一种用于自动采集的无线传输装置的制作方法

本发明涉及物联网技术领域，更具体地说，涉及一种用于自动采集的无线传输装置。

背景技术：

远程抄表系统在民用或商用领域是较为常用的自动测量和自动化控制技术与一体的网络化管理系统。以往，在获取用户使用能源的具体用量时，需要人工进行抄表，人工抄表较为费时、费力，且数据准确性及时性等都得不到可靠的保证，不利于科学管理，给城市管网的建模、分析及规划等都带来很大的困难。

因此，为解决上述问题，亟需研发一种能够将耗能表计量数据自动采集、传输和处理的自动抄表系统。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述人工抄表费时、费力，且数据准确性及时性的缺陷，提供一种具备自动采集、传输和处理的用于自动采集的无线传输装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于自动采集的无线传输装置，具备：

主控电路，所述主控电路的通讯端与服务器通信连接，其用于接收并解调所述服务器输出的数据指令；

mbus通讯电路，所述mbus通讯电路的信号输入端与所述主控电路的输出端连接，其用于接收经所述主控电路解调后输出的所述数据指令；

抄表终端，其配置于待测热量表的表头内，所述抄表终端通过rs-485通讯接口与所述mbus通讯电路通讯连接，其用于接收并执行所述数据指令；

nb-iot数据传输电路，所述nb-iot数据传输电路的信号输入端耦接于所述rs-485通讯接口的信号输出端，其用于接收所述抄表终端采集的所述待测热量表的抄表数据，并将所述抄表数据上传至服务器。

在一些实施例中，所述主控电路设有主控芯片，所述主控芯片的通讯端与远程服务器通信连接，其用于接收并解调所述远程服务器输出的所述数据指令。

在一些实施例中，所述nb-iot数据传输电路包括第二控制器，所述第二控制器的信号输入端通过所述rs-485通讯接口与所述主控芯片的信号输出端连接。

在一些实施例中，所述nb-iot数据传输电路还包括第三控制器，所述第三控制器的串行时钟输入端与所述第二控制器的串行时钟输出端连接。

在一些实施例中，所述nb-iot数据传输电路还包括第一三极管及第一场效应管，

所述第一三极管的基极耦接于所述第二控制器的信号输出端，所述第一三极管的集电极与所述第二控制器的复位端连接；

所述第一场效应管的栅极与电源正极连接，所述第一场效应管的源极与所述第二控制器的信号输出端连接，所述第一场效应管的漏极与所述电源负极连接。

在一些实施例中，所述mbus通讯电路包括双电压比较器、第一高速光耦合器及光电耦合器，

所述双电压比较器包括第一电压比较器及第二电压比较器，

所述第一电压比较器及所述第二电压比较器的同相输入端耦接于所述表头采集器的输出端；

所述第一电压比较器的输出端与所述第一高速光耦合器的输入端连接；

所述第一高速光耦合器的输出端耦接于所述主控芯片信号接收端；

所述第二电压比较器的输出端与所述光电耦合器的输入端连接。

在一些实施例中，所述mbus通讯电路还包括第二高速光耦合器，

所述第二高速光耦合器的输入端耦接于所述主控芯片信号发送端。

在一些实施例中，所述mbus通讯电路还包括第三三极管、第四三极管及第五三极管，

所述第三三极管的基极耦接于所述第二高速光耦合器的输出端；

所述第三三极管的集电极与所述第四三极管及所述第五三极管的基极共同连接；

所述第三三极管的发射极与所述第四三极管的发射极连接。

在一些实施例中，所述主控电路还包括晶体振荡电路，所述晶体振荡电路与所述主控芯片的晶振端连接，其用于产生振荡频率。

在本发明所述的用于自动采集的无线传输装置中，包括主控电路、mbus通讯电路及nb-iot数据传输电路，其中，主控电路用于接收并解调服务器输出的数据指令；mbus用于接收经主控电路解调后输出的数据指令；抄表终端用于接收并执行数据指令；nb-iot数据传输电路的信号输入端耦接于rs-485通讯接口的信号输出端，其用于接收抄表终端采集的待测热量表的抄表数据，并将抄表数据上传至服务器。与现有技术相比，一方面，本发明在获取热量表的具体数据时无需布线，直接读取热量表数据后通过nb-iot数据传输电路上传到服务器；另一方面，本发明采用mbus总线硬件接口与热量表通讯，兼容性较高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例连接示意图；

图2是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例的主控电路图；

图3是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例的mbus通讯电路的电路图

图4a是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例的nb-iot数据传输电路的一部分电路图；

图4b是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例的nb-iot数据传输电路的另一部分电路图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例连接示意图；

图2是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例的主控电路图；图3是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例的mbus通讯电路的电路图，图4a是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例的nb-iot数据传输电路的一部分电路图；图4b是本发明提供的用于自动采集的无线传输装置一实施例的nb-iot数据传输电路的另一部分电路图。如图1至图4b所示，在本发明的用于自动采集的无线传输装置第一实施例中，用于自动采集的无线传输装置主要包括主控电路100、mbus通讯电路200及nb-iot数据传输电路(300a、300b)。

主控电路100主要由主控芯片u1、电源电路101、时钟电路102及复位系统电路103组成。

其中，主控芯片u1为嵌入式-微控制器的集成电路，芯体尺寸是32位，速度是72mhz，程序存储器容量是256kb，程序存储器类型是flash，ram容量为48k。

主控芯片u1在电源电路101、时钟电路102及复位系统电路103的推动下开始工作，与其它功能模块连接通讯并控制各个功能模块。

具体地，主控电路100的通讯端与服务器通信连接，其用于接收并解调服务器输出的数据指令。

举例而言，服务器发送数据经主控电路100接收后，并进行解调服务器发来的数据指令(假设为采集热量表数据)，解调出的数据为采集热量表数据指令，主控电路100并将该指令通过预先设定好的抄表指令通过mbus通讯电路200的硬件接口(如rs-485通讯接口)发送至热量表的抄表终端(图中未示出)，由抄表终端执行抄表指令。

其中，rs-485通讯接口为定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器。

mbus通讯电路200是专为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线而设计的，mbus在建筑物和工业能源消耗数据采集有多方面的应用。

具体地，mbus通讯电路200是一个层次化的系统，由一个主设备、若干从设备和一对连接线缆组成，所有从设备并行连接在总线上，由主设备控制总线上的所有串行通信进程。

mbus通讯电路200的信号输入端与主控电路100的输出端连接，其用于接收经主控电路解调后输出的数据指令(例如采集热量表或电能表的表头数据)。

mbus通讯电路200通过rs485接口(图中未示出)与待测计量表的rs485接口(图中未示出)通信连接，并将预先的抄表指令通过rs485接口(图中未示出)传输至抄表终端(图中未示出)。

抄表终端可将多个热量表或电能表的实时数据信息集中抄读，然后通过传输媒介(mbus通讯接口或rs-485通讯接口)远距离传送到集中器，由集中器对集中抄收后的数据输入到集中器数据库，再通过nb-iot数据传输电路(300a、300b)将集中器数据库的数据上传至服务器。

具体地，抄表终端配置于待测热量表的表头内，抄表终端通过rs-485通讯接口与nb-iot数据传输电路(300a、300b)通讯连接，其用于接收并执行数据指令，该数据指令可理解为采集热量表或电能表的表头消耗数据。

其中，抄表终端为周期唤醒工作模式，间隔性采集数据，平时处于低功耗睡眠模式，睡眠时切断一切外围电路电源，真正做到低功耗。

nb-iot数据传输电路(300a、300b)基于蜂窝网络构建，消耗大约180khz的带宽，可直接部署于gsm网络、umts网络或lte网络。

具体地，nb-iot数据传输电路(300a、300b)的信号输入端耦接于rs-485通讯接口的信号输出端，其用于接收抄表终端采集的待测热量表的抄表数据，并将抄表数据上传至服务器。

热量表的mbus线接入本设备的mbus接口后，本设备定时读取热量表的表头数据并通过nb-iot数据传输电路(300a、300b)将数据上传到服务器。

举例而言，当主控芯片u1给远程服务器发送的数据时，主控芯片u1的数据可通过串口tx(transport-发送)脚、rx(receive-接收)脚将数据传输到nb-iot数据传输电路(300a、300b)的第二控制器u2a、u2b(即bc95)，再由u2a、u2b(即bc95)通过nb-iot数据传输电路(300a、300b)的信道传输到远程服务器，完成数据的上传。

本发明能够完成远程抄录热量表及远程控制现场设备，一方面，可解决传统手工抄表费时费力、出错率高及时性差等问题，在获取热量表的具体数据时无需布线，直接读取热量表数据后通过nb-iot数据传输电路(300a、300b)上传到服务器；另一方面，采用mbus总线硬件接口与热量表通讯，兼容性较高。

在一些实施例中，为了提高主控电路100的信号处理性能，可在主控电路100设有主控芯片u1，具体地，主控芯片u1的通讯端与远程服务器通信连接，其用于接收并解调远程服务器输出的数据指令。

主控芯片u1的通讯端(tx-发送端，对应42脚)与nb-iot数据传输电路300a的接收端(rxd端，对应29脚)连接，主控芯片u1将数据参数及定位信号调制后，输出至nb-iot数据传输电路300a，由nb-iot数据传输电路300a将上述数据上传至服务器。

在一些实施例中，为了提高nb-iot数据传输电路(300a、300b)的信号传输性能，可在nb-iot数据传输电路(300a、300b)中设置第二控制器u2a、u2b(即bc95)，其中，第二控制器(u2a、u2b-即bc95)是一款高性能、低功耗的nb-iot无线通信模块，具有超低功耗、超高灵敏度的特点，其用于无线抄表。

第二控制器(u2a、u2b)的信号输入端(对应rxd端)通过rs-485通讯接口与主控芯片u1的信号输出端(对应tx端)连接。

具体地，当主控芯片u1给远程服务器发送的数据时，主控芯片u1数据能过串口tx、rx脚将数据传输到nb-iot数据传输电路(300a、300b)的第二控制器(u2a、u2b-即bc95)，再由第二控制器(u2a、u2b-即bc95)通过nbiot信道传输到远程服务器，进而完成数据的上传。

在一些实施例中，为了完善nb-iot数据传输电路(300a、300b)的性能，可在善nb-iot数据传输电路(300a、300b)中设置第三控制器(u3a、u3b)，其具有抗干扰能力强，可与服务器进行远距离的通信也可以与其他控制电路相连，时钟调时可使用服务器或电路中设置的按键进行时间设定和修改。

具体地，第三控制器(u3a、u3b)的串行时钟输入端(对应scl/clk-6脚)与第二控制器(u2a、u2b)的串行时钟输出端(对应4脚)连接。

在一些实施例中，nb-iot数据传输电路(300a、300b)还包括第一三极管q1及第一场效应管vt1，其中，三极管及场效应管具有开关的作用。

具体地，第一三极管q1的基极耦接于第二控制器(u2a、u2b)的信号输出端，第一三极管q1的集电极与第二控制器(u2a、u2b)的复位端(对应50脚)连接。

其中，第一场效应管vt1的栅极与电源正极(即vbat-b)连接，第一场效应管vt1的源极与第二控制器(u2a、u2b)的信号输出端(对应bc95-en端)连接，第一场效应管vt1的漏极与电源负极(e1)连接。

在一些实施例中，为了提高远程抄表数据的准确性，可在mbus通讯电路200中设置双电压比较器(由a1及a2组成)、第一高速光耦合器u2a及光电耦合器u2b，双电压比较器(由a1及a2组成)具有共模输入电压范围宽及输出可以用开路集电极连接“或”门的特点。

高速光耦合器具有温度、电流和电压补偿功能。

其中，双电压比较器包括第一电压比较器a1及第二电压比较器a2。

第一电压比较器a1及第二电压比较器a2的同相输入端耦接于抄表终端(图中未示出)的输出端。

第一电压比较器a1的输出端通过第四十四电阻r44与第一高速光耦合器u2a的输入端连接，第一高速光耦合器u2a的输出端耦接于主控芯片u1信号接收端(对应bus-rx端)，表头采集器获取待测计量表的表头数据通过rsrs-485接口(图中未示出)输出至主控芯片u1，再由主控芯片u1反馈至客户端。

第二电压比较器a2的输出端与光电耦合器u2b的输入端连接，光电耦合器u2b的输出端与主控芯片u1的外部中断申请输入端(对应int1端)连接。

举例而言，主控芯片u1正常工作时，要不停地执行它的程序，当在外部中断申请输入端(int1端口)输入一个信号(即低电平或下降沿)，即可使主控芯片u1临时停下正在执行的程序，转去执行预先编好或另外的程序。

在一些实施例中，为了提高抄表终端输出表头数据的质量，可在mbus通讯电路200中设置第二高速光耦合器u2c、第三三极管q3、第四三极管q4、第五三极管q5、电压稳压器u8及瞬态电压抑制二极管tvs1。

三极管具有开关、放大的作用，瞬态电压抑制二极管tvs1具有保护电器设备不受导线引入的电压尖峰损坏的作用。

具体地，第二高速光耦合器u2c的输入端耦接于主控芯片u1信号发送端(对应bus-tx)。

第三三极管q3的基极耦接于第二高速光耦合器u2c的输出端，第三三极管q3的集电极与第四三极管q4的基极连接。

第三三极管q3的集电极通过第六十二电阻r62与第五三极管q5的基极连接，第三三极管q3的发射极与第四三极管q4的发射极连接。

电压稳压器u8的调节端与第四三极管q4的集电极连接，电压稳压器u8的输出端通过第六十八电阻r68与瞬态电压抑制二极管tvs1的阳极连接，瞬态电压抑制二极管tvs1的阳极与第三三极管q3及第四三极管q4的发射极共同连接。

在一些实施例中，为了提高主控电路100运行的可靠性，可在主控电路100中设置电源电路101及时钟电路102。

具体地，电源电路101的输入端(对应vdd-nb端)与外部电源输出端(对应vdd端)连接，为主控电路100提供工作电源。

进一步地，时钟电路102具有产生振荡频率的作用，与其它元件配合产生标准脉冲信号。

时钟电路102包括晶振y1、第二电容c2及第三电容c3，具体地，第二电容c2与第三电容c3串联连接，再与晶振y1并联连接。

时钟电路102与主控芯片u1的晶振端(对应pd0、pd1端)连接，更为具体地，晶振y1的一端与主控芯片u1的一晶振端连接，晶振y1的另一端与主控芯片u1的另一晶振端连接，通过晶振y1为主控芯片u1的工作产生振荡频率。

在一些实施例中，为了提高主控电路100执行指令的准确性，可在主控电路100中设置复位电路103。

当主控电路100在上电或复位过程中，控制主控芯片u1的复位状态，这段时间内让主控芯片u1保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，可防止主控芯片u1发出错误的指令或执行错误操作。

其中，复位电路103包括轻触开关k1、第十电阻r10、第五电容c5及第六电容c6。

具体地，复位电路103的一端与主控芯片u1的复位端(对应nrst端)连接，复位电路103的另一端耦接于主控芯片u1的模拟地端(对应vssa端)。更为具体地，轻触开关k1的一端与主控芯片u1的复位端(对应nrst端)连接，轻触开关k1的另一端耦接于主控芯片u1的模拟地端(对应vssa端)。

第十电阻r10的一端与第五电容c5的一端及主控芯片u1的复位端(对应nrst端)共同连接，第五电容c5的另一端与第六电容c6的一端及主控芯片u1的模拟地端(对应vssa端)共同连接，第六电容c6的另一端及主控芯片u1的模拟电端(对应vdda端)连接。

当电路接通电源时，按下轻触开关k1即可将电路恢复到起始状态，以防止主控芯片u1发出错误的指令、执行错误操作。其中，

进一步地，用于自动采集的无线传输装置还设有预留通讯接口400及工作状态指示500。其中，预留通讯接口400可适合mbus接口、rs-232通讯接口及rs-485通讯接口，兼容后期扩展的外部设备接口。

工作状态指示500可以理解为抄表指示或休眠指示及故障指示。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。