CN204559893U - 无线通讯器、表计查询装置和表计查询系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了无线通讯器、表计查询装置和表计查询系统，涉及通讯技术领域。本实用新型提供的无线通讯器，采用非硬件唤醒的方式，其通过使用唤醒指令生成单元来判断上位机所发送的数据包中的数据符合预设的唤醒要求，只有当数据包中的数据符合要求的时候才会生成本地唤醒指令，进而将本地的数据处理模块唤醒，并进一步生成用于将对端模块唤醒的唤醒信号，从而使用了软唤醒的方式来实现了对本地数据处理模块的唤醒和将对端模块进行唤醒的任务，在不需要额外增加控制线的情况下完成了唤醒的工作，解决了现有技术中的不足。

Description

无线通讯器、表计查询装置和表计查询系统

技术领域

本实用新型涉及通讯技术领域，具体而言，涉及无线通讯器、表计查询装置和表计查询系统。

背景技术

日常生活中离不开对水、气和电等资源的消耗，家中的水表和气表对家庭消耗的水量和气量自动计数，以形成某一段时间内该家庭的水能、天然气消耗总量。水利公司和天然气公司根据上一次抄表的结果与本次抄表结果的差值来计算一段时间内的水能、天然气消耗量，进而根据单位价格来确定收费额。目前国内居民小区用户抄表收费方式主要有抄表员上门手工抄表、抄表员持POS上门抄表、IC卡表等。IC卡表虽然较好地解决了收费问题，但未解决抄表问题，很多企业仍不得不安排人工上门抄表。抄表员上门抄表周期为两月或多月，需要投入大量的人力、物力，而且数据实时性差，难于根据抄表数据分析客户的用量变化规律和供销差率。随着城市人口的增长、高层建筑的增加，以及房屋空置率的增大，人工上门抄表工作量日益增大，运营管理费用逐步增加，很容易出现漏抄、估抄问题。此外，居民隐私意识越来越强，对上门抄表逐渐产生抵触、反感，也使得上门抄表越来越困难。在这种背景下，无线远程抄表技术应运而生，在国内正在兴起。

无线数据传输是无线抄表的核心内容，其基本原理是利用了射频技术。射频RF(Radio Frequency)是指频率较高，可用于发射无线电的频率，一般常指几十到几百兆赫的频段，即VHF-UHF频段。

由于无线通信具有无需布线连线、移动性好等突出优势，无线数据传输越来越广泛地运用于小区无线抄表、小区车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制等领域中。但是无线通信也有突出的缺点：无线信号在空中不受束缚，会互相干扰；发射无线信号要消耗较大的电流等。为此，我国1998年发布的《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》对民用产品无线通信所使用的频段和发射功率有严格的限制，一般10mW-50mW，以减少相互干扰，并降低功耗。其中400-470MHz频段的发射功率限制值为50mW，其他频段发射功率限制值普遍低于50mW(除了模型玩具可达1W)。

小区无线抄表应用环境的特点是，(1)表计散布于结构复杂的居民楼内，要求抄表设备和表计的通信模块有较强的穿透能力；(2)表计普遍采样干电池供电，电量有限，又要求表计采集器及其无线模块尽量工作于超低功耗模式，即休眠模式。

如图1所示，无线模块一般由主控单元11(可选)、无线数据处理单元12和无线模块13组成，可高速传输数据信号，一般都支持透明传输模式，即把来自外部设备的数据原样转发出去或接收进来。在嵌入式应用中，为降低功耗，无线数据处理单元不工作时会进入休眠状态，因此通信之前必须先唤醒无线数据处理单元。

相关技术中的无线模块采用硬件唤醒，即通过改变某控制管脚的电平来发出唤醒信号，唤醒对端模块。这种唤醒方式要求上位机在数据线、电源线之外有一根独立的控制线，而通用设备往往不能对外提供这样的控制线，这就大大限制了无线模块的使用范围。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供无线通讯器，以增大无线通讯器的适用范围。

第一方面，本实用新型实施例提供了无线通讯器，包括：

主控模块、数据处理模块和无线模块，所述主控模块包括唤醒指令生成单元和唤醒单元；

唤醒指令生成单元，若上位机所发送的数据包中的数据符合预设的唤醒要求，则生成本地唤醒指令；

唤醒单元，若接收到本地唤醒指令，则唤醒数据处理模块；

数据处理模块，用于生成将对端模块唤醒的唤醒信号；

无线模块，用于将所述唤醒信号发送至对端模块。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述主控模块还包括接收单元，与上位机通过串口方式连接，并用于获取上位机所发出的数据包。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述主控模块为MCU。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述主控模块还包括解析单元和转发指令生成单元，

解析单元，用于将接收单元所获取的数据包进行解析；

转发指令生成单元，用于判断经过解析单元解析后的数据包中的数据是否符合预设的转发要求；

所述数据处理模块包括调制单元，若转发指令生成单元判断为是，则调制单元将解析后的数据包中的数据生成射频无线信号；

无线模块，还用于将射频无线信号发送至对端模块。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，主控模块还包括：

频率调整信号生成单元，若无线模块将待发送数据包发送后的预定时间内没有收到对端模块的回复指令，则生成中心频率调整信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述唤醒指令生成单元包括：指令判断电路，用于判断上位机所发送的数据包的包头或包尾是否携带有预设的编码；

本地唤醒指令生成电路，用于当所述指令判断电路判断为是时，生成本地唤醒指令。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述主控模块包括内部数据处理单元，用于当指令判断电路判断为否的时候，根据上位机所发送的数据包生成本地控制信号。

第二方面，本实用新型实施例还提供了表计查询装置，包括无线通讯器，还包括：用于与所述无线模块通信的电表采集器，或水表采集器，或气表采集器。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述电表采集器，或所述水表采集器，或气表采集器均为多个。

第三方面，本实用新型实施例提供了表计查询系统，包括表计查询装置，还包括无线POS模块，用于通过无线模块向采集器发送抄行指令和表计控制指令，并接收所述采集器反馈的抄表采集数据。

本实用新型实施例提供的无线通讯器，采用非硬件唤醒的方式，与现有技术中的使用硬件唤醒的方式对无线模块进行唤醒，即通过改变某控制管脚的电平来发出唤醒信号，唤醒对端模块，而导致需要增加一根独立的控制线，并且通用设备难以提供这种控制线，从而造成无线模块的应用大大受限相比，其通过使用唤醒指令生成单元来判断上位机所发送的数据包中的数据符合预设的唤醒要求，只有当数据包中的数据符合要求的时候才会生成本地唤醒指令，进而将本地的数据处理模块唤醒，并进一步生成用于将对端模块唤醒的唤醒信号，从而使用了软唤醒的方式来实现了对本地数据处理模块的唤醒和将对端模块进行唤醒的任务，在不需要额外增加控制线的情况下完成了唤醒的工作，解决了现有技术中的不足。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了相关技术中无线模块的一般连接图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的无线通讯器的基本连接图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的无线通讯器的细化连接图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例1提供了无线通讯器，如图2和图3所示，包括： 

主控模块101、数据处理模块102和无线模块103，所述主控模块101包括唤醒指令生成单元1011和唤醒单元1012；

唤醒指令生成单元1011，若上位机所发送的数据包中的数据符合预设的唤醒要求，则生成本地唤醒指令；

唤醒单元1012，若接收到本地唤醒指令，则唤醒数据处理模块102；

数据处理模块102，用于生成用于将对端模块唤醒的唤醒信号；

无线模块103，用于将所述唤醒信号发送至对端模块。

使用无线通讯是进行远程抄表所必须使用的技术手段，因而本实用新型所提供的无线通讯器在进行远程抄表的任务中是必不可少的。相对于传统的技术方案，受到硬件唤醒方式的限制，需要使用独立的控制线来发出高电平的触发信号，以唤醒正在睡眠阶段的无线模块103，这对于传统的上位机来说是很困难的，也就是这种无线模块103难以和传统的上位机相配合。

有鉴于此，可以通过识别码的方式来唤醒本实用新型所提供的无线通讯器。无线通讯器中的唤醒指令生成单元1011能够根据上位机所发送的数据包来判断是否需要生成本地唤醒指令。上位机发送的数据包中携带有指令，或者数据，如唤醒指令可以在数据包的包头出添加有识别的信息代码，以使唤醒指令生成单元1011能够较为快速的识别出该指令。

睡眠模式下的数据处理模块102是能耗较低的，但在需要唤醒该模块的时候则说明需要该模块进行数据的收发，因此，当唤醒单元1012接收到本地唤醒指令的时候，则应全面启动数据处理模块102。并且，在数据处理模块102启动之后，说明其需要与其他的对端模块进行数据交互，因此，也需要通过无线模块103将预先设置好的唤醒信号发送至对端模块，对端模块如数据采集模块(采集器)，以使数据采集模块能够实时的采集用户的表计数据，并与无线通讯器通过无线模块103进行数据的交互。

通过使用软唤醒的方式，能够在不加设额外的控制线的前提下进行数据处理模块102的全部唤醒工作，还可以通过设定代码编写方式，或者代码排列方式起到一定的加密作用，从而保证了本实用新型所提供的无线通讯器能够正常的进行数据传输工作和不处于数 据传输工作的时候能够正常的进入睡眠阶段(如在一定时间内没有数据收发，则可以停止工作，进入睡眠阶段)。

具体使用软唤醒的方式可以通过下表1来说明使用的帧格式。

表1：通信帧格式

如控制码FC可以规定： 

(1)“AT”，控制指令：上位机发给RF无线模块103的控制指令，无需往外发送；

(2)其他代码-透传：RF无线模块103(无线通讯器)直接往外转发。

具体的，所述主控模块101还包括接收单元，与上位机通过串口方式连接，并用于获取上位机所发出的数据包。

串口通信能够较为简便的实现远距离通信，相关的通信协议如IEEE488。

具体的，所述主控模块101为MCU。MCU(微控制单元)，能够将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，从而在进行数据交互和处理的时候便于使用者根据不同使用环境的需要而改变其功能。

如图3所示，主控模块还包括解析单元1013和转发指令生成单元1014，

解析单元1013，用于将接收单元所获取的数据包进行解析；

转发指令生成单元1014，用于判断经过解析单元1013解析后的数据包中的数据是否符合预设的转发要求；

所述数据处理模块包括调制单元1021，若转发指令生成单元1014判断为是，则调制单元1021将解析后的数据包中的数据生成射频无线信号；

无线模块103，还用于将射频无线信号发送至对端模块。

本实用新型还可以通过设定送达回复机制来验证对端模块是否接收到无线模块103所发出的信号，具体的，主控模块101还包括频率调整信号生成单元，若无线模块103将待发送数据包发送后的预定时间内没有收到对端模块的回复指令，则生成天线频率调整信号。

使用前需要在对端模块设定好，对端模块在接收到相应的信号之后便需要马上回复确认信息，也可以是在保证了所接收的信号的正确性(可以在发送的信号中标注正确性校验代码)之后再回复。

进一步，唤醒指令生成单元1011包括：指令判断电路，用于判断上位机所发送的数据包的包头或包尾是否携带有预设的编码；

本地唤醒指令生成电路，用于当所述指令判断电路判断为是时，生成本地唤醒指令。

也就是可以通过数据包中的是否携带有指定的编码(代码)的方式，来判断上位机所发送的数据包是否需要使用到数据处理模块102和唤醒对端模块。具体的，数据包可以在包头、包尾或者其他具有明显的特征的位置携带上指定的代码，以使指令判断电路能够识别，进而控制本地唤醒指令生成电路是否工作。具体添加在包头或者包尾的代码可以如“A”、“T”等标示性的代码。

具体的，上位机所发送的数据包可以分为两种，第一种是唤醒指令这类的信号，遇到这类型的时候，需要通过唤醒本地的数据处理模块102和通过指令唤醒对端模块，使本地能够与对端进行数据 通讯。第二种是需要内部处理的指令，这类指令在进行处理的时候则不需要使用数据处理模块102，也就是主控模块101包括内部数据处理单元，用于当指令判断电路判断为否的时候，根据上位机所发送的数据包生成本地控制信号。本地控制信号只由无线通讯器内部进行处理即可，也就是不需要使用到数据处理模块102和无线模块103。这样也就不需要唤醒数据处理模块102。

本实用新型所提供的无线通讯器的适用范围：

■电表、水表气表的无线抄送。

■无线POS机，PDA等无线智能终端。

■消防、安防、机房设备无线监控、门禁系统

■交通、气象、环境数据采集。

■智能小区、楼宇自动化、停车场车辆管理。

■智能仪表、PLC等工业自动化的无线控制。

■物流追踪、仓库巡检。

■油田、气田、水文、矿山数据采集。

本实用新型所提供的无线通讯器的性能指标如下：

1，宽频率范围：240MHz～930MHz，基本满足1G以下各种通信频率要求；

2，接收灵敏度：-116dBm；

3，最大输出功率：+20dBm(100mW)；

4，低功耗：接收18.5mA,发送25mA+10dBm；65mA+17dBm；

5，数据速率：1200～38400Bit/s；

6，调制方式：GFSK；

7，低工作电压：1.8～3.6V，非常适合于电池供电环境；

8，休眠工作模式：超低功耗，小于20μA；

9，频率校准功能：自动；

10，数据量：大数据量发送，不限数据包长度；

11，宽温工作范围：-40℃～+85℃。

本实用新型实施例2提供了表计查询装置，如图2、3所示，包括如实施例1所提供的无线通讯器，还包括用于与所述无线模块103通信的电表采集器，或水表采集器，或气表采集器。

无线通讯器可以应用在电表查询、水表查询，或者气表查询等相关的应用环境中，在进行表计查询的时候，可以先向采集器发出采集指令，当采集器接收到采集指令之后，便可以根据当前表计的读数，向无线通讯器(具体的是无线通讯器中的无线模块103)发送相应的数据，无线通讯器进而可以将该数据转发给上位机。

具体的，一个无线通讯器可以与多个电表采集器，或所述水表采集器，或气表采集器相对应，当然，在发送或者接受数据的时候，需要携带上每个表计的识别码，也就是，所述电表采集器，或所述水表采集器，或气表采集器均为多个。

本实用新型实施例3提供了表计查询系统，包括实施例2所提供的表计查询装置，还包括无线POS模块，用于根据无线模块所发送的表计采集信号生成计费数据。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.无线通讯器，其特征在于，包括：

主控模块、数据处理模块和无线模块，所述主控模块包括唤醒指令生成单元和唤醒单元；

唤醒指令生成单元，若上位机所发送的数据包中的数据符合预设的唤醒要求，则生成本地唤醒指令；

唤醒单元，若接收到本地唤醒指令，则唤醒数据处理模块；

数据处理模块，用于生成将对端模块唤醒的唤醒信号；

无线模块，用于将所述唤醒信号发送至对端模块。

2.如权利要求1所述的无线通讯器，其特征在于，所述主控模块还包括接收单元，与上位机通过串口方式连接，并用于获取上位机所发出的数据包。

3.如权利要求1所述的无线通讯器，其特征在于，所述主控模块为MCU。

4.如权利要求2所述的无线通讯器，其特征在于，所述主控模块还包括解析单元和转发指令生成单元，

解析单元，用于将接收单元所获取的数据包进行解析；

转发指令生成单元，用于判断经过解析单元解析后的数据包中的数据是否符合预设的转发要求；

所述数据处理模块包括调制单元，若转发指令生成单元判断为是，则调制单元将解析后的数据包中的数据生成射频无线信号；

无线模块，还用于将射频无线信号发送至对端模块。

5.如权利要求4所述的无线通讯器，其特征在于，主控模块还包括：

频率调整信号生成单元，若无线模块将待发送数据包发送后的预定时间内没有收到对端模块的回复指令，则生成中心频率调整信号。

6.如权利要求4所述的无线通讯器，其特征在于，所述唤醒指令生成单元包括：指令判断电路，用于判断上位机所发送的数据包的包头或包尾是否携带有预设的编码；

本地唤醒指令生成电路，用于当所述指令判断电路判断为是时，申城本地唤醒指令。

7.如权利要求6所述的无线通讯器，其特征在于，所述主控模块包括内部数据处理单元，用于当指令判断电路判断为否的时候，根据上位机所发送的数据包生成本地控制信号。

8.表计查询装置，包括如权利要求1-7任一项所述的无线通讯器，其特征在于，还包括：用于与所述无线模块通信的电表采集器，或水表采集器，或气表采集器。

9.如权利要求8所述的表计查询装置，其特征在于，所述电表采集器，或所述水表采集器，或气表采集器均为多个。

10.表计查询系统，包括如权利要求8或9所述的表计查询装置，其特征在于，还包括无线POS模块，用于通过无线模块向采集器发送抄行指令和表计控制指令，并接收所述采集器反馈的抄表采集数据。