蓝牙智能燃气表解决方案说明.pdf

基于低功耗蓝牙与基于低功耗蓝牙与 4G 通信技术的燃气表解决方案介绍通信技术的燃气表解决方案介绍随着我国城镇化建设的发展，燃气表市场的规模也在不断扩展，根据中国计量协会燃气委员会发布的相关数据，目前我国约有 1.8 亿台在线运行的居民燃气表，其中智能燃气表6000-8000 万台，2021 年国内智能燃气表市场规模已经达到了 100 亿元。目前燃气表主要分为普通膜式表、IC 卡燃气表、远传燃气表，但各类燃气表均存在不足。普通膜式燃气表需要抄表人员定期挨家挨户抄取用气数据并收费，人工抄表入户难，管理成本高，风险大。IC 卡燃气表可以实现预付费功能，但 IC 卡燃气表用户需要到燃气站点充值购气，存在燃气公司信息滞后、供销差难以计算等问题。远传燃气表是前几年比较集中安装的表类。每户家中安装带有 433MHz 无线远传功能的燃气表，在小区内安装无线集中器进行无线智能抄表，需要小区物业的配合，并且集中器的负载能力有限，一个小区需要安装多台集中器，才能将所有燃气表全部覆盖，所需的成本较高。针对上述问题，智汉科技提出将蓝牙+4G 通信技术与燃气表相结合的蓝牙智能燃气表，并对其进行深入研究探讨。蓝牙燃气表的组成蓝牙智能燃气表是一种新型的燃气表具，它包括燃气表、燃气服务 APP 和云服务器三部分构成，其中燃气表中的蓝牙模块与手机通过 BLE 建立通讯连接，手机应用可通过移动互联网等方式访问服务器。燃气表中的通信模组可将气量数据与表具状态信息上传至服务器，并接受来自服务器的信息，从而实现足不出户即可对燃气表实现用气量查询、报警、报修、充值缴费等功能。燃气表控制系统硬件主要包括主控制器、显示模块、计量模组、存储单元和通信单元等。显示模块可采用超低功耗的电子墨水屏，显示模块通过 SPI 接口与主控器 MCU 相连，提供调用接口以显示文字图形。目前燃气表的计量模组主要以皮膜和超声波计量为主，皮膜计量是通过将膜式燃气表的机械信号，转化成为脉冲信号，实现计费功能。核心元件是干簧管，干簧管安装在燃气表计数器最小示数滚轮旁，在滚轮上加一个小磁铁，有燃气流经燃气表时，流量计带动滚轮旋转，进而改变干簧管的通断状态，从而产生一个脉冲信号，控制系统通过统计脉冲实现精确计数。干簧管为常开状态，因此其在系统待机状态下功耗非常低，可以忽略不计。而超声波计量模组测量原理是利用气体流动时对超声波传播速度的影响，通过检测该影响来获得流动信息，计算得到气体流速，对气体流速进行积分即可得到其对应的流量。存储模块采用非易失性存储器。其无需内部升压电路，读写操作功耗非常低。存储模块用于保存气量数据和时间日期，起到数据备份和恢复的作用。计价方式以及阶梯气价的详细计费标准也储存在内。通信模组包含低功耗蓝牙模块和 NB-IOT/4G/Cat.1 模块，低功耗蓝牙模块使用智汉科技的 RC6621A 模块，它支持蓝牙转串口与控制器通信，可用 AT 指令控制。RC6621A 模块驱动程序是在 UART 驱动程序的基础上，按照 RC6621A 模块的通讯流程，将 AT 指令操作封装起来。低功耗蓝牙模块默认收发数据格式为字符串，计费数据需转换为十六进制字符串发送。为了保证数据安全，需对发送的数据采取 AES 加密，通过添加库实现对各种加密方法的支持。蓝牙智能燃气表对于用户，改变了以往购气需要在燃气售气网点购气，购气时间和地点受到限制的情况。利用手机 APP 交费，全天服务，购气更便捷。对于燃气公司，用户通过APP 交费，减少了购气网点数量，减少上门服务，降低了运营成本；通过用户手机 APP 实现客户上线，挖掘客户价值，推送增值服务；符合信息化发展潮流，提高企业技术含量。对燃气仪表行业，蓝牙智能燃气表还未大量应用，应该对今后可能出现的各种问题，进行预测及分析研究，制定长远规划，促进蓝牙智能燃气表的研发、应用与推广。