一种无线通信电路以及智能电表的制作方法

本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线通信电路以及智能电表。

背景技术：

随着电子技术和通信技术的发展，具有lorawan无线通信功能的智能电表的得到了相当普遍的应用。智能电表可以通过无线通信的功能将电量数据、工作状态以及维护信息等内容上报给管理公司或者电力公司，以便进行更准确的计量以及维护。

目前，智能电表中的lorawan无线通信电路通常采用集中器对其自身所对应的相应电表进行抄读，然后将抄读的数据通过无线通信传输给远程的数据接收方。

然而，上述的方式依赖集中器来构成无线通信网络，而在lorawan网络中，由于无法确定lorawan通信速率，因此在每次通信时通常采用最小的数据载荷，造成在近距离通信时，网络负载能力未得到充分利用，降低了数据传输效率。

技术实现要素：

基于上述技术问题，本申请提供一种无线通信电路，以根据网络速率的情况划分不同的分包数据的大小，充分利用网络负载能力，提升数据传输效率。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种无线通信电路，包括：

微控制电路，用于处理和发送来自智能电表的电量数据；

分包电路，与所述微控制电路电连接，用于接收所述根据所述射频收发器所确定的lorawan网络状态信息将所述电量数据拆分成分包数据；

lora射频收发电路，与所述微控制单元以及所述分包电路电连接，用于根据所述分包电路的所述分包数据进行基于lorawan协议的网络通信，以发送所述电量数据。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述无线通信电路还包括：

打包电路，与所述分包电路以及所述lora射频收发电路电连接，用于将所述分包电路的所述分包数据打包为互联网协议数据包并发送给所述lora射频收发电路。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述无线通信电路还包括：

压缩电路，与所述打包电路以及所述lora射频收发电路电连接，用于对所述打包电路打包的所述互联网协议数据包中的互联网协议报头进行压缩并发送给所述lora射频收发电路。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述无线通信电路还包括:

接收电路，与所述微控制电路以及所述lora射频收发电路电连接，用于接收响应于所述电量数据的应答消息。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述lora射频收发电路包括:

射频收发器，与所述微控制电路电连接；

天线控制开关，与所述射频收发器电连接；

天线，与所述天线控制开关电连接。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述微控制电路与所述lora射频收发电路之间通过通用输入输出接口以及串行外围设备接口连接。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，无线通信电路还包括：

闪速存储器，与所述微控制单元电连接；

电可擦可编程只读存储器，与所述微控制单元电连接。

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述无线通信电路还包括：

连接器，通过通用收发传输接口与所述微控制单元电连接，用于向所述微控制单元发送所述电量数据；

在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，无线通信电路还包括：

所述连接器包括电源接口，所述电源接口与所述微控制电路电连接，用于与外部电源连接以向所述微控制单元供电。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种智能电表，其特征在于，所述智能电表包括：

如上述技术方案中任一项所述的无线通信电路；

电量传感器，与所述无线通信电路的所述连接器电连接，用于向所述无线通信电路提供电量数据。

在本申请的实施例中，通过分包电路将按照网络通信速率将电量数据分成多个数据包，从而能够在进行通信时，根据网络速率的情况划分不同的分包数据的大小，充分利用网络负载能力，提升数据传输效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在附图中：

图1示意性地示出了本申请技术方案的示例性系统构架示意图；

图2为包含电源监测电路的示意图

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

图1示意性地示出了本申请技术方案的示例性系统构架示意图。

下面结合具体实施方式对本申请提供的技术方案做出详细说明。

在本申请的实施例中，提供了一种无线通信电路。该无线通信电路具体可以作为智能电表的一部分固定安装在电表内部，或者作为外部部件可拆卸地安装到电表中。在一个实施例中，该无线通信电路可以不用于统计电量数据或者无线拆表，而用于确认电表的服务状态等。该无线通信电路可以用于智能电表之外的其他计量装置或者计数装置，例如水表或者煤气表，或者特定设备的使用量(例如空调的使用时间)等。在本文中，将以设置智能电表上用于计数的无线通信电路为例进行介绍。

具体地，该无线通信电路100包括：

微控制电路110，用于处理和发送来自智能电表的电量数据；

分包电路120，与所述微控制电路110电连接，用于接收所述根据所述射频收发器所确定的lorawan网络状态信息将所述电量数据拆分成分包数据；

lora射频收发电路130，与所述微控制单元110以及所述分包电路120电连接，用于根据所述分包电路的所述分包数据进行基于lorawan协议的网络通信，以发送所述电量数据；

打包电路140，与所述分包电路120以及所述lora射频收发电路130电连接，用于将所述分包电路的所述分包数据打包为互联网协议数据包并发送给所述lora射频收发电路；

压缩电路150，与所述打包电路以及所述lora射频收发电路电连接，用于对所述打包电路打包的所述互联网协议数据包中的互联网协议报头进行压缩并发送给所述lora射频收发电路；

接收电路160，与所述微控制电路110以及所述lora射频收发电路电连接，用于接收响应于所述电量数据的应答消息；

连接器170，通过通用收发传输接口与所述微控制单元电110连接，用于向所述微控制单元110发送所述电量数据。

微控制电路110具体可以采用微控制处理芯片mcu。在无线通信电路100中，微控制电路110为中央控制装置，用于对接收到的电量数据进行处理以及向与其电连接的其他功能电路发送指令以控制其相应相应操作。具体地，与微控制电路110电连接的功能电路至少包括分包电路120和lora射频收发电路130。分包电路120用于接收所述根据所述射频收发器所确定的lorawan网络状态信息将所述电量数据拆分成分包数据。具体地，智能电表可以向无线通信电路100直接传输一个较大的完整的数据包(一般为0-1000字节)，无线通信电路100中的微控制电路110通过连接器170接收智能电表发送的电量数据。微控制电路110随后将电量数据发送给分包电路120。分包电路120根据当前的速率的最大传输单元值，将电表数据分为多个分包数据。最大传输单元值可以通过lora射频收发电路130获得。lora射频收发电路130根据发送目的地的距离确定。微控制电路110控制lora射频收发电路130将分包数据依次发送给远程网关。包含每个分包数据的数据帧的报头信息中包含分包数据的总包数和当前数据帧中包括第几包。

分包数据在被发送之前会进行打包处理。具体地，分包电路120在分包完成后将分包数据发送给打包电路140。打包电路140在分包数据外再添加一层网络信息，例如，互联网协议信息，以便使打包后的数据能够通过互联网发送到远程网关。

打包后得到的信息可以被压缩，以便于降低网络负载以及提升网络的总体运载能力。具体地，打包电路140将打包后的数据发送给压缩电路150。压缩电路150将基于互联网协议的数据包中的报头信息进行压缩。报头压缩可以通过静态上下文报头压缩(staticcontextheadercompression，schc)算法。该算法是通过通信双方预先定义对协议报头压缩规则，发送通信双方约定的规则标识号(ruleid)以代替发送数据报报头,降低报文大小，提髙发送效率的一种报头压缩算法。所谓的上下文实际上是指事先定义的一组规则的集合，以成对的形式存在并保存在进行通信的双方。系统服务器保存着多个终端节点的上下文信息，通过设备地址进行标识，同—个上下文信息中不同规则通过规则标识号进行区别。每一条规则是对协议中相关字段的压缩方式的描述，由字段标识号、目标数值、匹配操作符以及压缩/解压缩方法四个字段进行描述。

该静态上下文报头压缩算法的完成工作流程如下:首先选择压缩规则。将要发送的数据包的报头中字段依次与上下文中的规则比较，若报头中的所有字段与其目标数值比较结果满足所对应的匹配标识符，此时，采用该规则中与报头字段相对应的压缩/解压方法，对各个字段进行压缩处理。若数据包报头的字段均不能与上下文中所有规则完全匹配，则直接发送该数据包。然后发送数据包。对报头进行压缩处理后，发送规则标识号与某些经压缩处理后的字段的代替原报头。经压缩处理的字段的顺序应按照规则中字段排列顺序。最后进行解压，数据接收者通过数据发送者数据帧中的“设备地址”字段确定解压所需要上下文信息，根据规则标识号来选择上下文中解压所用规则，利用选定的规则中报头中字段所对应的解压方法对报头进行恢复。

在经过分包电路120、打包电路140和压缩电路150的处理后，电量数据被处理成多个分包数据，最后给传递给lora射频收发电路130以发送给远程网关。远程网关在接收到最后一帧数据后进行一个应答，返回当前接收到的数据帧(1个比特表示一包数据)，如果有没有接收到的数据，则节点重发数据，如果所有比特都为1则表示所有数据均接收完成。无线通信电路100还包括接收电路160，其与所述微控制电路110以及所述lora射频收发电路130电连接并且用于接收响应于所述电量数据的应答消息。具体地，接收电路160通过lora射频收发电路130接收远程网关发送的应答消息，并将接收到的应答消息传递给微控制电路110进行后续的分析处理。微控制电路110根据应答消息中的内容来确定是否需要重发所对应的电量数据。

无线通信电路100通常可以采用单独的电路板实现并且通过接口与智能电表固定连接或者拆卸连接。连接可以通过无线通信电路100上的连接器170完成。连接器170通过通用收发传输接口与所述微控制单元110电连接，用于向所述微控制单元110发送所述电量数据。在一些实施例中，连接器170中还包括电源接口，该电源接口与微控制电路110电连接，用于向微控制电路110供电。可以理解的是，该电源接口也可以与无线通信电路100上的其他部件直接或者间接的连接，以便于向其他的部件供电。

在一些实施例中，所述lora射频收发电路具体可以包括:

射频收发器，与所述微控制电路110电连接；

天线控制开关，与所述射频收发器电连接；

天线，与所述天线控制开关电连接。

微控制电路110可以向射频收发器发送待发送的分包数据，并且也可以从射频收发器接收应发消息。微控制电路110还可以控制天线控制开关，以便控制天线在发送模式和接收模式之间进行切换，以便于进行无线通信的数据发送和数据接收。

在上述实施例中，各个电路之间的电连接可以采用一种或者多种接口实现。具体地，所述微控制电路110与所述lora射频收发电路130之间可以通过通用输入输出接口以及串行外围设备接口连接。取决于电路之间通信的具体需求，可以采用用于不同功能的多种接口实现，例如数据接口、控制接口或者通信接口等。在一些实施例中，电连接可以采用间接连接的方式实现，即两个电路中存在一个或多个中间电路，来对电连接需要实现的功能进行转发。

在一些实施例中，无线通信电路100还包括：

闪速存储器，与所述微控制单元110电连接；

电可擦可编程只读存储器，与所述微控制单元110电连接。

闪速存储器和电可擦可编程只读存储器主要用于存储无线通信电路100运行所需要的各种功能指令或者需要存储的数据信息。各类存储器通常通过数据输入输出接口与微控制单元110电连接。应理解的是，上述的两种存储器分别可以采用其他的易失性存储器和非易失性存储器替代，例如随机存取存储器或固态硬盘的其他种类的存储器。

根据上述的实施例，无线通信电路可以安装在智能电表上。智能电表中可以安装有电量传感器，该电量传感器通过连接器与无线通信电路中的微控制单元连接。电量传感器收集电量的使用情况并且发送给微控制单元来进一步进行电量统计等操作。电量传感器的具体实现方式可以采用电流传感器、电压传感器甚至采用软件模拟等方式进行实现。

在一些实施例中，无线通信电路中还包括电源监测电路。请参阅图2，图2为包含电源监测电路的示意图。具体地，该电源监测电路与无线通信电路的供电电路上的dcdc降压电路180并联连接。电源监测电路包括电容210、充电电路220、升压电路230以及掉电监测电路240。在正常工作时，无线通信电路中的模块通过dcdc降压电路180供电工作，而电容210通过充电电路220充电。一旦外部电源出现故障而停电，掉电监测电路240会使能升压电路230，并且通知微控制电路110发生掉电故障。此时，升压电路230从电容210中抽取电能并且为无线通信电路中的各个模块供电。微控制芯片110基于掉电监测电路240通知的掉电故障，向远程服务器发送掉电事件通知，以提醒相关管理人员进行处理。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。