一种基于NB‑IoT的直饮水机控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于NB‑IoT的直饮水机控制系统，该系统包括流量计、主控制器、电源模块、NB‑IoT模组、物联网云平台与用户终端；流量计与水管物理连接，监测流出的水流量，并且将流量转换为脉冲信号发送至主控制器；主控制器将数据按照NB模组的通信要求压缩与打包后发送至NB模组；NB模组对接物联网云平台，物联网云平台分别与数据服务器与用户终端相连；用户终端通过平台下发指令给NB模组，NB模组再将指令传回主控制器，主控制器接收到指令判断流量数据并开启电阀门同时对流量计输入的脉冲信号进行计数，当数据达到用户下达的数值时，关闭电阀门。本系统实现了非接触式控制饮水机，降低了制作成本，增加了安全性；消费者能够更加直观简便的使用和消费。

A direct drinking water machine control system based on IoT NB

The invention discloses a direct drinking water machine control system based on IoT NB, the system includes a flow meter, a main controller, a power supply module, NB module, IoT IOT cloud platform and the user terminal is connected with the water pipe flowmeter; physical, water flow monitoring and flow out, will be converted into pulse signal sent to the main controller the main controller; the data in accordance with the requirements of NB communication module and the package sent to the NB compression module; NB module for receiving network cloud platform, cloud platform networking and data server respectively connected with the user terminal; the user terminal through the platform issued the command to the NB module, NB module and instruction transfer back to the main controller, the main controller the received command determining the traffic data and open the electric valve at the same time to count the pulse signal input meter, when the data reaches the numerical user to release when the closed electric valve The door. The system realizes the non-contact control water dispenser, reduces the production cost, increases the security, and the consumer can be more intuitionistic and convenient to use and consume.

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IoT的直饮水机控制系统
本专利技术涉及NB-IoT技术的，尤其涉及一种基于NB-IoT的直饮水机控制系统。
技术介绍
传统饮水机的取用一般是用磁卡，磁卡刷感应器，水龙头打开，用户可以接水，达到一定量，用户再次刷卡，磁卡扣费，水龙头关闭。感应器读取磁卡需要一定的时间，从刷卡结束到水龙头的开闭需要几秒，延时导致刷卡结束水龙头仍流水，造成不必要的浪费。制作磁卡也需要成本，既浪费资源也不经济。传统饮水机还有最不可忽视的一个弊端，饮水机内部有滤芯，滤芯有使用寿命，滤芯过滤一定的水流量就需要更换，传统饮水机因为无法计算出水流量，只能定期更换滤芯，更换频繁耗时耗力耗资金；更换太慢水质无法保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于NB-IoT的直饮水机控制系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于NB-IoT的直饮水机控制系统，该系统包括流量计、主控制器、电源模块、NB-IoT模组(以下简称NB模组)、物联网云平台、数据服务器与用户终端；流量计与水管物理连接；流量计把流量转化为脉冲，主控制器对流量计的脉冲进行计数，进而确定输出的流量，流量决定电阀门的开关；主控制器在整个控制系统中承担大脑和心脏的作用，负责调度任务分配以及数据的收集和传送。主控制器包括数据采集模块与数据上传模块；主控制器与流量计连接，流量计将脉冲信号传给主控制器的数据采集模块，主控制器检测收到的脉冲；主控制器与NB模组相连，通过数据上传模块按照异步串行通信协议进行流量数据的上传；主控制器通过流量计检测水管流出的流量，将接收的脉冲信号计数，并将数据压缩后按照NB模组的协议要求发送至NB模组，模组将数据上传至物联网云平台；用户终端根据自己的需求向云平台发送指令，云平台将下发指令传输给NB模组，NB模组解析用户指令，将解析后的用户指令传送给主控制器，主控制器根据接收到的指令控制电阀门进入不同的工作状态；NB模组与物联网云平台对接，收到物联网平台的数据包后立刻从休眠状态切换至工作状态，将接收到的数据包发送到主控制器，主控制器接收并解析物联网云平台下发的用户指令，在完成物联网平台下发的指令后，主控制器发送已完成的信号到NB模组，NB模组再将信号返回至物联网平台；物联网云平台分别与数据服务器、用户终端对接，数据服务器与用户终端对接；物联网云平台接收NB模组发送的数据包，对有效数据进行存储，根据用户要求将有效数据推送至用户的数据服务器和/或用户终端，接收用户终端发送的用户指令，将用户指令下发至NB模组。进一步地，所述主控制器为意法半导体公司的低功耗微控制器STM32F302CC；微控制器基于Cortex-M4内核，微控制器带有256KB的FLASH和40KB的SRAM；工作电压范围为2.0～3.6V；主控制器的外围电路由时钟电路、复位电路、电源转化电路组成；系统时钟包括高频时钟与RTC时钟，高频时钟由16MHz产生，RTC时钟由32.768KHz时钟产生；首先主控制器上电，硬件接口进行初始化，完成串口波特率与校验位的配置；然后对NB模组进行配置，激活NB模组进入工作状态，搜索NB网络信号，并完成入网操作；NB模组接入网络后，主控制器开始执行连接物联网云平台操作，使NB模组接入用户指定的物联网云平台；NB模组连接到物联网云平台并向物联网云平台发送验证信息，验证成功时物联网云平台下发校验成功指令；主控制器收到NB模组发来校验成功的消息后首先开启电阀门，流量计测量水流量，并把流量数据转化为脉冲数据，主控制器读取脉冲数据，并根据NB模组下发的流量限值对脉冲进行计数，当脉冲个数达到流量限值，主控制器下发指令关闭电阀门。进一步地，所述NB模组为BC95-CM:B8，模组正常工作电压范围为3.1～4.2V，休眠状态下工作电流低至10uA；NB模组实现数据通信的信号灵敏度低至-135dBm；NB模组具备两个UART接口和一个ADC接口，UART接口用于NB模组与主控制器间的双向通信与NB模组的固件升级，ADC接口用于系统水流量监测；BC95-CM:B8支持900MHz频段，通过移动蜂窝网络技术接入核心网，然后经路由、防火墙与公网连接。进一步地，流量数据在物联网云平台完成解析与储存，同时可推送至用户的数据服务器与用户终端；首先，NB模组连接到IOTCloudPlatform，需要2个步骤：北向注册和南部绑定。北向注册是在IOTCloudPlatform上创建一个虚拟采集设备；此步骤要求用户终端发送一个http或https请求到IOTCloudPlatform，其身份包括NB模组的IMEI号码，实现NB模组的云平台注册。南边绑定是将一个NB模组与IOTCloudPlatform上注册的虚拟采集设备进行绑定。当NB模组将数据发送到IOTCloudPlatform时，会向IOTCloudPlatform发送校验数据，包括IMEI号码，以便IOTCloudPlatform可以匹配到实际的NB模组。为了提高安全性，需要对NB模组中的数据进行编码，并对接收端(IOTCloudPlatform)中的数据进行解码。第二，用户终端读取从NB模组接收的数据，可以通过两种方式实现。第一种方式，用户终端需要数据时向IOTCloudPlatform发送获取数据请求，IOTCloudPlatform将特定设备的历史上报数据返回给用户终端。第二种方式，用户终端提前向IOTCloudPlatform发送订阅数据请求，订阅成功后，当NB模组向IOTCloudPlatform上报数据时，IOTCloudPlatform将数据推送至用户终端，用户终端再将数据存储至数据库。第三，用户终端向NB模组发送命令。用户终端向IOTCloudPlatform发送一个包含命令的https请求，然后IOTCloudPlatform将该命令发送到NB模组。NB模组接收命令时，它将执行命令并将执行后的状态返回发送到IOTCloudPlatform。之后，IOTCloudPlatform将设备的状态发送到用户的数据服务器，以便用户可以找到有关设备是否正确执行命令的信息。进一步地，用户终端包括管理端与用户端，管理端能够对电阀门进行开关控制；用户端的可视化图形界面显示对应水流量的金额，进行自主选择，可操作性强，避免浪费，选择之后，用户端将数据传至物联网云平台，云平台下发指令至主控制器，主控制器开始对采集到的流量数据进行计数，达到流量限值之后关闭电阀门。这个过程主控制器和NB模组反应速度极快，操作相当便利，简单，安全，具有环保性。本专利技术的有益效果是：基于NB-IoT的直饮水机控制系统实现了对取用水量的监控以及可视化选择消费金额，采集系统通过NB-IoT模组接入NB网络，将流量数据上传至云平台，并推送至用户服务器和/或用户终端。用户终端可以下发流量限值的命令给物联网云平台，由此控制电阀门的开关。采集系统接入NB网络，具有非常高的灵敏度。可在极弱的信号强度下实现数据传输。同时系统采用超低功耗的微处理器与NB网络模组，摆脱了电池需要长期维护的问题。附图说明图1是本专利技术的系统结构框图；图2是本专利技术的NB-IoT模组的电路图；图3是本专利技术的主控制器的电路图；图4是本专利技术的电源模块的电路图；图5是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于NB‑IoT的直饮水机控制系统，其特征在于：该系统包括流量计、主控制器、电源模块、NB模组、物联网云平台、数据服务器与用户终端；流量计与水管物理连接；流量计把流量转化为脉冲，主控制器对流量计的脉冲进行计数，进而确定输出的流量，流量决定电阀门的开关；主控制器在整个控制系统中承担大脑和心脏的作用，负责调度任务分配以及数据的收集和传送。主控制器包括数据采集模块与数据上传模块；主控制器与流量计连接，流量计将脉冲信号传给主控制器的数据采集模块，主控制器检测收到的脉冲；主控制器与NB模组相连，通过数据上传模块按照异步串行通信协议进行流量数据的上传；主控制器通过流量计检测水管流出的流量，将接收的脉冲信号计数，并将数据压缩后按照NB模组的协议要求发送至NB模组，模组将数据上传至物联网云平台；用户终端根据自己的需求向云平台发送指令，云平台将下发指令传输给NB模组，NB模组解析用户指令，将解析后的用户指令传送给主控制器，主控制器根据接收到的指令控制电阀门进入不同的工作状态；NB模组与物联网云平台对接，收到物联网平台的数据包后立刻从休眠状态切换至工作状态，将接收到的数据包发送到主控制器，主控制器接收并解析物联网云平台下发的用户指令，在完成物联网平台下发的指令后，主控制器发送已完成的信号到NB模组，NB模组再将信号返回至物联网平台；物联网云平台分别与数据服务器、用户终端对接，数据服务器与用户终端对接；物联网云平台接收NB模组发送的数据包，对有效数据进行存储，根据用户要求将有效数据推送至用户的数据服务器和/或用户终端，接收用户终端发送的用户指令，将用户指令下发至NB模组。...

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IoT的直饮水机控制系统，其特征在于：该系统包括流量计、主控制器、电源模块、NB模组、物联网云平台、数据服务器与用户终端；流量计与水管物理连接；流量计把流量转化为脉冲，主控制器对流量计的脉冲进行计数，进而确定输出的流量，流量决定电阀门的开关；主控制器在整个控制系统中承担大脑和心脏的作用，负责调度任务分配以及数据的收集和传送。主控制器包括数据采集模块与数据上传模块；主控制器与流量计连接，流量计将脉冲信号传给主控制器的数据采集模块，主控制器检测收到的脉冲；主控制器与NB模组相连，通过数据上传模块按照异步串行通信协议进行流量数据的上传；主控制器通过流量计检测水管流出的流量，将接收的脉冲信号计数，并将数据压缩后按照NB模组的协议要求发送至NB模组，模组将数据上传至物联网云平台；用户终端根据自己的需求向云平台发送指令，云平台将下发指令传输给NB模组，NB模组解析用户指令，将解析后的用户指令传送给主控制器，主控制器根据接收到的指令控制电阀门进入不同的工作状态；NB模组与物联网云平台对接，收到物联网平台的数据包后立刻从休眠状态切换至工作状态，将接收到的数据包发送到主控制器，主控制器接收并解析物联网云平台下发的用户指令，在完成物联网平台下发的指令后，主控制器发送已完成的信号到NB模组，NB模组再将信号返回至物联网平台；物联网云平台分别与数据服务器、用户终端对接，数据服务器与用户终端对接；物联网云平台接收NB模组发送的数据包，对有效数据进行存储，根据用户要求将有效数据推送至用户的数据服务器和/或用户终端，接收用户终端发送的用户指令，将用户指令下发至NB模组。2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的直饮水机控制系统，其特征在于：所述主控制器为意法半导体公司的低功耗微控制器STM32F302CC；微控制器基于Cortex-M4内核，微控制器带有256KB的FLASH和40KB的SRAM；工作电压范围为2.0～3.6V；主控制器的外围电路由时钟电路、复位电路、电源转化电路组成；系统时钟包括高频时钟与RTC时钟，高频时钟由16MHz产生，RTC时钟由32.768KHz时钟产生；首先主控制器上电，硬件接口进行初始化，完成串口波特率与校验位的配置；然后对NB模组进行配置，激活NB模组进入工作状态，搜索NB网络信号，并完成入网操作；NB模组接入网络后，主控制器开始执行连接物联网云平台操作，使NB模组接入用户指定的物联网云平台；NB模组连接到物联网云平台并向物联网云平台发送验证信息，验证成功时物联网云平台下发校验成功指令；主控制器收到NB模组发来校验成功的消息后首先开启电阀门，流量计测量水流量，并把流量数据转化为脉冲数据，主控制器读取脉冲数据，并根据NB模组下发的流量限值对脉冲进行计数，当脉冲个数达到流量限值，主控制器下发指令关闭电阀门。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：缪迪，张华夏，刘波，李林哲，于碧涵，梁景雄，许博雅，汪超，
申请(专利权)人：杭州钛比科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33