远程自动燃气抄表系统数据集中器的设计与实现

发布时间：2020-07-26 08:06

【摘要】：随着我国“煤改气”进程的加速推进,燃气表作为燃气计量的唯一仪表,近年来数量不断增加。国内使用的智能燃气表60%左右是IC卡智能燃气表,IC卡燃气表虽然解决了抄表入户难的问题,但是燃气公司只有在用户去指定营业厅缴费时才能了解用户用气数据和燃气表状态,这给燃气公司抄表业务带来了巨大压力,并对燃气用户管理带来困难,无法满足燃气行业的发展需求。大数据、云计算的高速发展,燃气公司急需利用远程抄表技术实现对燃气表的实时数据采集和安全监控,通过获取大量的用户数据,根据用气情况进行调度。本文提出了一种基于LoRa通信技术的远程自动燃气抄表系统方案,利用LoRa扩频通信技术和GPRS通信技术实现远程抄表。主要完成以下工作:(1)分析了现有远程抄表技术,并介绍每种抄表技术的特点以及适应的应用场景。根据需求提出了基于LoRa通信技术的自动燃气抄表系统解决方案,分析了数据集中器的功能和性能需求,为后期数据集中器的设计提供了依据。(2)对数据集中器进行了硬件设计。数据集中器以MY-IMX6-CB140微控制器核心板为主控核心,通过LoRa扩频通信模块实现下行抄表、GPRS通信模块实现上行数据上传、外部实时时钟实现定时抄表,采用市电和可充电锂电池混合供电方式,确保停电后数据集中器能正常工作,LCD显示模块方便了人机交互,串口和网卡接口方便了数据集中器与计算机进行联机调试。(3)对数据集中器进行了软件设计。详细分析了数据集中器抄表过程中的上行通信和下行通信流程以及数据特征,分别制定了详细的上行通信和下行通信协议,并在Linux系统环境下,运用Qt5完成了软件实现和辅助软件开发。(4)对数据集中器进行了应用测试。根据相关标准对数据集中器的扩频通信模块进行了发射功率测试和接收灵敏度测试,对电源模块进行电压调整率测试,最后对数据集中器进行高低温测试、对视距离测试、压力测试、实验室组网测试和小区组网测试。测试结果表明:数据集中器与燃气表的对视通信距离可达4公里,能够完成结构复杂小区的组网抄表业务,抄表成功率达100%。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU996.7
【图文】：

拓扑结构图,燃气表,远程自动抄表系统,拓扑结构

和成本高模组进行通信时功耗过高，为了来实现低功耗。因此，它无法实服务器才能与其进行信息交互。信费用。a 的燃气表远程自动抄表程自动抄表系统的拓扑结的燃气抄表系统由燃气表、中继1 所示：LoR

原理图,时钟电路,原理图

图 3.2 时钟电路原理图时钟芯片采用恩智浦推出的 PCF2129T 实时时钟（RTC）芯片，该芯片内部了高精度和低功耗温度补偿晶体振荡器(TCXO)和 32.768 kHz 石英晶体振荡器及两线双向 400 kHz 的快速模式 I2C- BUS 接口和具有分离的数据输入和输出（速度 6.5 兆比特/秒）SPI 总线接口。从图可知，本文采用 I2C 接口控制时钟芯片电电压为 3.3V，当外电和锂电池都无法供电时可以采用超级电容 C22 进行辅助，可以确保短时间停电状况下，数据集中器时钟电路还能正常工作。当长时间导致导致锂电池和超级电容都无法供电时，当市电恢复正常后，数据集中器会连接服务器，并下发请求校时指令进行校时。2.3 复位电路参考 MY-IMX6-CB140 微控制器核心板技术文档，在复位时，芯片会检查 A

原理图,复位电路,原理图,启动模式

图 3.3 复位电路原理图种启动模式（其中一种为 FSL 的保留模式）。启动模式OOT_MODE 中的二进制值。BOOT_MODE 是在 POR0 和 BOOT_MODE1 输入引脚的采样值，一旦此输入被再影响BOOT_MODE内部寄存器的内容。可用的启动模SB 的串行启动，内部启动。详细 BOOT_MODE 寄存器表 3.1 BOOT_MODE 寄存器启动配置表BOOT_MODE 寄存器值启动模式00 Boot From Fuses01 Serial Downloader10 Internal Boot

【参考文献】