分别与所述NB-IOT通信模块、所述RS485接口、所述SD卡存储模块分别以及所述处理器模块连接。需要说明的是,所述电池供电模块可采用锂电池供电模块。可选的,所述无线红外电表数据采集系统还可包括RTC模块及电池监控模块,其中所述电池监控模块用于获取所述电池供电模块的电压数据和电流数据,并将所述电压数据和所述电流数据传输到所述处理器模块,便于进行后续分析处理,具体实现过程可参照下述第二种无线红外电表数据采集系统中有关所述电池监控模块部分实施例内容,在此不再详细赘述。
在本发明实施例中,为了对所述电池供电模块中的电池状态进行监控,还可包括电池监控模块,所述电池监控模块与所述处理器模块连接。所述电池监控模块用于获取所述电池供电模块的电压数据和电流数据,并将所述电压数据和所述电流数据传输到所述处理器模块。此时所述处理器模块还用于利用预设的安时积分算法对所述电池供电模块的电量进行估算,根据预先获得的低功耗模式和正常模式下所述电池供电模块的功耗情况,预测出所述电池供电模块的剩余电量所能采集的次数以及预设采集频率下所能够持续使用的时间。另外,所述处理器模块还用于当所述电池供电模块的剩余电量低于第一预设电量阈值时,利用所述NB-IOT通信模块将剩余电量数据传输到云服务器,基于所述云服务器对电池供电模块的剩余电量进行事项处理生成针对所述电池供电模块中电池的更换提示信息;或者,当所述电池供电模块的剩余电量低于第二预设电量阈值时,控制停止采集电表数据,利用所述NB-IOT通信模块将剩余电量数据传输到云服务器,基于所述云服务器生成相应的用于提示更换所述电池供电模块中电池的紧急警告信息。其中,所述第二预设电量阈值低于所述第一预设电量阈值。如图6所示,所述的第二预设电量阈值可以是指电池电量的30%,所述第一预设电量阈值可以是指电池电量的10%,当然在此不做具体限定,可按照实际情况进行设定。
在本发明实施例中,LORA通信具备通信距离远,低功耗唤醒特点,采用本发明所述的第二种无线红外电表数据采集系统可以通过LORA手持终端以LORA无线方式读取采集装置中的数据,避免了户外移动信号弱或没有信号情况下电表数据不易读取情况,另外该装置采用NB-IOT方式实现远程通信,该方式将比GPRS方式功耗更低,穿透能力更强,能够保证电池使用时间更长,同时提升无线抄表方式的通信距离,并且降低了电表数据采集系统的能耗,提高了电表数据采集系统的可靠性和稳定性,从而极大提升了用户的使用体验。
与上述提供的第一种无线红外电表数据采集系统相对应,本发明还提供第二种无线红外电表数据采集系统。由于相似于上述方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处请参见上述方法实施例部分的说明即可,下面描述的一种无线红外电表数据采集系统仅是示意性的。如图3所示,其分别为本发明实施例提供的第二种无线红外电表数据采集系统的示意图。
本发明所述的第二种无线红外电表数据采集系统,具体的,所述的第二种无线红外电表数据采集系统包括:NB-IOT通信模块、RS485接口、RTC模块、供电电池模块、电池监控模块以及处理器模块。所述NB-IOT通信模块、所述RS485接口、RTC模块、所述供电电池模块、所述电池监控模块以及处理器模块连接;其中,所述电池监控模块用于获取所述电池供电模块的电压数据和电流数据,并将所述电压数据和所述电流数据传输到所述处理器模块。所述处理器模块还用于利用预设的安时积分算法对所述电池供电模块的电量进行估算,根据预先获得的低功耗模式和正常模式下所述电池供电模块的功耗情况,预测出所述电池供电模块的剩余电量所能采集的次数以及预设采集频率下所能够持续使用的时间。在本发明实施例中,所述处理器模块还用于根据所述剩余电量以及预设的电池电量阈值,判断是否对所述供电电池模块中的电池进行更换。
在本发明具体实施例中,采用窄带物联网技术中的NB-IOT通信方式,连接到远端云服务器,并采用低功耗工作方式,比如处理器模块可处于低功耗,并可实现断开外围模块供电,如图4-5所述的,其分别为本申请实施例提供的第二种无线红外电表数据采集系统的电池供电控制断开示意图和控制闭合示意图。进一步的,可采用电池监控模块,对所述电池供电模块中的电池电量进行智能监控,及时提醒电池电量情况、便于及时更换电池,从而维持系统稳定运行,具体监控如图6所示,在此不再详细赘述。需要说明的是,所述处理器模块可以采用STM32系列单片机,所述电池供电模块可采用锂电池供电模块,便于设备安装和管理,在此不做具体限定。
在本发明实施例中,无线通信方式采用低功耗NB-IOT方式,在非工作状态下,设备处理低功耗模式,并且切断模块供电,整个抄表系统将处于最低功耗模式,并且采用了电池监控单元,对电池电压、电流进行监控,通过安时积分算法对电池电量进行估算方法;根据电池电量以及不同工作模式下的功耗,预测电池电量剩余使用次数;同时根据抄表系统定时采集的频率,来预测出电池维持的时间;并且根据电池电量阈值,能够及时提示是否对电池进行更换。
采用本发明所述的第二种无线红外电表数据采集系统能够有效提升无线抄表方式的通信距离,并且降低了电表数据采集系统的能耗,提高了电表数据采集系统的可靠性和稳定性,从而极大提升了用户的使用体验。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种无线红外电表数据采集系统,其特征在于,包括:NB-IOT通信模块、RS485接口、SD卡存储模块以及处理器模块;所述NB-IOT通信模块、所述RS485接口、所述SD卡存储模块分别与所述处理器模块连接;
所述RS485接口用于对接采集电表数据的红外抄表器,所述红外抄表器用于采集电表数据发送到所述处理器模块;
所述处理器模块用于对所述电表数据进行处理,当判断NB-IOT信号强度满足预设信号强度阈值时,将处理后的所述电表数据发送到所述NB-IOT通信模块,利用所述NB-IOT通信模块将电表数据传输到远端云服务器;当判断NB-IOT信号强度不满足预设信号强度阈值时,将处理后的所述电表数据存储到所述SD卡存储模块中。
2.根据权利要求1所述的无线红外电表数据采集系统,其特征在于,还包括:LORA通信模块;所述LORA通信模块与所述处理器模块连接;
所述LORA通信模块用于对接手持LORA终端,所述手持LORA终端用于在NB-IOT信号强度不满足预设信号强度阈值时,对所述LORA通信模块进行LORA唤醒;
所述处理器模块还用于在所述LORA通信模块唤醒之后,读取所述SD卡存储模块中的电表数据,将所述电表数据发送到所述LORA通信模块,利用所述LORA通信模块将电表数据传输到所述手持LORA终端。
3.根据权利要求2所述的无线红外电表数据采集系统,其特征在于,还包括:电池供电模块;所述电池供电模块分别与所述NB-IOT通信模块、所述RS485接口、所述SD卡存储模块分别以及所述处理器模块连接。
4.根据权利要求1所述的无线红外电表数据采集系统,其特征在于,所述处理器模块为STM32系列单片机。
5.根据权利要求3所述的无线红外电表数据采集系统,其特征在于,所述电池供电模块为锂电池供电模块。
6.根据权利要求3或5所述的无线红外电表数据采集系统,其特征在于,还包括:电池监控模块;所述电池监控模块与所述处理器模块连接;所述电池监控模块用于获取所述电池供电模块的电压数据和电流数据,并将所述电压数据和所述电流数据传输到所述处理器模块;
所述处理器模块还用于利用预设的安时积分算法对所述电池供电模块的电量进行估算,根据预先获得的低功耗模式和正常模式下所述电池供电模块的功耗情况,预测出所述电池供电模块的剩余电量所能采集的次数以及预设采集频率下所能够持续使用的时间。
7.根据权利要求6所述的无线红外电表数据采集系统,其特征在于,所述处理器模块还用于当所述电池供电模块的剩余电量低于第一预设电量阈值时,利用所述NB-IOT通信模块将剩余电量数据传输到云服务器,基于所述云服务器对电池供电模块的剩余电量进行事项处理生成针对所述电池供电模块中电池的更换提示信息;或者,
当所述电池供电模块的剩余电量低于第二预设电量阈值时,控制停止采集电表数据,利用所述NB-IOT通信模块将剩余电量数据传输到云服务器,基于所述云服务器生成相应的用于提示更换所述电池供电模块中电池的紧急警告信息;其中,所述第二预设电量阈值低于所述第一预设电量阈值。
8.一种无线红外电表数据采集系统,其特征在于,包括:NB-IOT通信模块、RS485接口、RTC模块、供电电池模块、电池监控模块以及处理器模块;所述NB-IOT通信模块、所述RS485接口、RTC模块、所述供电电池模块、所述电池监控模块以及处理器模块连接;
所述电池监控模块用于获取电池供电模块的电压数据和电流数据,并将所述电压数据和所述电流数据传输到所述处理器模块;
所述处理器模块还用于利用预设的安时积分算法对所述电池供电模块的电量进行估算,根据预先获得的低功耗模式和正常模式下所述电池供电模块的功耗情况,预测出所述电池供电模块的剩余电量所能采集的次数以及预设采集频率下所能够持续使用的时间。
9.根据权利要求8所述的无线红外电表数据采集系统,其特征在于,包括:所述处理器模块还用于根据所述剩余电量以及预设的电池电量阈值,判断是否对所述供电电池模块中的电池进行更换。
10.根据权利要求8所述的无线红外电表数据采集系统,其特征在于,所述处理器模块为STM32系列单片机。
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