【新专利介绍】一种基于NB-IoT阀控的干簧管式物联网水表

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种基于NB-IoT阀控的干簧管式物联网水表。该专利由北京华航能信科技有限公司申请，并于2018年5月11日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及物联网水表领域，尤其涉及一种基于NB-IoT阀控的干簧管式物联网水表。

发明背景

物联网是以计算机科学为基础，包括网络、电子、射频、感应、无线、人工智能、条码、云计算、自动化、嵌入式等技术为一体的综合性技术及应用，可以让孤立的物品(冰箱、汽车、设备、家具、货品等等)接入网络世界，让它们之间能相互交流、鲜活起来。

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，基于蜂窝网络的窄带物联网)技术采用超窄带、重复传输、精简网络协议等设计，以牺牲一定速率、时延、移动性性能，获取面向LPWA(Low Power Wide Area，低功耗广域技术)物联网的承载能力。NB-IoT作为一种新的窄带蜂窝通信LPWA解决方案，将给物联网行业带来巨大的变革与创新。该解决方案具有诸多优势，具体体现为：超强覆盖--比GPRS覆盖增强20dB，拥有更强的穿透力和更广的覆盖范围；超低功率--10年电池寿命，采用DRX(Discontinuous Reception，非连续接收)以及PSM(Plower Save Mode，省电模式)等节能技术，使终端电池寿命更长，电池寿命可长达10年；超低成本--低价终端芯片，因为低速率、低功耗、低带宽，使芯片做的很小，而带来的低成本优势。同时NB-IoT模组的成本，还有供电、通讯运营成本都比其他无线装置便宜；超大连接--支持大规模连接，100K终端/200KHz小区。NB-IoT技术的六大主要应用场景恰恰是现有移动通信很难支持的场景，包括位置跟踪、环境监测、智能泊车、远程抄表、农业和畜牧业这些场景。市场研究公司Machina预测，NB-IoT未来将覆盖25%的物联网连接。

水表的增量市场大多采用M-Bus总线通信，水表的存量市场是无线水表的机会。无线水表的施工简单，因功耗、信号覆盖和电池寿命的问题，迫切需要NB-IoT技术来解决现实的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于NB-IoT阀控的干簧管式物联网水表，采用NB-IoT和WIFI无缝转换技术解决现有水表因功耗、信号覆盖和电池寿命造成的问题，是一种物联网智能水表。

图为本发明主视图

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：本发明提供一种基于NB-IoT阀控的干簧管式物联网水表，包括通信控制单元、水量检测单元、显示单元和唤醒开关单元；通信控制单元包括中央处理单元以及与其连接的电源控制回路、阀门控制单元和通信组件；通信组件包括NB-IoT模组和WIFI单元，NB-IoT模组和WIFI单元分别通过通用异步串口通信总线与中央处理单元通信连接，通信控制单元优先选用NB-IoT模组进行通信，在没有NB-IoT覆盖的情况下，自动转用WIFI进行通信；水量检测单元包括基表壳体组件和干簧管机芯单元，基表壳体组件为进水管与出水管的衔接管道；干簧管机芯单元与中央处理单元连接，中央处理单元接收干簧管机芯单元实时计量得到的脉冲值；显示单元与中央处理单元连接，显示单元动态显示水表的工作状态信息；唤醒开关单元与中央处理单元连接，通过唤醒开关单元手动唤醒或定时唤醒水表状态。

干簧管机芯单元包括干簧管、永磁铁和机械机芯，干簧管固定在水表计数转盘边侧，永磁铁固定在水表计数转盘上，当计数转盘转一周，永磁铁经过干簧管的位置，使得干簧管的簧片开闭一次，由此得到一个脉冲值，机械机芯固定在水表计数转盘的下部。电源控制回路连接一个电源，该电源为锂亚硫酰氯电池。基表壳体组件由过滤网、管体、球阀和连接装置组成，阀门控制单元连接一个阀控执行器，阀控执行器包括直流电机、齿轮减速装置和两个微动开关，直流电机连接齿轮减速装置，齿轮减速装置的输出端与球阀连接，齿轮减速装置内设有与两个微动开关配合的触点，减速装置配合两个微动开关检测球阀的闭合。

唤醒开关单元包括手动拨动开关和实时时钟单元，手动拨动开关设置在干簧管式物联网水表的上侧面，实时时钟单元用于预设某个时间唤醒水表，以及预设某个时间上报周期内的用水量。阀门控制单元与中央处理单元通过4个通用输入\输出口连接，其中2个通用输入\输出口用于直流电机的正反转控制，另外2个通用输入\输出口用于检测球阀执行器是否到位，通过处理器发出的信号实现阀门的关闭和开通；中央处理单元为STM32L063R8T6单片机。本发明基于NB-IoT阀控的干簧管式物联网水表还包括水表塑料上壳体和水表塑料下壳体，水表塑料上壳体与水表塑料下壳体先进行卡扣连接，再通过螺钉将水表塑料上壳体和水表塑料下壳体连接成一个整体，接口处设置密封胶条，螺钉上方设有防拆盖封帽。

从上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明具备阀门控制功能，可对用户水表的用水情况进行控制，节约人力、物力和财力，提高生产效益。同时，采用运营商主导的广域低功耗NB-IoT技术，具备广覆盖，容量大，可靠性高的优势，特别适合城市范围内的水务终端连接。能带来以下明显的经济价值：无需水务公司自己维护网络，节约网络维护费用；实行自动抄表，节约人工费用；优化表务管理，提出科学的水表更换建议、及时排查水表故障；优化供水管网探漏，减少偷水现象，直接提升营收利润。真正实现智能抄表管理，给智能水表行业带来实质性的行业推进。