CN206177390U - 一种应用于远传燃气表的集中器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于远传燃气表的集中器系统，包括电源模块、处理器模块、存储器模块、无线通信模块、GSM/GPRS模块、M‑Bus主机端接口模块以及RS485接口模块。处理器模块分别与存储器模块、无线通信模块、GSM/GPRS模块、M‑Bus主机端接口模块、RS485接口模块通信连接。本实用新型采用模块化设计，集成度高、体积小、抗干扰能力强、待机功耗较小，同时本实用新型各功能模块采用可裁剪设计，能够满足用户对于集中器系统的各种组网需求。

Description

一种应用于远传燃气表的集中器系统

技术领域

本实用新型属于远传燃气表技术领域，具体涉及一种应用于远传燃气表的集中器系统的设计。

背景技术

目前，国内针对远传燃气表的抄表技术中，无线远传抄表技术方兴未艾，有线抄表技术由于需要提前进行布线施工，一方面需要耗费大量的人力，另一方面还会消耗高昂的布线施工成本，使得其实用性大打折扣。因此，发展无线远传抄表技术就成为了今后远传燃气表抄表这一领域中的必然发展趋势。

集中器(Concentrator)作为连接终端、计算机或通信设备的中心连接点设备，是无线远传抄表技术中的核心。由于远传抄表国家标准目前仍然停留在粗线条上，国内外各企业远传抄表所使用的技术差异较大，各企业所生产的集中器均用于配套自己的远传抄表系统，没有互换性。但一般来说，从功能层面来讲集中器的基本组成和电路框图还是大致相同的，即一般包括电源、处理器、存储器、GSM/GPRS模块等。

现有技术中，从M-Bus组网性能上看，利尔达和TI提供的集中器在硬件带载能力上均按照60台抄表的容量设计，且使用了大量TI公司的大电流放大器、高电压运放、精密比较器等非常用元器件，由此带来了采购和生产上的不便。此外，现有的集中器无论是否抄表，M-Bus总线都一直处于供电状态，这样当终端设备较多时，静态电流的功耗会非常巨大，从而造成电能的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中集中器的设计采用了大量非常用元器件，在采购和生产上带来不便，并且容易造成电能浪费的问题，提出了一种应用于远传燃气表的集中器系统。

本实用新型的技术方案为：一种应用于远传燃气表的集中器系统，包括电源模块、处理器模块、存储器模块以及无线通信模块；

存储器模块通过SPI与处理器模块通信连接；

无线通信模块通过UART与处理器模块通信连接。

优选地，集中器系统还包括GSM/GPRS模块；所述GSM/GPRS模块通过UART与处理器模块通信连接。

优选地，集中器系统还包括M-Bus主机端接口模块；所述M-Bus主机端接口模块通过UART与处理器模块通信连接。

优选地，集中器系统还包括RS485接口模块；所述RS485接口模块通过UART与处理器模块通信连接。

优选地，处理器模块采用Cortex-M3内核的STM32处理器实现。

优选地，存储器模块采用EEPROM存储器实现。

优选地，无线通信模块采用QFT703无线模块实现。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型对各单元都采用了模块化设计，集成度高，体积较小，从而降低了封装外壳金属的成本，且方便部署。

(2)本实用新型采用QFT703无线模块与外界实现470MHz微功率局域网通信，QFT703无线模块为用户提供了丰富的频道资源，并全部分布在470MHz～471MHz的免执照频段内，使用不同频道的模块间相互不能通讯，也不会干扰彼此通讯。用户在使用QFT703无线模块与外界进行微功率局域网通信时可自主选择不同的频道以避免通信干扰。

(3)本实用新型基于EN13757协议对M-Bus主机端接口模块进行了重新设计，去掉了M-Bus主机端推荐设计中的难购器件；可支持300台终端，极大方便了电梯公寓之类的高层建筑的布线；同时M-Bus主机端接口模块电源可切断，节省了集中器系统大约90％的待机功耗。

(4)本实用新型中，处理器模块根据掉电检测信号控制电源模块为集中器系统中的其它模块提供掉电保护，能够保护集中器系统的关键数据和关键操作。

(5)本实用新型整合了GSM/GPRS、M-Bus、RS485、470MHz微功率无线网络等接口模块，各模块均采用可裁剪设计，能够满足用户对于集中器系统的各种组网需求。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种应用于远传燃气表的集中器系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明。

本实用新型提供了一种应用于远传燃气表的集中器系统，如图1所示，包括电源模块、处理器模块、存储器模块、无线通信模块、GSM/GPRS模块、M-Bus主机端接口模块以及RS485接口模块。

其中，电源模块用于为集中器系统中的其它模块供电并进行掉电检测，当检测到掉电信号后，电源模块会及时提醒处理器模块，并处理器模块的控制下分别为处理器模块、存储器模块、无线通信模块、M-Bus主机端接口模块以及RS485接口模块提供掉电保护，以实现对集中器系统的关键数据和关键操作进行保护。

存储器模块通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)与处理器模块通信连接，用于存储集中器系统的路由信息。本实用新型实施例中，存储器模块采用EEPROM存储器，为整个集中器系统提供1～3Mbit可裁剪EEPROM存储，可支持约1000户本机用户和50个采集器的路由信息存储。

无线通信模块通过UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)与处理器模块通信连接，用于与外界实现470MHz微功率局域网通信。同时，无线通信模块实时将其状态信号发送至处理器模块进行处理。本实用新型实施例中，无线通信模块采用成都前锋电子仪器有限责任公司自主开发的QFT703无线模块实现。QFT703无线模块与处理器模块通信串口的波特率为57600bps。

QFT703无线模块使用2.54mm间距连接器，其中各引脚的功能如下：1脚为GND接地端；2脚接电源正极；3脚保留，用于满足后续升级所用；4脚为忙信号#BUSY，置0时表示模块忙碌，暂不相应命令，置1时表示模块空闲，可以接受命令；5脚为模块串口发送端TXD，6脚为模块串口接收端RXD。

QFT703无线模块的所有通讯操作均以“数据包”为单位完成，具有非常高的开发灵活性。同时QFT703无线模块为用户提供了丰富的频道资源，并全部分布在470MHz～471MHz的免执照频段内，使用不同频道的模块间相互不能通讯，也不会干扰彼此通讯。由于支持多个通讯频道，QFT703无线模块可以在上位机的操纵下完成频分多址、码分多址等高级地址鉴别，从而实现复杂的网络应用。同时，当无线通信受到同频率的其他无线电信号干扰时，可以通过选择不同的频道以避开干扰。

GSM/GPRS模块通过UART与处理器模块通信连接，用于根据处理器模块的控制信号与外界实现SMS或公网以太通信。本实用新型实施例中，GSM/GPRS模块采用现有技术中成熟的GSM/GPRS模块实现，该模块已经将GPRS的TCP/IP通信进行了封装，直接通过串口AT命令操作即可实现。该模块设计的关键是为其配备独立的电源供应，防止GSM发送时隙噪声干扰高灵敏度的无线通信模块。GSM/GPRS模块与处理器模块通信串口的波特率为57600bps。

M-Bus主机端接口模块通过UART与处理器模块通信连接，用于采集M-Bus总线上燃气表的读数并发送给处理器模块进行处理。本实用新型实施例中，参考现有技术中TI提供的M-Bus设计原理图，基于EN13757协议对M-Bus主机端接口模块进行了重新设计，去掉了M-Bus主机端推荐设计中的难购器件，并且扩展性支持EN13757协议的物理层。同时，通过减小终端到主机间电流通讯采样电阻等措施，减小了M-Bus主机端接口模块自身的功率消耗，使其可支持300台终端，极大方便了电梯公寓之类的高层建筑的布线。此外，M-Bus主机端接口模块电源可切断，即当M-Bus主机端接口模块停止采集M-Bus总线上燃气表的读数时，处理器模块控制电源模块切断对M-Bus主机端接口模块的供电，从而可节省集中器系统大约90％的待机功耗。

RS485接口模块通过UART与处理器模块通信连接，用于实现集中器系统中集中器与采集器之间的组网。本实用新型中各模块均采用可裁剪设计，可根据系统需要灵活裁剪各功能模块(例如将GSM/GPRS模块裁剪过后即可实现采集器的功能)，能够满足用户对于集中器系统的各种组网需求。

本实用新型实施例中，处理器模块采用Cortex-M3内核的STM32处理器实现。该处理器具有较高的数据处理能力和足够多的串口，极大第方便了软件设计。在存储空间上，该处理器最大具有1MB的Flash程序存储器，128kB的RAM数据存储器，系列内Pin-To-Pin兼容，可满足后续应用需求扩展。

下面通过一个实施例对本实用新型的工作流程进行详细介绍：

本实用新型提供的一种应用于远传燃气表的集中器系统，其工作过程包括以下三个阶段：

1、初始化阶段，该阶段主要完成以下工作：

(1)上电后各模块进行自检；

(2)各模块读取存储的通信配置；

(3)初始化各通信接口；

(4)连接后台并取得当前时间设置。

2、任务执行阶段，该阶段主要完成以下工作：

(1)根据后台指令维护预约任务列表；

(2)根据后台预约任务进行操作(例如周期性采集燃气表的读数)；

(3)根据后台临时任务进行操作(例如临时采集燃气表的读数、调价等)；

(4)接收终端异常上报，记录并报后台。

3、数据维护阶段，该阶段主要完成以下工作：

(1)根据后台指令维护系统管辖范围内的终端上的数据信息；

(2)存取采集到的燃气表读数信息及终端异常上报信息；

(3)根据后台要求提供燃气表读数信息以及管辖范围内的终端上的数据信息。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种应用于远传燃气表的集中器系统，其特征在于，包括电源模块、处理器模块、存储器模块以及无线通信模块；

所述存储器模块通过SPI与处理器模块通信连接；

所述无线通信模块通过UART与处理器模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的应用于远传燃气表的集中器系统，其特征在于，还包括GSM/GPRS模块；所述GSM/GPRS模块通过UART与处理器模块通信连接。

3.根据权利要求1所述的应用于远传燃气表的集中器系统，其特征在于，还包括M-Bus主机端接口模块；所述M-Bus主机端接口模块通过UART与处理器模块通信连接。

4.根据权利要求1所述的应用于远传燃气表的集中器系统，其特征在于，还包括RS485接口模块；所述RS485接口模块通过UART与处理器模块通信连接。

5.根据权利要求1所述的应用于远传燃气表的集中器系统，其特征在于，所述处理器模块采用Cortex-M3内核的STM32处理器实现。

6.根据权利要求1所述的应用于远传燃气表的集中器系统，其特征在于，所述存储器模块采用EEPROM存储器实现。

7.根据权利要求1所述的应用于远传燃气表的集中器系统，其特征在于，所述无线通信模块采用QFT703无线模块实现。