[发明专利]一种基于LoRa的智能水表低功耗通信方法

说明书

本发明公开了一种基于LoRa的智能水表低功耗通信方法，通过LoRa中断处理方法，多帧连续唤醒方法以及控制水表接收处理通信报文方法，其中LoRa中断处理方法合理安排中断的处理优先级，针对中断做了对应的处理，实现LoRa低功耗运行；通过多帧连续唤醒方法，减少表计通信时对其他表计的功耗影响，降低通信功耗；另外控制水表接收处理通信报文方法减少多次通信情况下造成的额外功耗，使LoRa接收时间根据每次通信需求动态调节，降低通信功耗。采用中断的方式在LoRa工作时，水表MCU处于低功耗状态，极大降低了表计运行功耗，能够有效降低LoRa智能水表的电池消耗。

技术领域

本发明涉及智能水表技术领域，尤其涉及一种基于LoRa的智能水表低功耗通信方法。

背景技术

LoRa是一种扩频调制通信技术，具有低功耗、通信距离远的特点，在低功耗广域网中有较多应用，尤其是在智能水表中。LoRa智能水表由单个电池供电，设计寿命最低6年，甚至10年，因此对智能水表的功耗设计以及运行方式有较高要求。

目前LoRa智能水表一般应用星型网络结构，一个主节点附带多个从节点，存在采集系统与目标表计通信时会造成其他表计产生较高功耗的问题，为避免此问题较多方案采用主动上报的方式，丧失了实时性，对于有阀控的表计不适用。而且由于功耗的不确定性，主流方案是采用电池容量对折的方法来设计的，即根据静态功耗计算所需电池容量，在选型时选择容量2倍的电池，此种方式也不能根本解决功耗问题，设计年限无法保证，且额外增加了表计成本。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种基于LoRa的智能水表低功耗通信方法，降低了表计的通信功耗和运行功耗，解决了LoRa智能水表实时通信功耗高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于LoRa的智能水表低功耗通信方法，通过LoRa中断处理、多帧连续唤醒方法以及控制水表接收处理通信报文，来实现水表的低功耗通信。水表模块以一个固定时间间隔运行LoRa的CAD以检测是否有信号存在，采集设备需要与表计通信时，连续发送唤醒报文至少一个信号检测周期的时间，唤醒表计，然后紧接着发送通信内容，实现实时通信。

进一步地，所述LoRa中断处理通过LoRa芯片DIO0引脚与水表MCU具有外部中断功能的引脚相连接，利用DIO0指示发送、接收和CAD相关状态，包含以下步骤：

步骤1：水表MCU读取LoRa中断标识寄存器并清除LoRa内部中断标识，进入步骤2；

步骤2：判断是否有接收完成中断，若有则设置LoRa待机模式，读取接收报文处理报文，进入步骤9，否则进入步骤3；

步骤3：判断是否有发送完成中断，若有则清除发送超时时间进入步骤4，否则进入步骤5；

步骤4：判断是否有无后续帧，若有后续帧，则开启LoRa连续接收模式并设定超时时间，进入步骤9，若无则进入步骤8。

步骤5：判断是否有CAD完成中断，若是则进入步骤6，否则进入步骤7；

步骤6：判断是否有有效信号中断，若是，则开启LoRa单次接收模式，进入步骤9。否则进入步骤8。

步骤7：判断接收超时时间是否为0，若为0则进入步骤8，否则开启LoRa连续接收模式并设定超时时间，进入步骤9。

步骤8：设置LoRa睡眠模式。

步骤9：等待新的LoRa中断，进入步骤1，实现LoRa低功耗运行，降低水表自身运行功耗。

进一步地，所述多帧连续唤醒方法，是通过采集设备连续发送单帧唤醒报文，其发送时间不小于水表模块定时检测信号的时间间隔，其中单帧唤醒报文的前导码持续时间不大于唤醒报文内容的持续时间，在发送完唤醒报文之后立即发送通信报文。

进一步地，所述控制水表接收处理通信报文包含以下步骤：