CN207337640U - 一种基于双网络传输方式的物联网燃气表系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于双网络传输方式的物联网燃气表系统，其技术特点在于：包括多个无线燃气表、数据集中器和服务器；所述无线燃气表包括MCU控制单元、主传输NB远传单元和辅助传输LoRa近传单元；所述MCU控制单元通过主传输NB远传单元与服务器相连接，用于通过NB网络直接传送数据至服务器；该MCU控制单元还通过辅助传输LoRa近传单元与数据集中器相连接，并通过数据集中器与服务器相连接，用于通过LoRa网络传送数据至距离最近的数据集中器，并由该数据集中器将接收到的数据转发至服务器。本实用新型可有效地解决物联网燃气表经常出现由于信号死角或主传输单元故障造成数据无法上传的问题，确保数据的稳定可靠传输。
Description
技术领域
本实用新型属于燃气表技术领域，尤其是一种基于双网络传输方式的物联网燃气表系统。
背景技术
目前，物联网技术在燃气行业得到广泛应用，将燃气表与物联网智能终端相结合，实现无线数据传输功能。现有的物联网燃气表由无线路由器、无线集中器和管理服务器组成；但此种类型的物联网燃气表经常出现由于信号死角或主网络故障造成数据无法上传的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、数据传输过程稳定可靠的基于双网络传输方式的物联网燃气表系统。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于双网络传输方式的物联网燃气表系统，包括多个无线燃气表、数据集中器和服务器；所述无线燃气表包括MCU控制单元、主传输NB远传单元、辅助传输LoRa近传单元、电源控制单元和液晶显示单元；所述MCU控制单元通过主传输NB远传单元与服务器相连接，用于通过NB网络直接传送数据至服务器；该MCU控制单元还通过辅助传输LoRa近传单元与数据集中器相连接，并通过数据集中器与服务器相连接，用于通过LoRa网络传送数据至距离最近的数据集中器，并由该数据集中器将接收到的数据转发至服务器；所述多个无线燃气表之间还通过辅助传输LoRa近传单元相连接，用于通过LoRa网络将数据传送至其他无线燃气表，并由该接收到数据的无线燃气表将数据传输至服务器；所述MCU控制单元还与液晶显示单元相连接，用于显示数据结果；所述电源控制单元与MCU控制单元相连接并为无线燃气表供电。
而且，所述数据集中器包括微处理器、NB-IOT无线通讯模块、LoRa无线通讯模块、数据存储单元、LCD显示模块和锂电池及SPC供电模块；所述微处理器与NB-IOT无线通讯模块相连接，用于与上行服务器通讯；该微处理器还与LoRa无线通讯模块相连接，用于与下行表端通讯；该微处理器还与数据存储单元相连接，用于存储设备运行参数和采集的历史数据；所述锂电池及SPC供电模块与微处理器相连接并为数据集中器供电；所述微处理器还与LCD显示模块相连接，用于显示系统工作状态及网络连接状态。
而且，所述MCU控制单元还分别与机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟模块和数据存储模块相连接，用于实现机电信号采集、控制阀门开关、在线校正表具时间和存储数据的功能。
而且，所述电源控制模块采用单个或双个一次性大容量锂电池为无线燃气表供电。
本实用新型的优点和积极效果是：
本实用新型的无线燃气表传输数据时首先选择主传输NB远传单元，在主传输NB远传单元无法连接服务器的情况下，使用辅助传输LoRa近传单元将数据传送至距离最近的数据集中器或其他无线燃气表，由接收到数据的数据集中器或无线燃气表将数据转发至服务器；通过提供多种数据传输途径，进而有效地解决了物联网燃气表经常出现由于信号死角或主传输单元故障造成数据无法上传的问题，确保数据的稳定可靠传输。
附图说明
图1是本实用新型的系统连接框图；
图2是本实用新型的系统实物示意图；
图3是本实用新型的无线燃气表的内部电路框图；
图4是本实用新型的数据集中器的内部电路框图。
具体实施方式
以下结合附图对实用新型实施例作进一步详述：
一种基于双网络传输方式的物联网燃气表系统，如图1、图2和图3所示，包括多个无线燃气表、数据集中器和服务器；所述无线燃气表包括MCU控制单元、主传输NB远传单元、辅助传输LoRa近传单元、电源控制单元和液晶显示单元；所述MCU控制单元通过主传输NB远传单元与服务器相连接，用于通过NB网络直接传送数据至服务器；该MCU控制单元还通过辅助传输LoRa近传单元与数据集中器相连接，并通过数据集中器与服务器相连接，用于通过LoRa网络传送数据至距离最近的数据集中器，并由该数据集中器将接收到的数据转发至服务器；所述多个无线燃气表之间还通过辅助传输LoRa近传单元相连接，用于通过LoRa网络将数据传送至其他无线燃气表，并由该接收到数据的无线燃气表将数据传输至服务器；所述MCU控制单元还与液晶显示单元相连接，用于显示数据结果；所述电源控制单元与MCU控制单元相连接并为无线燃气表供电。
在本实施例中，如图4所示，所述数据集中器包括微处理器、NB-IOT无线通讯模块、LoRa无线通讯模块、数据存储单元、LCD显示模块和锂电池及SPC供电模块；所述微处理器与NB-IOT无线通讯模块相连接，用于与上行服务器通讯；该微处理器还与LoRa无线通讯模块相连接，用于与下行表端通讯；该微处理器还与数据存储单元相连接，用于存储设备运行参数和采集的历史数据；所述锂电池及SPC供电模块与微处理器相连接并为数据集中器供电；所述微处理器还与LCD显示模块相连接，用于显示系统工作状态及网络连接状态。
在本实施例中，所述微处理器的主控芯片采用型号为SH79F6431单片机。
在本实施例中，所述NB-IOT无线通讯模块采用高性能、超低功耗的BC95系列无线通信模块。
在本实施例中，所述LoRa无线通讯模块采用高性能、低功耗的SX1278作为LoRa前端射频单元。
在本实施例中，所述锂电池及SPC供电模块是集中器的唯一供电电源分别通过电源管理单元和电池容量检测单元与微处理器相连接并为数据集中器供电。
下面分别对所述电源管理单元和电池容量检测单元的组成和功能进行详细说明：
(1)电源管理单元：
1>.采用TI公司的超低静态电流的同步升降压转换器电源芯片TPS61099对+3.6V锂电池输出进行稳压；稳压输出+3.8V后给BC95模块单独供电。从而在满足高效率和低功耗的同时保证在锂电池电压小于3.1V且大于2.7V时仍能给BC95模块稳定供电。
在BC95模块处于长期休眠状态时可以通过TPS61099芯片输出使能端引脚关断+3.8V输出，降低系统功耗。
集成电路TPS61099参数:
输出可调：+3.8V；IoutMax＝800mA；WCSP-6封装。
静态电流<＝800nA；EN脚失能时关断电流<＝400nA；负载电流<＝3uA；效率95％。
2>.数据集中器其他部分通过锂电池直接供电。
(2)电池容量检测单元：
锂电池剩余电量采集通过MCU SH79F6431片内资源10位的模数转换器ADC实现。
在本实施例中，所述MCU控制单元还分别与机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟模块和数据存储模块相连接，用于实现机电信号采集、控制阀门开关、在线校正表具时间和存储数据的功能。
在本实施例中，所述电源控制模块采用单个或双个一次性大容量锂电池为无线燃气表供电。
在本实施例中，主传输NB远传单元需要直接连接服务器，选用远距离传输模块，这里采用NB传输方式，以保障低功耗；辅助传输LoRa近传单元不需要远距离传输，采用LoRa传输方式。
在本实施例中，数据集中器属于可选配置，在没有集中器的时候由就近的其他燃气表做转发。在有数据集中器时，MCU控制辅助传输LoRa近传单元长期处于休眠状态，需要发送数据时唤醒；无数据集中器时，需要定时唤醒辅助传输LoRa近传单元检测是否有其他表具传来的需要转发的数据。
在本实施例中，还具有如下改进功能：
(1)供电采用一次性大容量锂电池，无需铺设电源线路。
(2)数据存储单元保存最近12个月的月累计用量，可根据具体要求上传相应的数据，默认情况下上传本月数据。
(3)具备在线配置表具参数功能。
(4)具备在线校正表具时间的功能。
(5)具备远程控制开关阀门功能。
(6)具备自动联网，自动更新参数和发送表具数据的能力。
(7)具备对双电池或单电池进行在线监控的能力。
(8)具备模糊定义用户人为破坏能力，主要是在认人为拆掉电池时关闭阀门。
本实用新型的工作原理是：
所述无线燃气表传输数据时首先选择主传输NB远传单元，在主传输NB远传单元无法连接服务器的情况下，使用辅助传输LoRa近传单元将数据传送至距离最近的数据集中器或其他无线燃气表，由接收到数据的数据集中器或无线燃气将数据转发至服务器。
其具体过程为：正常情况下有需要上传的数据时，MCU控制单元启动主传输NB远传单元将数据传送至服务器。在主传输NB远传单元信号强度不够或模块故障的情况下，在数据中标明故障原因，然后启用辅助传输LoRa近传单元，将数据传送到就近的数据集中器或表端，接收到数据的设备将数据转发给服务器。服务器端接收到转发的数据后，根据内容作相应处理，安排合适的方式去排除故障。
需要强调的是，实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于实用新型保护的范围。
Claims (4)
1.一种基于双网络传输方式的物联网燃气表系统，其特征在于：包括多个无线燃气表、数据集中器和服务器；所述无线燃气表包括MCU控制单元、主传输NB远传单元、辅助传输LoRa近传单元、电源控制单元和液晶显示单元；所述MCU控制单元通过主传输NB远传单元与服务器相连接，用于通过NB网络直接传送数据至服务器；该MCU控制单元还通过辅助传输LoRa近传单元与数据集中器相连接，并通过数据集中器与服务器相连接，用于通过LoRa网络传送数据至距离最近的数据集中器，并由该数据集中器将接收到的数据转发至服务器；所述多个无线燃气表之间还通过辅助传输LoRa近传单元相连接，用于通过LoRa网络将数据传送至其他无线燃气表，并由该接收到数据的无线燃气表将数据传输至服务器；所述MCU控制单元还与液晶显示单元相连接，用于显示数据结果；所述电源控制单元与MCU控制单元相连接并为无线燃气表供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于双网络传输方式的物联网燃气表系统，其特征在于：所述数据集中器包括微处理器、NB-IOT无线通讯模块、LoRa无线通讯模块、数据存储单元、LCD显示模块和锂电池及SPC供电模块；所述微处理器与NB-IOT无线通讯模块相连接，用于与上行服务器通讯；该微处理器还与LoRa无线通讯模块相连接，用于与下行表端通讯；该微处理器还与数据存储单元相连接，用于存储设备运行参数和采集的历史数据；所述锂电池及SPC供电模块与微处理器相连接并为数据集中器供电；所述微处理器还与LCD显示模块相连接，用于显示系统工作状态及网络连接状态。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于双网络传输方式的物联网燃气表系统，其特征在于：所述MCU控制单元还分别与机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟模块和数据存储模块相连接，用于实现机电信号采集、控制阀门开关、在线校正表具时间和存储数据的功能。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于双网络传输方式的物联网燃气表系统，其特征在于：所述电源控制模块采用单个或双个一次性大容量锂电池为无线燃气表供电。
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