基于eLTE通信技术的智能燃气表通信系统的制作方法

本实用新型涉及智能燃气表技术领域，尤其是涉及一种功耗低、能够实现智能燃气表的远程管理，提高无线抄表成功率的基于eLTE通信技术的智能燃气表通信系统。

背景技术：

随着现代技术的不断进步和国家西气东输的推进，管道燃气的使用逐渐普遍。燃气的计量目前主要以燃气表来进行，从燃气公司对燃气表的抄表管理方面分类，主要流行的有普通机械型燃气表、IC卡智能燃气表、微功率无线抄表方式的无线智能燃气表以及最近出现的物联网智能燃气表。

目前在用的这些不同种类的燃气表中，普通机械型燃气表存在入户难、收费难的问题，对这种类型的燃气表管理基本靠用户自觉；IC卡智能燃气表解决了收费问题，但也存在着管理难的问题，只有上门入户才能查看燃气表的运行状态；无线智能燃气表由于信号的局限性并且技术上完全依赖于生产厂商，存在着抄表成功率不高和数据安全性的问题；物联网智能燃气表由于在内部要安装一个物联网的GPRS通信模块，通信时功耗太大导致需要用更大的锂电池并且增加了硬件成本。

中国专利公告号为CN205102870U，于2016年3月23号，公开了一种基于 LTE Cat.M 的燃气计量装置及监控系统。本实用新型提供的燃气计量装置采用 LTE Cat.M(eMTC) 通信模块进行远程监控的通信互联；与采用 Zigbee、mibile M-bus 或其他自组网方式进行数据传输的燃气计量装置相比，本实用新型采用 LTE Cat.M(eMTC) 通信模块可具有更低的延迟，保证了网络连接的质量，而与上一代的 LTE MTC 通信方式相比，LTE Cat.M 通信模块虽然具有较低的传输速率，但是其同时也具有更低的能耗，采用了 LTE Cat.M 模块的燃气计量装置甚至可以几年不用更换电池，这无疑使得计量装置有了更好的维护性。但其不足之处是：LTE Cat.M 通信模块具有较低的传输速率而且燃气计量装置存在不能进行远程管理的问题。

技术实现要素：

本实用新型为了克服现有技术中无线智能燃气表抄表成功率低，物联网表系统功耗大且成本高以及智能燃气表不能远程管理的不足，提出了一种功耗低、能够实现智能燃气表的远程管理，提高无线抄表成功率的基于eLTE通信技术的智能燃气表通信系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种基于eLTE通信技术的智能燃气表通信系统，包括若干无线远传表端，所述无线远传表设有计量采集单元、主控单元及eLTE无线传输模块，所述计量采集单元采集无线远传表端信息传输给主控单元；所述主控单元通过eLTE无线传输模块和AirNode通信接口平台结合的方式将无线远传表端信息通过公共网络服务平台传输给主机服务器；所述主机服务器通过公共网络服务平台分别与各个营业厅收费终端和各个用户终端进行数据交互连接。

本实用新型将eLTE通信技术应用到燃气表中，提高了抄表稳定性，方便了燃气公司和用户的使用，通过操作主机服务器上的数据实现营业厅收费终端或者用户终端对无线远传表端工作状态的查看及充值缴费。

作为优选，eLTE无线传输模块包括eLTE模组和天线单元，eLTE模组和天线单元电连接，天线单元为专用PIFA天线。

作为优选，主控单元包括进行eLTE模组升级复位的升级复位单元和用于通信的通信接口单元。主控单元的静态电流值小于1uA，实现了低功耗，降低了产品成本。

作为优选，无线远传表端还包括加密芯片，所述加密芯片为AES加密芯片，所述加密芯片与主控单元电连接；引入了加密芯片，对通信数据加密和对关键指令进行身份认证，从而更加提高了产品的安全性。

作为优选，公共网络服务平台包括3G网络、4G网络、光纤通信介质和电信运营公司提供的网络服务。

作为优选，营业厅收费终端为电脑和收费主机，电脑和收费主机通过公共网络服务平台与主机服务器连接。

作为优选，用户终端为安装有查询及充值缴费软件的手机和平板电脑，手机和平板电脑通过公共网络服务平台与主机服务器连接。

因此，本实用新型具有如下有益效果：将eLTE通信技术应用到燃气表中，无线远传表端可以通过后台系统查看和控制操作燃气表，解决了智能燃气表无法监控的问题；用户可以直接在手机或平板电脑上充值缴费和查看燃气表运行状态，更加方便了用户的使用；主控单元管理eLTE无线传输模块进入长周期和短周期混合工作模式，有效的减小了平均功耗，实现了低功耗，降低了产品成本；引入了加密芯片，对通信数据加密和对关键指令进行身份认证，从而更加提高了产品的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的一种系统示意图；

图2是本实用新型无线远传表端的一种结构示意图；

图3是本实用新型eLTE无线传输模块的一种连接示意图；

图4是本实用新型eLTE无线传输模块的一种工作状态图；

图5是本实用新型eLTE燃气表功能模块的一种示意图；

图6是本实用新型eLTE实施方案的一种系统框图。

图中：主机服务器1、营业厅收费终端2、用户终端3、无线远传表端4、光纤5、复位器6、主控单元41、eLTE无线传输模块42、计量采集单元43、加密芯片44、升级复位单元411、串口通信单元412、eLTE模组421、天线单元422、电源单元423。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对实用新型做进一步的描述：

如图1和图2所示的实施例是一种基于eLTE通信技术的智能燃气表通信系统，包括若干无线远传表端4，所述无线远传表设有计量采集单元43、主控单元41及eLTE无线传输模块42，所述计量采集单元采集无线远传表端信息传输给主控单元；所述主控单元通过eLTE无线传输模块和AirNode通信接口平台结合的方式将无线远传表端信息通过公共网络服务平台传输给主机服务器1；所述主机服务器通过公共网络服务平台分别与各个营业厅收费终端2和各个用户终端3进行数据交互连接。无线远传表端还包括加密芯片44，加密芯片44为AES加密芯片，加密芯片44与主控单元41电连接。公共网络服务平台包括3G网络、4G网络、光纤通信介质和电信运营公司提供的网络服务。营业厅收费终端2为电脑和收费主机，电脑和收费主机通过公共网络服务平台与主机服务器连接。用户终端3为安装有查询及充值缴费软件的手机和平板电脑，手机和平板电脑通过公共网络服务平台与主机服务器连接。

如图3所示，eLTE无线传输模块42包括eLTE模组421和天线单元422，eLTE模组和天线单元电连接；主控单元41包括进行eLTE模组421升级复位的升级复位单元411和用于通信的通信接口单元412。

其中，电源部分的VCC端在主控单元电源423输入到模块前加了两级滤波以增加模块供电的稳定性。天线单元422是根据产品调制好无线信号后定型的电路，调制好后固定使用；为了达到产品的器件稳定性和以获得最大的信号增益及产品的生产方便性，本实用新型采用公司调制的专用PIFA天线。升级复位单元411用于eLTE模组421的升级，平时不使用，设计时靠近eLTE模组421以减少误干扰；复位单元用于eLTE模组421的复位控制，为确保eLTE模组421能正确复位，采用专用复位器6作复位控制。串口通信单元412包含UART_R和UART_T接口，外加VCC和GND一共组成4线通信端口，为减少误干扰，在PCB设计时串口线两侧增加独立接地敷铜保护。

如图4所示，为满足本系统的安全性和产品功能的复杂性，eLTE燃气表主控单元41采用高性能并且休眠状态下超低功耗的MCU主控制器，静态电流<1uA；eLTE无线传输模块42由MCU主控制器控制其工作模式，采用长周期的周期性唤醒然后切换为短周期向远端服务查询指令的工作模式。其中长周期时间可配置1~24小时，在每次长周期时间内eLTE无线传输模块42处于休眠状态；长周期时间达到后，eLTE无线传输模块42进入工作状态，上述情况下模块并非一直处在发送/接收状态，而是处在一种短周期的检测AirNode指令状态，短周期时间内eLTE无线传输模块42休眠，短周期定时时间达到了后，eLTE无线传输模块42转为工作状态，开始检测AirNode指令。这种长周期+短周期的工作模式是为了能及时接收到网关的数据，并且又能有效的降低功耗。

如图5所示，eLTE燃气表按照内部功能划分有多个模块组成，其中通信用到的接口单元对应协议簇有基本协议簇、网络协议簇、属性协议簇、时间协议簇、远程协议簇、费用协议簇、计量协议簇、安全协议簇、固件协议簇等。今后的产品功能日益复杂，模块化设计是大规模产品开发的趋势，eLTE燃气表通信数据内容也按照不同的对象划分成了不同的协议簇，这样便于管理和维护：其中基本协议簇用于管理软件及硬件的一些基本属性以及电源电量等信息；网络协议簇用于维护网络的路由表以及加网、离网和设备所在网络状态等信息；属性协议簇是本设备的一些可供查看和定阅的非安全性信息参数；时间协议簇用于本地时钟的设置时间、同步校时，以及订阅未来时间事件等；远程协议簇用于管理本设备与后台服务器之间的通信端口，包括远程通信端口的开通、维护以及远程通信数据的传递和通信端口关闭等；费用协议簇用于维护费率价格表以及完成充值付费和余额结算等；计量协议簇用于维护气量型的计量结算等；安全协议簇用于维护远程通信数据的加解密以及密钥安全、密钥更新等；固件协议簇用于维护对本机固件的检查和新固件及系统插件的更新等。

如图6所示，无线远传表端4是整个系统中的数据采集终端，每个无线远传表端4内有一个eLTE无线传输模块42，由主控单元配置和控制eLTE无线传输模块42的工作方式，实现与AirNode的通信，将采集到的数据通过电信运营公司提供的网络服务或3G/4G网络或光纤5传输给主机服务器1，主机服务器1是燃气公司的主机服务器，主机服务器1提供了数据层数据查询和操作的业务。用户可以通过营业厅收费终端2或者用户终端3实现无线远传表端4工作状态查看及充值缴费功能。

应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。