二级组网无线远程抄表系统的制作方法

本实用新型涉及水表领域，尤其涉及二级组网无线远程抄表系统。

背景技术：

Lora是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。本实用新型将微功耗无线Lora技术和GPRS网络技术相结合，设计了一套户用水表的二级组网无线抄表系统，在户用水表小区内即第一级采用Lora无线传感器通信技术，在户用水表小区外即第二级采用GPRS远程通信技术。该系统具有低功耗、低成本、抗干扰能力强，自组网和自适应等特点，且具有较强的移植性和兼容性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供二级组网无线远程抄表系统，实现服务器可在大范围内采集各小区用户的用水情况，且现场检修方便。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供二级组网无线远程抄表系统，包括水表、集中器、采集器、服务器；

所述采集器包括双霍尔脉冲传感器、第一Lora无线模块；

所述采集器通过所述双霍尔脉冲传感器与一个以上所述水表连接；

所述集中器包括GPRS通信模块、第二Lora无线模块；

所述集中器的所述第二Lora无线模块与一个以上所述采集器的所述第一 Lora无线模块连接；

一个以上所述集中器通过所述GPRS通信模块与所述服务器连接。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过将微功耗Lora无线技术和 GPRS网络技术相结合，设计了一套户用水表的二级组网无线抄表系统，在户用水表小区内即第一级通过Lora无线模块将采集器通过双霍尔脉冲传感器采集到的数据发送至集中器，在户用水表小区外即第二级通过GPRS通信模块将集中器中收集到的该小区中各采集器发送的数据转发至远程服务器，使得远程服务器可在大范围内采集各小区用户的用水情况，从而可合理的得出水资源的使用情况、调配规划等。本实用新型提供的二级组网无线远程抄表系统具有低功耗、低成本、抗干扰能力强，自组网和自适应等特点，且具有较强的移植性和兼容性。

附图说明

图1为本实用新型提供的二级组网无线远程抄表系统的具体实施方式的结构框图；

图2为本实用新型提供的采集器的具体实施方式的结构框图；

图3为本实用新型提供的集中器的具体实施方式的结构框图；

图4为本实用新型提供的蓝牙信号与Lora无线信号转换模块的具体实施方式的结构框图；

标号说明：

1、水表；

2、集中器；21、GPRS通信模块；22、第二Lora无线模块；23、第二PIC 单片机；24、第二存储模块；25、第二RS232接口；26、第二电源模块；27、第二定时器；28、第二USB接口；

3、采集器；31、双霍尔脉冲传感器；32、第一Lora无线模块；33、第一 PIC单片机；34、第一存储模块；35、第一RS232接口；36、第一电源模块； 37、阀门控制模块；38、第一定时器；39、第一USB接口；

4、服务器；5、移动设备；

6、蓝牙信号与Lora无线信号转换模块；61、蓝牙模块；62、第三PIC单片机；63、第三Lora无线模块；64、弱电供电电路；65、锂电池；66、电源开关。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：本实用新型通过将微功耗Lora无线技术和 GPRS网络技术相结合，设计了一套户用水表的二级组网无线抄表系统。

名词解释：

请参照图1至图4，

本实用新型提供二级组网无线远程抄表系统，包括水表1、集中器2、采集器3、服务器4；

所述采集器3包括双霍尔脉冲传感器31、第一Lora无线模块32；

所述采集器3通过所述双霍尔脉冲传感器31与一个以上所述水表1连接；

所述集中器2包括GPRS通信模块21、第二Lora无线模块22；

所述集中器2的所述第二Lora无线模块22与一个以上所述采集器3的所述第一Lora无线模块32连接；

所述服务器4通过所述GPRS通信模块21与一个以上所述集中器2连接。

进一步地，还包括移动设备5和蓝牙信号与Lora无线信号转换模块6；

所述移动设备5通过所述蓝牙信号与Lora无线信号转换模块6与所述采集器3或所述集中器2连接；

所述蓝牙信号与Lora无线信号转换模块6包括蓝牙模块61、第三PIC单片机62、第三Lora无线模块63、弱电供电电路64、锂电池65和电源开关66；

所述蓝牙模块61与所述第三PIC单片机62连接；

所述第三PIC单片机62与所述第三Lora无线模块63连接；

所述蓝牙模块61、所述第三PIC单片机62和所述第三Lora无线模块63分别与所述弱电供电电路64连接；

所述弱电供电电路64通过所述锂电池65与所述电源开关66连接。

由上述描述可知，通过蓝牙信号与Lora无线信号转换模块中内嵌的蓝牙模块接收移动设备设置采集器、集中器、水表的参数信息，并通过第三PIC单片机将参数信息转换为Lora无线信号，通过Lora无线模块发送带有参数信息的 Lora无线信号至采集器、集中器、水表等设备，从而实现可在小区现场通过移动设备设置抄表系统中水表、采集器、集中器的参数信息，当抄表系统出现故障时，方便工程师现场排查抢修。

进一步地，所述采集器3还包括第一PIC单片机33、第一存储模块34、第一RS232接口35、第一电源模块36、阀门控制模块37；

所述第一PIC单片机33通过所述第一电源模块36与市电连接；

所述第一PIC单片机33通过所述阀门控制模块37与所述水表1的阀门连接；

所述双霍尔脉冲传感器31、所述第一Lora无线模块32、所述第一存储模块 34、所述第一RS232接口35分别与所述第一PIC单片机33连接。

由上述描述可知，采集器通过双霍尔脉冲传感器采集水表的脉冲信号，并将脉冲信号转换为计量数据，并将计量数据有序的存储在第一存储模块中。预设时间间隔将第一存储模块中存储的数据通过第一Lora无线模块进行远程传输给集中器；工程师可将PC端通过RS232接口与采集器连接，对设置采集器的参数或检查采集器是否发生故障。

进一步地，所述采集器3还包括第一定时器38；

所述第一定时器38与所述第一PIC单片机33连接。

由上述描述可知，采集器同时具有主动和被动两种触发方式。具体为当第一定时器到达预设的时长时，或第一PIC单片机接收到外部设备发送的数据转发指令时，自动触发第一无线Lora模块从第一存储装置中获取数据并将数据转发至集中器。

进一步地，所述集中器2还包括第二PIC单片机23、第二存储模块24、第二RS232接口25、第二电源模块26；

所述第二PIC单片机23通过所述第二电源模块26与市电连接；

所述GPRS通信模块21、所述第二Lora无线模块22、所述第二存储模块 24、所述第二RS232接口25分别与所述第二PIC单片机23连接。

由上述描述可知，集中器起着承上启下的作用，通过集中器可将固定范围内的采集器管理起来，前端通过Lora无线模块管理其信号覆盖范围内的采集器、后端与服务器建立GPRS通信链路。采集器中的计量、日志等数据在特定的时间内向集中器汇总、存储，集中器通过与向服务器建立的数据链路进行数据传输，服务器中的控制指令亦可通过集中器下达到采集器。

进一步地，所述集中器2还包括第二定时器27；

所述第二定时器27与所述第二PIC单片机23连接。

由上述描述可知，集中器同时具有主动和被动两种触发方式。具体为当第二定时器到达预设的时长时，或第二PIC单片机接收到外部设备发送的数据转发指令时，自动触发GPRS通信模块从第二存储装置中获取数据并将数据转发至服务器。

进一步地，所述采集器3还包括第一USB接口39；所述第一USB接口39 与所述第一PIC单片机33连接。

由上述描述可知，当网络或设备出现故障时，集中器无法获取到采集器中的数据，此时，可将U盘、移动硬盘等存储装置通过第一USB接口与采集器连接，并从采集器的第一存储装置中获取相应的数据，实现便捷地拷贝水表数据。

进一步地，所述集中器2还包括第二USB接口28；所述第二USB接口28 与所述第二PIC单片机23连接。

由上述描述可知，当网络或设备出现故障时，服务器无法获取到集中器中的数据，此时，可将U盘、移动硬盘等存储装置通过第二USB接口与集中器连接，并从集中器的第二存储装置中获取相应的数据，实现便捷地拷贝水表数据。

实施例：

二级组网无线远程抄表系统，包括水表、集中器、采集器、服务器、移动设备、蓝牙信号与Lora无线信号转换模块；

所述采集器包括双霍尔脉冲传感器、第一Lora无线模块、第一PIC单片机、第一存储模块、第一RS232接口、第一电源模块、阀门控制模块、第一定时器、一USB接口；所述采集器通过所述双霍尔脉冲传感器与一个以上所述水表连接；所述第一PIC单片机通过所述第一电源模块与市电连接；所述第一PIC单片机通过所述阀门控制模块与所述水表的阀门连接；所述第一存储模块、所述第一 RS232接口、所述第一定时器和所述第一USB接口分别与所述第一PIC单片机连接；

所述集中器包括GPRS通信模块、第二Lora无线模块、第二PIC单片机、第二存储模块、第二RS232接口、第二电源模块、第二定时器、第二USB接口；所述第二PIC单片机通过所述第二电源模块与市电连接；所述第二存储模块、所述第二RS232接口、所述第二定时器和所述第二USB接口分别与所述第二 PIC单片机连接；所述集中器的所述第二Lora无线模块与一个以上所述采集器的所述第一Lora无线模块连接；一个以上所述集中器通过所述GPRS通信模块与所述服务器连接；

其中，第一RS232接口和第二RS232接口可与PC端连接，方便工厂调试采集器或集中器，开发工厂调试软件，测试产品性能和功能是否正常，以及初始化参数的设定，设定参数可以保存excel。方便产品查询追溯。

所述移动设备通过所述蓝牙信号与Lora无线信号转换模块与所述采集器或所述集中器连接；所述蓝牙信号与Lora无线信号转换模块包括蓝牙模块、第三 PIC单片机、第三Lora无线模块、弱电供电电路、锂电池和电源开关；所述蓝牙模块与所述第三PIC单片机连接；所述第三PIC单片机与所述第三Lora无线模块连接；所述蓝牙模块、所述第三PIC单片机和所述第三Lora无线模块分别与所述弱电供电电路连接；所述弱电供电电路通过所述锂电池与所述电源开关连接。

其中，移动设备包括智能手机端。手机蓝牙直接连接集中器蓝牙模块，完成对集中器参数的现场设置和读取。手机蓝牙通过蓝牙信号与Lora无线信号转换模块完成对采集器参数的现场设置和其它操作。手机端软件一级菜单包括物联网水表、采集器、集中器三个。用户选择对应的设置选项进入相应产品的参数设置页面。主要功能如下：

a)通过移动设备可以对表具进行控制功能，包括初始化频段设置，采集器时间设置、集中器时间设置、上传时间设置、采集器唤醒时间设置；

b)通过移动设备可进行查询操作，包括：查新用户档案号，采集器ID，水表ID，集中器ID，水表钢印等；

c)通过移动设备可实时控制采集器阀门；

d)通过移动设备可设置采集器、集中器参数设置，包括无线模块等；

e)通过移动设备可以增加、删除采集器节点；

其中，蓝牙模块提供对外的蓝牙连接通道，支持蓝牙BLE4.0协议。通过 PIC24单片机串口操作完成数据的传递。蓝牙模块可以通过PIC单片机的AT命令实现对蓝牙模块的参数设置。主要功能和特点如下：

a)蓝牙模块收到数据无缝隙通过第三Lora无线模块透传；

b)3.7V锂电池供电，有充电管理模块，液晶显示电压、电流、功耗；

c)可设置待机时间，CPU采用PICFJ128GA306；

d)SX1278Lora无线模块完成与水表之间的信息交换，通过无线433M频率对智能水表进行操作和读写以及其它设置；

e)弱电供电电路给蓝牙模块、PIC单片机、第三Lora无线模块提供电源。使用3.7V的可充电锂电池或者5V DC供电。

f)通过电源开关可以对该装置电源进行关闭和打开，延长蓝牙信号与Lora 无线信号转换模块的工作时间。也可以设置蓝牙信号与Lora无线信号转换模块为休眠模式；

g)第三Lora无线模块单独设置工作频点，不同于采集器和集中器中Lora 无线模块的工作频点。

综上所述，本实用新型提供的二级组网无线远程抄表系统，通过将微功耗 Lora无线技术和GPRS网络技术相结合，设计了一套户用水表的二级组网无线抄表系统，在户用水表小区内即第一级通过Lora无线模块将采集器通过双霍尔脉冲传感器采集到的数据发送至集中器，在户用水表小区外即第二级通过GPRS 通信模块将集中器中收集到的该小区中各采集器发送的数据转发至远程服务器，使得远程服务器可在大范围内采集各小区用户的用水情况，从而可合理的得出水资源的使用情况、调配规划等。本实用新型提供的二级组网无线远程抄表系统具有低功耗、低成本、抗干扰能力强，自组网和自适应等特点，且具有较强的移植性和兼容性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。