CN206224784U - 一种基于gprs通信技术的光电直读燃气表控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，包括微控制器、GPRS无线通信模块、数据存储模块、阀门驱动模块、液晶显示模块、按键电路、光电直读模块及电源管理模块。所述GPRS无线通信模块采用贴片式SIM卡，光电直读模块采用透射式光电直读方式，读取燃气表的数字。本实用新型提供的基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，采用贴片式SIM卡的技术方案，有效的避免了当前技术条件下使用插接式SIM卡因卡座老化、接触点氧化等导致的设备通信故障，提高了产品的稳定性。本实用新型采用透射式光电直读模块，结合光电编码算法，具有读数准确、故障率低、功耗极低等特点，改善了原有的燃气表存在的计量和读数误差大的情况。

Description

一种基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器

技术领域

本实用新型涉及天然气计量技术领域，尤其涉及一种基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器。

背景技术

随着社会的不断发展和进步,天然气的使用在现代社会发展和居民生活中的地位和作用越来越重要；随着城市管道的大规模推广和应用，燃气表的应用也深入到千家万户。

随着城市规模的扩大，针对燃气公司对燃气表监控和燃气用量大数据分析的需要，伴随着智能云服务、物联网产业和技术的逐步发展，物联网技术在智能燃气表的运用也越来越多，用GPRS无线数据业务作为智能燃气表终端通信及设备编号分配的方式越来越广泛。

大多数情况下，使用GPRS无线数据业务的智能燃气表需要在长达10年的时间里保持SIM卡的可靠连接，传统的插接式SIM卡座在较长时间的使用后会出现老化、接触点氧化等，使得SIM卡和通信电路接触不良，从而导致通信故障。在燃气表的安装部署过程中，需要对用户的SIM卡编号进行登记，由于人工记录容易出现错误，燃气表使用过程中编号难以核对，经常导致燃气用户与户内燃气表信息不统一的情况。另外，由于燃气公司对燃气表故障等问题难以追溯时间、难以及时发现等问题导致用户服务工作量增大，增加了燃气公司的运营成本。

传统的燃气表数据计量采集主要有脉冲计数方式和光电编码直读式，脉冲计数的方式要求系统24小时工作，对电子器件的稳定性要求很高，同时容易受外界磁场干扰，系统无法自校正而造成累计误差，数据校正必须依靠人工来完成；而现有的光电直读式燃气表经常存在机械字轮进位时容易出现读数错误、受外界干扰容易出现误码、准确性低、可靠性差等缺点。

发明内容

本实用新型要解决的问题是现有的IC卡燃气表控制器使用插接式SIM卡，卡座易老化，安装部署容易失误，燃气公司对燃气表故障等问题难以追溯时间，燃气表计量方式容易受外界干扰，容易出现读码错误，可靠性有待改善。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器。所述基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，包括微控制器、GPRS无线通信模块、数据存储模块、阀门驱动模块、光电直读模块、液晶显示模块、按键电路和电源管理模块。

所述微控制器分别与GPRS无线通信模块、数据存储模块、阀门驱动模块、光电直读模块和电源管理模块相连。所述GPRS无线通信模块用于和外接GPRS网络进行通信，采用贴片式SIM卡，GPRS无线通信模块通过UART总线与微控制器的通讯端相连。所述光电直读模块采用透射式光电直读方式，读取燃气表的数字，包括光电直读控制电路和若干组二极管，所述二极管与燃气表的机械字轮相对应。

优选地，所述二极管为红外收发二极管，光电直读模块包括5组红外收发二极管，分别与燃气表机械字轮的5位数字相对应。

进一步地，光电直读模块的控制端与微控制器的控制端相连，微控制器控制五组红外收发二极管的工作状态，对读取到的数据进行判断，根据判断结果控制阀门控制模块。

优选地，光电直读模块的电源输入端通过三极管和系统电源相连，微控制器控制三极管的导通或关断。

优选地，所述GPRS无线通信模块包括集成电路SIM800C，贴片式SIM卡焊接在集成电路SIM800C的电路板上。

进一步地，所述按键电路用于触发按键信号，微控制器检测到按键信号时，根据按键信号控制液晶显示模块显示相应信息。

进一步地，所述的电源管理模块包括降压稳压电路、DC-DC稳压电路、电源电压检测电路和备用电容。所述降压稳压电路的输出端口和微控制器、光电直读模块的电源输入端口相连接；所述DC-DC稳压电路和GPRS无线通信模块相连；电源电压检测电路和微控制器的电压检测端口相连接；备用电容和系统主电源相连。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型提供的基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，采用贴片式SIM卡的技术方案，有效的避免了当前技术条件下使用插接式SIM卡因卡座老化、接触点氧化等导致的设备通信故障，提高了产品的稳定性。

本申请提供的燃气表控制器采用的透射式光电直读模块，不受时间和环境的影响而出现判读困难和误码，采用独特的编码技术，彻底解决了机械字轮转动进位时读数不准的难题，故障率低、功耗极低，有效提高了产品的稳定性，改善了燃气用户的实际使用体验。

本申请提供的燃气表控制器，采用微功耗设计方案，融合GPRS无线通信技术和远程云服务器数据处理技术与一体，实现了燃气表终端的物联网实际应用解决方案。本申请提供的燃气表控制器，基于GPRS的远程数据上报、远程时间读写和远程阀门控制、60天日用量信息查询、月用量信息查询等功能，为燃气公司的云服务和大数据工程提供了有利的支撑，很大程度上方便了燃气公司的运营管理。

附图说明

图1是本申请的流程框图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1所示，本申请公开了一种基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，包括微控制器、GPRS无线通信模块、数据存储模块、阀门驱动模块、光电直读模块、液晶显示模块、按键电路及电源管理模块。

微控制器分别与GPRS无线通信模块、数据存储模块、阀门驱动模块、光电直读模块、液晶显示模块、按键电路及电源管理模块相连。微控制器可采用现有技术中的控制器或单片机，作为一种实施方式，可采用高性能微功耗的单片机R7F0C019。

GPRS无线通信模块采用贴片式SIM卡，GPRS无线通信模块通过UART总线与微控制器的UART通讯端口相连。作为一种实施方式，GPRS无线通信模块包括集成电路SIM800C，贴片式封装的SIM卡直接焊接在电路板上。GPRS无线通信模块选择全向式弹簧天线作为GPRS信号接收天线。

数据存储模块包含有存储器AT24C128，AT24C128通过I²C总线与微控制器的通讯端相连。

阀门驱动模块包括由分立器件组成的阀门驱动电路和反向脉冲消除电路。阀门驱动模块的输入端和微控制器相连，输出端和燃气表的阀门相连接。

电源管理模块包括降压稳压电路、DC-DC稳压电路、电源电压检测电路和备用电容。降压稳压电路的输出端口和微控制器、光电直读模块的电源输入端口相连接。DC-DC稳压电路和GPRS无线通信模块相连。电源电压检测电路由分压电阻和滤波电容组成，电源电压检测电路和微控制器的电压检测端口相连接。备用电容采用两个10000uF的电解电容，和系统主电源相连。作为一种实施方式，降压稳压电路为集成电路A6151K3R-36，DC-DC稳压电路为集成电路LT3125，电源电压检测电路为集成电路RH3111H451A。

光电直读模块采用透射式光电直读方式，由直读控制电路和5组红外收发二极管组成，可以读取机械字轮的5位数字。光电直读模块的电源输入端由三极管和系统电源相连，微控制器控制三极管的导通或者关断，从而控制直读模块的工作状态。光电直读模块的控制端直接与微控制器的控制端相连，微控制器控制5组红外收发二极管的工作状态，依次实现5位数据的判读；微控制器采用光电编码原理和特殊的光电编码算法，实现对光电直读模块输出信号的准确译码。

液晶显示模块由液晶模块和液晶驱动电路组成，液晶模块选用低功耗LCD液晶，液晶连接微控制器的液晶驱动端口，由微控制器驱动并控制液晶显示模块的工作状态。

按键电路用于触发按键信号，微控制器检测到按键信号时，根据按键信号控制液晶显示模块显示相应信息。作为一种实施方式，微控制器根据按键信号的触发次数和触发时长，控制液晶显示模块显示累计用气量、当前单价、剩余金额等运行参数。更进一步地，通过长按按键大于3s时间，可以触发微控制器控制GPRS无线通信模块开启并实时上传一次无线通信数据。

本实用新型工作时，微控制器根据系统实时运行参数控制燃气表的按键触发、光电直读模块读取数据、GPRS无线数据处理、阀门开关、液晶显示等事件处理。系统运行过程中，光电直读模块平时不供电，GPRS无线通信模块平时处于休眠状态，微控制器根据系统预设的定时上传时间和周期，在定时采集用气时间达到时，控制开启光电直读模块的电源，完成读数后即关闭电源，而后控制GPRS无线通信模块开启并上传实时用气数据。微控制器在检测到系统电源低电、计量异常、掉电等故障时会自动开启GPRS无线通信模块并上传系统当前的运行状态信息，实现燃气表故障实时上报功能。

GPRS无线通信模块在开启并联网的状态下，系统可以接收并处理来自于管理系统下发的远程读写控制器时间、远程阀门控制、60天日用量信息查询、月用量信息查询等数据，完成远程命令的响应。微控制器在检测到按键动作时，根据按键次数及时间显示用户的用气数据情况，实现人机实时交互的功能；长时按键(按键时间大于3s)时，微控制器实时启动GPRS无线通信模块并上传一次用气数据。

本系统具有计量读数异常报警功能，微控制器在控制光电直读模块读取的后一次读数小于前一次读数时，微控制器控制所述阀门控制电路关闭阀门，记录并通过GPRS无线通信模块上传异常状态，提醒燃气公司核查燃气表状态。

本实用新型工作稳定可靠，贴片式SIM卡技术方案的使用提高了GPRS通信的稳定性，实现了基于GPRS的远程数据上报、远程抄表、远程时间读写和远程阀门控制等功能，很大程度上方便了燃气公司的管理，提高了燃气公司的工作效率。采用的透射式光电直读技术和精确的控制算法，解决了传统的光电直读燃气表读数准确率低、易受干扰的问题，降低了燃气公司的维护费用。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：包括微控制器、GPRS无线通信模块、数据存储模块、阀门驱动模块、光电直读模块、液晶显示模块、按键电路和电源管理模块；

所述微控制器分别与GPRS无线通信模块、数据存储模块、阀门驱动模块、光电直读模块和电源管理模块相连；

所述GPRS无线通信模块用于和外接GPRS网络进行通信，采用贴片式SIM卡，GPRS无线通信模块通过UART总线与微控制器的通讯端相连；

所述光电直读模块采用透射式光电直读方式，读取燃气表的数字，包括光电直读控制电路和若干组二极管，所述二极管与燃气表的机械字轮相对应。

2.根据权利要求1所述的基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：所述二极管为红外收发二极管，光电直读模块包括5组红外收发二极管，分别与燃气表机械字轮的5位数字相对应。

3.根据权利要求2所述的基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：光电直读模块的控制端与微控制器的控制端相连，微控制器控制五组红外收发二极管的工作状态，对读取到的数据进行判断，根据判断结果控制阀门控制模块。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：光电直读模块的电源输入端通过三极管和系统电源相连，微控制器控制三极管的导通或关断。

5.根据权利要求1-3任一所述的基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：所述GPRS无线通信模块包括集成电路SIM800C，贴片式SIM卡焊接在集成电路SIM800C的电路板上。

6.根据权利要求1-3任一所述的基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：所述按键电路用于触发按键信号，微控制器检测到按键信号时，根据按键信号控制液晶显示模块显示相应信息。

7.根据权利要求1-3任一所述的基于GPRS通信技术的光电直读燃气表控制器，其特征在于：所述的电源管理模块包括降压稳压电路、DC-DC稳压电路、电源电压检测电路和备用电容；

所述降压稳压电路的输出端口和微控制器、光电直读模块的电源输入端口相连接；所述DC-DC稳压电路和GPRS无线通信模块相连；电源电压检测电路和微控制器的电压检测端口相连接；备用电容和系统主电源相连。