CN117405189A - 一种基于蓝牙soc芯片的燃气表 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃气表技术领域，尤其为一种基于蓝牙soc芯片的燃气表，包括基表和主控板；所述基表包括电机阀门和计量传感器，所述主控板包括蓝牙soc、安全单元、时钟芯片和时钟电池、按键、LCD显示屏、电源模块、通信单元、阀门驱动单元和计量信号处理单元；所述蓝牙soc分别连接各模块单元并进行信息交互。本发明燃气报警器和燃气表通过蓝牙建立通信，且通过蓝牙芯片作为主控，燃气报警器检测到燃气泄露时可以通知燃气表断开燃气阀门，能够避免燃气安全事故发生，且减少了电气连接，增强了主控板的稳定性；降低了整机功耗，增加了电池寿命，减少了更换电池的不便，用户体验更佳；并且燃气表成本更低，社会综合效益更高。

Description

一种基于蓝牙soc芯片的燃气表
技术领域
本发明涉及燃气表技术领域，尤其是一种基于蓝牙soc芯片的燃气表。
背景技术
燃气泄露导致爆炸的事故时有发生，给人民的群众的生命财产安全带来严重威胁。智能燃气表作为燃气计量的器具，具备燃气通断的功能。在燃气发生泄露时，燃气泄露报警器如果能将检测到的信息及时传递给表具，表具将断开阀门，关闭燃气通道，可以避免一些燃气安全事故。但现有的燃气表为了实现多种功能，其内包含多个控制主板，其成本较高，且增加了整机功耗。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种基于蓝牙soc芯片的燃气表，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
提供一种基于蓝牙soc芯片的燃气表，包括：基表和主控板；所述基表包括电机阀门和计量传感器，所述电机阀门接收所述主控板的驱动信号，所述计量传感器采集计量信号并传输至所述主控板；
所述主控板包括蓝牙soc、安全单元、时钟芯片和时钟电池、按键、LCD显示屏、电源模块、通信单元、阀门驱动单元和计量信号处理单元；所述蓝牙soc分别连接安全单元、时钟芯片和时钟电池、按键、LCD显示屏、电源模块、通信单元、阀门驱动单元和计量信号处理单元并进行信息交互；
所述阀门驱动单元连接所述电机阀门；
所述计量信号处理单元连接所述计量传感器。
作为本发明的一种优选技术方案：所述通信单元包括NB-IOT模组和远红外通信单元。
作为本发明的一种优选技术方案：所述蓝牙soc协议管理连接的各模块单元，并作为与报警器连接的无线通信芯片。
作为本发明的一种优选技术方案：所述安全单元提供燃气表和主站通信数据的加解密功能，并存储燃气表用气信息和事件记录。
作为本发明的一种优选技术方案：所述时钟芯片和时钟电池用于维持燃气表RTC时钟。
作为本发明的一种优选技术方案：所述主控板通过电机驱动电路控制电机阀门的关断。
作为本发明的一种优选技术方案：所述通信单元基于无线通信算法增强对信号的识别。
作为本发明的一种优选技术方案：所述无线通信算法具体如下：
建立信道识别处理模型如下：
其中，B为通信单元信道带宽，τ为瞬时时延，为平均时延，P(τ)为瞬时时延功率；
建立迭代识别函数如下：
其中，W(x，t)为迭代识别函数，x为无线通信信号，t为信号迭代时间，为迭代函数在时间t内的模的最小上界，sup(·)为最小上界函数，/>为迭代函数的模，为迭代函数的范数的平方，δ为无线信号迭代空间，T为信号迭代运行总时间；
作为本发明的一种优选技术方案：所述无线通信信号基于改进蚁群算法进行无线信号迭代空间的搜索。
作为本发明的一种优选技术方案：所述改进蚁群算法具体如下：
将划分区间的特征数据集模拟为蚂蚁选择的边(u，v)，融入第e次迭代的信息素浓度ruv(e)、启发函数huv，针对第u点位置的第s只蚂蚁，当第e次迭代时u不属于yt时，则选v的概率puv(e)为：
其中，α表示信息素启发因子，β表示能见度因子，rul(e)为第e次迭代蚂蚁s从节点u移动至节点l的信息素强度，ys表示第s只蚂蚁集合的可行节点，δuv为边(u，v)上的状态系数；
其中，ruv(0)为蚂蚁在边(u，v)上的初始化信息素分布矩阵，rmax为路径信息素浓度的上限，r0为初始信息素的值；
ruv(e)＝μ*(rmax-ruv1(e))+ruv2(e)
其中，μ为信息素蒸发系数，ruv1(e)表示临时存放第e次迭代停滞路径的信息素矩阵，ruv2(e)表示存放第e次迭代的新路径的信息素矩阵；
蚂蚁的迭代更新如下：
ruv(e+1)＝(1-ρ)×ruv(e)+Δruv
其中，ruv(e+1)为第e+1次迭代中蚂蚁的信息素浓度，ρ表示全局信息素挥发系数，Δruv(e)为第e次迭代中蚂蚁的总信息素增量，表示第e次迭代中第s只蚂蚁在边(u，v)上出现的增量，F为信息素常数，Ls为蚂蚁s走过的路径长度。
本发明提供的基于蓝牙soc芯片的燃气表，与现有技术相比，其有益效果有：
本发明燃气报警器和燃气表通过蓝牙建立通信，并通过无线通信算法加强对于蓝牙信号的识别，且通过蓝牙芯片作为主控，燃气报警器检测到燃气泄露时可以通知燃气表断开燃气阀门，能够避免燃气安全事故发生，且减少了电气连接，增强了主控板的稳定性；降低了整机功耗，增加了电池寿命，减少了更换电池的不便，用户体验更佳；并且燃气表成本更低，社会综合效益更高。
附图说明
图1为本发明优选实施例的燃气表模块连接图。
图中各个标记的意义为：1、基表；11、电机阀门；12、计量传感器；2、主控板；21、蓝牙soc；22、安全单元；23、时钟芯片和时钟电池；24、按键；25、LCD显示屏；26、电源模块；27、通信单元；271、NB-IOT模组；272、远红外通信单元；28、阀门驱动单元；29、计量信号处理单元。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。
参照图1，本发明优选实施例提供了一种基于蓝牙soc芯片的燃气表，包括：基表1和主控板2；所述基表1包括电机阀门11和计量传感器12，所述电机阀门11接收所述主控板2的驱动信号，所述计量传感器12采集计量信号并传输至所述主控板2；
所述主控板2包括蓝牙soc21、安全单元22、时钟芯片和时钟电池23、按键24、LCD显示屏25、电源模块26、通信单元27、阀门驱动单元28和计量信号处理单元29；所述蓝牙soc21分别连接安全单元22、时钟芯片和时钟电池23、按键24、LCD显示屏25、电源模块26、通信单元27、阀门驱动单元28和计量信号处理单元29并进行信息交互；
所述阀门驱动单元28连接所述电机阀门11；
所述计量信号处理单元29连接所述计量传感器12。
所述通信单元27包括NB-IOT模组271和远红外通信单元272。
所述蓝牙soc21协议管理连接的各模块单元，并作为与报警器连接的无线通信芯片。
所述安全单元22提供燃气表和主站通信数据的加解密功能，并存储燃气表用气信息和事件记录。
所述时钟芯片和时钟电池23用于维持燃气表RTC时钟。
所述主控板2通过电机驱动电路控制电机阀门11的关断。
所述通信单元27基于无线通信算法增强对信号的识别。
所述无线通信算法具体如下：
建立信道识别处理模型如下：
其中，B为通信单元(27)信道带宽，τ为瞬时时延，为平均时延，P(τ)为瞬时时延功率；
建立迭代识别函数如下：
其中，W(x，t)为迭代识别函数，x为无线通信信号，t为信号迭代时间，为迭代函数在时间t内的模的最小上界，sup(·)为最小上界函数，/>为迭代函数的模，为迭代函数的范数的平方，δ为无线信号迭代空间，T为信号迭代运行总时间；
所述无线通信信号基于改进蚁群算法进行无线信号迭代空间的搜索。
所述改进蚁群算法具体如下：
将划分区间的特征数据集模拟为蚂蚁选择的边(u，v)，融入第e次迭代的信息素浓度ruv(e)、启发函数huv，针对第u点位置的第s只蚂蚁，当第e次迭代时u不属于yt时，则选v的概率puv(e)为：
其中，α表示信息素启发因子，β表示能见度因子，rul(e)为第e次迭代蚂蚁s从节点u移动至节点l的信息素强度，ys表示第s只蚂蚁集合的可行节点，δuv为边(u，v)上的状态系数；
其中，ruv(0)为蚂蚁在边(u，v)上的初始化信息素分布矩阵，rmax为路径信息素浓度的上限，r0为初始信息素的值；
ruv(e)＝μ*(rmax-ruv1(e))+ruv2(e)
其中，μ为信息素蒸发系数，ruv1(e)表示临时存放第e次迭代停滞路径的信息素矩阵，ruv2(e)表示存放第e次迭代的新路径的信息素矩阵；
蚂蚁的迭代更新如下：
ruv(e+1)＝(1-ρ)×ruv(e)+Δruv
其中，ruv(e+1)为第e+1次迭代中蚂蚁的信息素浓度，ρ表示全局信息素挥发系数，Δruv(e)为第e次迭代中蚂蚁的总信息素增量，表示第e次迭代中第s只蚂蚁在边(u，v)上出现的增量，F为信息素常数，Ls为蚂蚁s走过的路径长度。
本实施例中，基表1主要包括电机阀门11和计量传感器12，主控板2包括蓝牙soc21、安全单元22、时钟芯片和时钟电池23、按键24、LCD显示屏25、电源模块26、通信单元27、阀门驱动单元28和计量信号处理单元29。主控板2可以通过阀门驱动单元28的电机驱动电路控制电机阀门11和的关断。计量传感器12将基表1的计量信息传统给主控板2的计量信号处理单元29，主控板2的计量信号处理单元29统计累计用气量等信息。
蓝牙soc21作为燃气表的主控MCU，管理协议各个模块单元，同时作为与报警器连接的无线通信芯片。
安全单元22主要由安全芯片组成，提供燃气表和主站通信数据的加解密功能，同时存储燃气表用气信息和事件记录。
时钟芯片和时钟电池23主要用于维持燃气表RTC时钟。
按键24作为人机交互单元之一，可以触发NB上报信息到主站，同时为报警器的连接通过方便。
显示屏25作为人机交互单元之一主要用于显示燃气表的各种信息。
电源模块26主要用于主电池的降压，为各个模块提供适合的电平电源。
通信单元27包括NB-IOT模组271和远红外通信单元272，通信单元27主要用于实现燃气表和主站远程通信，通过远程通信，报警信息能及时上传到云端。
通信单元27还采用改进蚁群算法优化的无线通信算法增强对信号的识别：
将划分区间的特征数据集模拟为蚂蚁选择的边(u，v)，融入第e次迭代的信息素浓度ruv(e)、启发函数huv，针对第u点位置的第s只蚂蚁，当第e次迭代时u不属于yt时，则选v的概率puv(e)为：
其中，α表示信息素启发因子，β表示能见度因子，rul(e)为第e次迭代蚂蚁s从节点u移动至节点l的信息素强度，ys表示第s只蚂蚁集合的可行节点，δuv为边(u，v)上的状态系数；
其中，ruv(0)为蚂蚁在边(u，v)上的初始化信息素分布矩阵，rmax为路径信息素浓度的上限，r0为初始信息素的值；
ruv(e)＝μ*(rmax-ruv1(e))+ruv2(e)
其中，μ为信息素蒸发系数，ruv1(e)表示临时存放第e次迭代停滞路径的信息素矩阵，ruv2(e)表示存放第e次迭代的新路径的信息素矩阵；
蚂蚁的迭代更新如下：
ruv(e+1)＝(1-ρ)×ruv(e)+Δruv
其中，ruv(e+1)为第e+1次迭代中蚂蚁的信息素浓度，ρ表示全局信息素挥发系数，Δruv(e)为第e次迭代中蚂蚁的总信息素增量，表示第e次迭代中第s只蚂蚁在边(u，v)上出现的增量，F为信息素常数，Ls为蚂蚁s走过的路径长度。
无线通信算法基于上述改进蚁群算法搜索获取的最优无线信号迭代空间进行无线信号的迭代识别：
首先建立信道识别处理模型如下：
其中，B为通信单元27信道带宽，τ为瞬时时延，为平均时延，P(τ)为瞬时时延功率；
再建立如下的迭代识别函数：
其中，W(x，t)为迭代函数，x为无线通信信号，t为信号迭代时间，为迭代函数在时间t内的模的最小上界，sup(·)为最小上界函数，/>为迭代函数的模，为迭代函数的范数的平方，δ0为经过改进蚁群算法搜素获得的最优无线信号迭代空间，T为信号迭代运行总时间；
改进蚁群算法中，将当前迭代次数下的信息素矩阵进行拆分，通过建立两个临时信息素矩阵ruv1(e)和ruv2(e)，分别存放拆分的信息素，提取当前信息素矩阵中停滞路上的信息素值，放入临时信息素矩阵中，并进行平滑处理，能够提升蚂蚁算子信息素浓度较低路径的可能性，提升全局搜索能力，提升对于无线信号迭代空间的搜索能力，提升对于无线通信信号的识别能力，无线通信算法通过建立对无线通信信号的通信信道的识别函数，再基于迭代函数进行无线通信信号的通信信道的迭代识别，能够实现迭代功能的最大能效发挥，实现对于无线通信信号的增强识别。
主控板2中采用蓝牙芯片作为主控，能够减少一个主控MCU，减少电气连接，增强主控板2的稳定性，同时降低了整机功耗，增加了电池寿命，减少了更换电池的不便，用户体验更佳。表具成本更低，社会综合效益更高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：包括：基表(1)和主控板(2)；所述基表(1)包括电机阀门(11)和计量传感器(12)，所述电机阀门(11)接收所述主控板(2)的驱动信号，所述计量传感器(12)采集计量信号并传输至所述主控板(2)；
所述主控板(2)包括蓝牙soc(21)、安全单元(22)、时钟芯片和时钟电池(23)、按键(24)、LCD显示屏(25)、电源模块(26)、通信单元(27)、阀门驱动单元(28)和计量信号处理单元(29)；所述蓝牙soc(21)分别连接安全单元(22)、时钟芯片和时钟电池(23)、按键(24)、LCD显示屏(25)、电源模块(26)、通信单元(27)、阀门驱动单元(28)和计量信号处理单元(29)并进行信息交互；
所述阀门驱动单元(28)连接所述电机阀门(11)；
所述计量信号处理单元(29)连接所述计量传感器(12)。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：所述通信单元(27)包括NB-IOT模组(271)和远红外通信单元(272)。
3.根据权利要求1所述的基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：所述蓝牙soc(21)协议管理连接的各模块单元，并作为与报警器连接的无线通信芯片。
4.根据权利要求1所述的基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：所述安全单元(22)提供燃气表和主站通信数据的加解密功能，并存储燃气表用气信息和事件记录。
5.根据权利要求1所述的基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：所述时钟芯片和时钟电池(23)用于维持燃气表RTC时钟。
6.根据权利要求1所述的基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：所述主控板(2)通过电机驱动电路控制电机阀门(11)的关断。
7.根据权利要求1所述的基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：所述通信单元(27)基于无线通信算法增强对信号的识别。
8.根据权利要求1所述的基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：所述无线通信算法具体如下：
建立信道识别处理模型如下：
其中，B为通信单元(27)信道带宽，τ为瞬时时延，为平均时延，P(τ)为瞬时时延功率；
建立迭代识别函数如下：
其中，W(x，t)为迭代识别函数，x为无线通信信号，t为信号迭代时间，为迭代函数在时间t内的模的最小上界，sup(·)为最小上界函数，/>为迭代函数的模，为迭代函数的范数的平方，δ为无线信号迭代空间，T为信号迭代运行总时间。
9.根据权利要求1所述的基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：所述无线通信信号基于改进蚁群算法进行无线信号迭代空间的搜索。
10.根据权利要求1所述的基于蓝牙soc芯片的燃气表，其特征在于：所述改进蚁群算法具体如下：
将划分区间的特征数据集模拟为蚂蚁选择的边(u，v)，融入第e次迭代的信息素浓度ruv(e)、启发函数huv，针对第u点位置的第s只蚂蚁，当第e次迭代时u不属于yt时，则选v的概率puv(e)为：
其中，α表示信息素启发因子，β表示能见度因子，rul(e)为第e次迭代蚂蚁s从节点u移动至节点l的信息素强度，ys表示第s只蚂蚁集合的可行节点，δuv为边(u，v)上的状态系数；
其中，ruv(0)为蚂蚁在边(u，v)上的初始化信息素分布矩阵，rmax为路径信息素浓度的上限，r0为初始信息素的值；
ruv(e)＝μ*(rmax-ruv1(e))+ruv2(e)
其中，μ为信息素蒸发系数，ruv1(e)表示临时存放第e次迭代停滞路径的信息素矩阵，ruv2(e)表示存放第e次迭代的新路径的信息素矩阵；
蚂蚁的迭代更新如下：
ruv(e+1)＝(1-ρ)×ruv(e)+Δruv
其中，ruv(e+1)为第e+1次迭代中蚂蚁的信息素浓度，ρ表示全局信息素挥发系数，Δruv(e)为第e次迭代中蚂蚁的总信息素增量，表示第e次迭代中第s只蚂蚁在边(u，v)上出现的增量，F为信息素常数，Ls为蚂蚁s走过的路径长度。
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