[发明专利]一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表

说明书

本发明涉及一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表，属于智能电表领域。该电能表包括微处理器、电能计量模块、继电器控制模块、电源模块、通用模块、预付费模块和LoRa通信模块，其中LoRa通信模块包括主控模块、射频模块、通信接口以及电源管理模块。通过对射频模块的阻抗匹配网络和微带传输线进行优化设计，以降低射频链路路径损耗，提高能量传输效率。该电能表有效通信距离可达到6000米，通信距离远；可以实现穿过7堵墙和5层楼的有效通信，通信穿透能力强。本发明能够很好地满足智能抄表的通信需求，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于智能电表领域，涉及一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表。

背景技术

LoRa无线通信技术就是其中典型代表，也是最具发展前景的低功耗广域网通信技术之一。LoRa是一种工作在全球免授权频段的新型无线通信技术，部署与运营维护成本低，具有数据安全可控，抗干扰能力强以及通信距离远等优点。目前，在智能电表抄表领域迫切需要一种成本低、通信穿透能力强以及通信距离远的通信技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表，将LoRa无线通信技术应用到智能抄表领域并将其与单相预付费电能表结合在一起。测试结果表明该电能表有效通信距离可达到6000米，通信距离远；可以实现穿过7堵墙和5层楼的有效通信，通信穿透能力强，能够很好地满足了智能抄表的通信需求，具有广阔的应用前景。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于LoRa通信技术的单相预付费电能表，包括微处理器、电能计量模块、继电器控制模块、电源模块、通用模块、预付费模块和LoRa通信模块；

所述电能计量模块包括电流取样、电压取样和电能计量芯片，电能计量芯片采用单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C，电能计量芯片将采集到的电压和电流信号通过增益放大器进行放大，接着通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，经过滤波后，电流与电压数据相乘得出有功功率，最后以高脉冲的形式并经过处理后发送至微处理器；

所述继电器控制模块包括继电器和继电器控制，用于控制电路的通断，当微处理器接收到售电管理系统传来的用户欠费信号时，发出断开继电器命令，继电器控制接收命令后控制继电器执行命令，切段用户电源供应；

所述电源模块包括电力线供电和锂电池供电，正常情况下通过电力线对电能表进行供电，当线路发生故障停电时，则由锂电池对电能表进行供电，保证电能表通信正常；

所述通用模块包括液晶显示单元、时钟单元、存储单元、指示单元和脉冲输出单元，其中：

所述液晶显示单元用于显示各费率累计电能量示值和总累计电能量示值、最大需量、有功电能方向、日期、时间、当月和上月月度累计用电量、继电器信息、预付费信息以及表地址；

所述时钟单元在电能表中主要提供时间基准，采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路，具有日历、计时、闰年自动转换功能；

所述存储单元采用EEPROM，保存电量、区号和编号数据和状态，停电后不丢失；

所述指示单元使用高亮、长寿命LED作为指示灯；其中脉冲指示灯为红色，平时灭，计量有功电能时闪烁；报警指示灯也为红色，正常时灭，报警时常亮；跳闸指示灯为黄色，负荷开关分段时亮，平时灭；

所述脉冲输出单元对需要输出的有功脉冲进行输出的管理。

进一步，所述微处理器采用FM3308电能表专用芯片，微处理器是电能表的核心，通过计算和处理事件的功能将其他模块连接起来形成一个统一的整体，完成电能表的电能计量、数据显示、继电控制、预付费控制以及无线通信的功能。

进一步，所述预付费模块通过在电能表内插入IC卡实现电能表的预付费功能，功能包括：