摘要：本文主要简单介绍了基于物联网技术的智能燃气流量计系统设计原则，分析了智能燃气流量计系统的设计，旨在加强对智能燃气流量计系统的研究，充分发挥物联网技术作用，改善传统燃气流量计的不足，满足当前市场的需求。利用远程数据采集技术来上传燃气流量计信息，实施有效的远程监测、控制和维护。

关键词：物联网技术；智能燃气；流量计；系统分析

二十一世纪是一个科学技术时代，物联网技术被广泛应用于各个领域中，给人们的生产、生活带来了一定的编辑。基于物联网技术的智能燃气流量计系统，在天然气、电力、化工等行业中有着较好的应用效果，其可以对燃气流量计的流量、温度、压力等相关信息进行全面监测，具有实时性，可准确获取终端用户的实际使用情况。基于物联网技术的智能燃气流量计系统主要分为四个部分，分别是远程数据监控平台、本地数据管理系统、终端节点、协调器，相较于传统的燃气流量计系统来说，扩展性更强，能够实现全方位监测，具有较高的应用价值。

一、基于物联网技术的智能燃气流量计系统设计原则

基于物联网技术的智能燃气流量计系统总体结构，在设计过程中应当遵循以下原则：第一，要遵循可靠性原则。指的是要保证智能燃气流量计系统中所采集数据的完整性、准确性，并且保证数据传输、处理工作的顺利开展，以维护收费的公平公正性；第二，要遵循低功耗原则。指的是在利用终端节点进行数据采集的时候，应当将终端节点和每一个燃气流量计相连接，需选择适宜的硬件设备，优化设计软件程序，来减少功耗损失；第三，要遵循网络化原则。指的是所设计的系统不仅要全面采集数据，还要便于相关人员的实时监测，可充分发挥ZinBee技术作用，提高数据无线传输水平；第四，要遵循实用性原则。指的是操作设计方面要简便，方便于系统俺咋混改、维护；第五，要遵循安全性原则。由于燃气易爆，具有一定的危险性，因此在设计智能燃气流量计系统结构的时候，一定要满足于国家相关安全标准，确保系统的正常运行[1]。

二、基于物联网技术的智能燃气流量计系统设计

（一）系统硬件设计

基于物联网技术的智能燃气流量计系统，在设计过程中想要突出其实时监控功能，全面采集相关数据，做好数据传输工作，就必须重视硬件方面的设计，主要包含了以下几点：一是终端节点设计。终端节点是智能燃气流量计系统获取信息的重要部分，为确保终端节点的正常运行，应当提高该部分硬件设计质量，以充分发挥数据实时采集功能，实现远距离信息传输。在设计系统终端节点的硬件电路时，可采用模块化思想，把控好每一个设计部分。首先，可利用RS485作为智能燃气流量计的通讯接口，科学设计RS485通信电路，使用MAX485芯片。该芯片的应用，可实现RE和DE的短接，做好信息接收、发送工作[2]；其次，要优化设计电源滤波电路。该电路的作用在于向无线通信电路、RS485通信电路等提供充足电源，其组成部分包含了两部分，一部分是LM2596开关电压调节器，能够将高频感染信号进行过滤，减少低频的纹波干扰，可保证电压的稳定性，进行有效的电压转换；另一部分是ASM1117-3.3正向低压降温压器，可给终端节点中的其他硬件设备提供电源，将5伏电压转化为3.3伏电压，具有不错的电源性能；再者，需有效设计单片机控制电路。终端节点中单片机控制电路的作用在于接受RS485通信电路中采集的数据，并将其发送至无线通信电路中。单片机控制电路中包含了时钟电路、复位电路、仿真接口电路等部分；最后，优化无线通信电路。可充分发挥ZinBee技术作用，使用近程无线组网数传模块，把终端节点所接收的数据，传输至协调器。ZinBee模块的功能在于能够恢复出厂设置，可切换至AT指令模式，而且如若设备想要加入网络，主设备网络中已经注册子设备后，可以直接向主设备发送入网请求[3]。

二是协调器硬件设计。ZinBee无线网络的核心是协调器，其作用在于组建网络，采集终端节点数据，并传输至PC机。在设计协调器硬件的时候，需要注重以下内容：一是电源电路设计。协调器采用的是4.3伏电源供电，能够起到一定的降耗效果，使用了串口通讯技术，能够进行热插拔，USB接口有着较高的传输速率，而且十分便捷；二是单片机控制电路设计。该电路中利用两个I/O口来获取信息，使用串行接口传输数据，通信波特率是9600bps；三是无线通信电路。该部分应用了ZinBee模块，设计了LED指示灯电路。ZinBee模块的作用在于建立网络、分配位置。初始化之网络中可加入其他节点，并为每一个节点分配相应的短地址，使之区别于终端节点，可通过LED指示灯电路来判断网络是否建立成功。三个LED指示灯分别对接ZinBee模块中的三个端口，分别是STNW端、STWK端、STDA端；四是RS232电平转换电路。这一部分的作用在于实现无线通信电路和PC机通信，其中无线通信电路使用的是正逻辑电平，而PC机接口则使用的是负逻辑电平，两者电平并不兼容，因此想要实现有效的通信，则可使用MAX3232电平转换芯片，以匹配信号电平[4]。

（二）系统软件设计

在优化智能燃气流量计系统硬件设计的基础上，还需要做好系统软件设计工作，可从以下几个方面着手：一是优化设计终端节点的软件设计。首先，要重视串口初始化功能设计，以确保系统中各设备之间通信的顺畅性，需选择适宜的串口工作方式，分别对应各部分的通信接口，一般情况下串口一连接的是单片机控制器和ZinBee模块，串口二连接的是终端节点主控制器和485芯片；其次是初始化定时器。单片器控制电路中的定时器有两个，需要利用TMOD来选择适宜的定时器工作方式，单片机复位时清零全部TMOD，可根据实际情况来进行相应的程序设计；最后，要优化设计数据通信。规范数据传输步骤，先对协调器发来的地址进行判断，看其是否为本机地址，利用串口2来进行通讯，发送数据索要命令[5]。当485总线接收命令之后，再将数据传送给单片机控制器，燃气流量计生成的数据将按照通信协议来进行传输。利用串口一使单片机控制器数据传输至ZinBee模块，再利用ZinBee无线网络把燃气流量计数据传输至协调器。二是优化协调器的软件设计。在该部分设计过程中，应当注意无线通信网络的形成，要初始化协调器，并上电组网，成功之后需匹配协器和终端节点，以实现有效的数据通信。

结束语

总而言之，新时期下应当充分发挥物联网技术，优化设计智能燃气流量计系统。设计过程中要遵循相应的原则，满足于相关标准要求，提高智能燃气流量计系统运行的可靠性，做好各部分的数据采集、传输工作，并进行实时监测和远程监控，以保障燃气计量工作质量，强化人们的节约意识。

参考文献：

[1]林海棠，温学强，郭建辉，李中阳，章国茂. 基于Cat.1技术的燃气智能抄表系统设计[J]. 自动化仪表，2022，43（06）：72-75+80.

[2]. 研发燃气流量计新型测温装置[J]. 中国质量，2018，（12）：95-110+94.

[3]王可达. 光纤光栅热式燃气流量计研究[D].黑龙江大学，2018.

[4]吴作进. 智能流量计数据远传系统的发展[A]. 中国土木工程学会燃气分会.2017中国燃气运营与安全研讨会论文集[C].中国土木工程学会燃气分会：《煤气与热力》杂志社有限公司，2017：665-668.

[5]孙盛. 燃气流量计的安装要求及管理措施[J]. 科技展望，2015，25（11）：166+168.

作者简介：

菅迎宾，男，河北省邢台市人，汉族，1987-10，讲师职称，研究生学历，硕士学位，研究方向：非标设备的设计与制造，机器人用精密减速器的设计与制造。

何琼，男，河北省沧州市人，汉族，出生年月日：2001年10月12日，专科生，专业：城市轨道交通通信信号技术。

基金：河北省科技厅大学生科技创新培育专项《基于无源物联网技术的智能燃气终端设备研究》，项目编号：202151001010544