NB-IoT物联网水表系统技术方案

本发明专利技术提供了一种NB‑IoT物联网水表系统。包括：NB‑IoT物联网水表终端、NB‑IoT物联网基站和IoT物联网水表平台；NB‑IoT物联网水表终端通过光电直读机芯读取水表上显示的用水量信息并通过NB‑IoT物联网基站传输给NB‑IoT核心网；NB‑IoT物联网基站将统计的用水量数据和用水单位的身份信息通过IoT核心网传输给IoT物联网水表平台；IoT物联网水表平台通过IoT核心网将平台下发的控制指令、数据信息发给NB‑IoT物联网基站，通过互联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网行业应用。本发明专利技术采用NB‑IoT技术利用物联网水表终端通过光电直读机芯实现直接读取水表的“窗口值”，杜绝现有物联网水表采用累计脉冲换算的故障点，可实现水表的精确直读。

【技术实现步骤摘要】
NB-IoT物联网水表系统
本专利技术涉及智能水表
，尤其涉及一种NB-IoT物联网水表系统。
技术介绍
目前，现有的水表大多采取人工抄表方式，存在人力成本和管理成本逐年上升，且人为误差风险。人工物业管理的水表，存在管理不当导致的计量不准确等问题，容易引发居民水费纠纷；抄表区域内的供水管网泄漏不易发现，存在水资源的浪费；短距无线RF远程抄表方式，存在远期网络维护的潜在困难，而使用公用频段又易受到干扰。智能水表中嵌入无线芯片可以使其定期自动上报计量数据，无需人工抄表，这将极大地提升运营效率并降低成本。但由于水表的放置环境通常在壁橱等隐蔽环境，而且水表无法外接电源，目前，现有的无线技术在覆盖能力和功耗方面不能很好地满足水表通过无线自动上报数据的需求。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种NB-IoT物联网水表系统，以克服现有技术中的水表的缺点。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种NB-IoT物联网水表系统，包括：NB-IoT物联网水表终端、NB-IoT物联网基站和IoT物联网水表平台；所述的NB-IoT物联网水表终端，用于设置在各个用水单位的水管管路中，通过光电直读机芯读取水表上显示的用水量信息，通过NB-IoT物联网基站将用水单位的身份信息和用水量数据传输给NB-IoT核心网；所述的NB-IoT物联网基站，用于与各个NB-IoT物联网水表终端进行连接，将各个NB-IoT物联网水表终端传输过来的用水单位的身份信息和用水量数据推送到IoT核心网，将统计的用水量数据和用水单位的身份信息通过IoT核心网传输给IoT物联网水表平台；所述的IoT物联网水表平台，用于通过IoT核心网与各个NB-IoT物联网基站进行连接，根据存储的计费规则对用水量数据进行计费计算得到计费数据，通过IoT核心网将物联网行业应用下发的控制指令、数据信息下发给NB-IoT物联网基站，通过互联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网行业应用。进一步地，所述的NB-IoT物联网水表终端包括：水量检测单元、通信控制单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元，所述水量检测单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元分别与通信控制单元相连；所述的水量检测单元，用于一次性采集并存储所安装的用水单位的身份信息，按照设定的时间间隔主动通过光电直读机芯采集用水单位的用水量数据，将用水单位的身份信息和用水量数据传输给通信控制单元；所述的通信控制单元，用于实现NB-IoT物联网水表终端在IoT核心网的接入，通过IoT核心网与NB-IoT物联网基站进行双向的数据和信令通信，接收并执行NB-IoT物联网基站下发的命令，向NB-IoT物联网基站上报用水量数据和用水单位的身份信息；所述的显示单元，用于采用LCD液晶显示屏，向用户展示水表数据和水表状态信息。进一步地，所述的通信控制单元包括MCU、与MCU通信连接的通信组件、阀门控制单元和电源控制回路；通信组件包括wifi单元和NB-IoT模组，所述Wifi单元和所述NB-IoT模组通过UART接口与所述MCU连接。进一步地，所述的水量检测单元包括基表壳体组件和位于基表壳体组件内的光电直读机芯单元，所述光电直读机芯单元与MCU电连接；所述MCU通过GPIO串口与阀门控制单元电连接，阀门控制单元与阀控执行器之间通过线缆连接；MCU与电源控制回路电连接，电源控制回路与电池之间通过线缆连接。进一步地，所述的基表壳体组件中间设置有空腔，该空腔中设置带有机芯固定底座、密封圈、塑料上罩和下罩的光电直读机芯单元，该光电直读机芯单元包括水表机芯和光电传感器，水表机芯上设有水表字轮，水表字轮与光电传感器相对应；所述水表字轮设于光发射装置和光接收装置中部，通信控制单元中的MCU采集水表字轮、光发射装置和光接收装置形成的光电信号并转化成数据。进一步地，所述水表字轮、光发射装置和光接收装置构成4组工作单元，分别代表个位、十位、百位和千位，最大读数为9999；所述水表字轮以从动进位齿为分界点被分为20等份，水表字轮上设有3个扇形通孔：第一扇形孔、第二扇形孔和第三扇形孔，3个扇形通孔的开口角度分别是水表字轮圆的1/20、1/5、1/4，所述水表字轮等角度开孔位置与等角度不开孔位置是中心对称的；所述光发射装置由5个940nm红外发射二极管和发射电路组成，所述光接收装置由5个红外接收管和接收电路组成；所述光电发射装置上的5个红外发射二极管与光电接收管构成光电采集开关，采集水表字轮上扇形开孔的变化，光电采集开关的布局方式为不对称式排布。进一步地，所述水表字轮采用点对点式四位水表字轮，将每个水表字轮作为一个码盘，在不同水表字轮位置下，每组光电管有不同的导通状态，各种导通状态分别编译成相应的位置编码，再经译码读出水表数据。进一步地，所述基表壳体组件内设有球阀，所述阀控执行器包括直流电机和两个微动开关，所述直流电机连接有齿轮减速机构，且齿轮减速机构的输出端与所述球阀连接；所述齿轮减速机构内设有与两个微动开关配合的触点；所述水表内包含多个硅胶套，分别配设于光电直读机芯的出线口和电池的出线口；所述水表塑料壳体组件包括塑料上壳体和塑料下壳体，塑料上壳体和塑料下壳体之间通过扣合连接，且塑料上壳体与塑料下壳体之间的接口处装配有密封胶条；通信控制单元通过灌胶装配于塑料上壳体内；阀控执行器位于塑料下壳体内。进一步地，所述唤醒开关单元包括唤醒开关和RTC时钟单元，唤醒开关和RTC时钟单元分别与所述MCU电连接；所述唤醒开关为背光触摸按键，且背光触摸按键位于所述水表塑料壳体组件上。进一步地，所述IoT物联网水表平台包括物联网联接管理平台和物联网业务使能平台；所述物联网联接管理平台实现开户、计费、实名认证和查询功能，物联网联接管理平台第一次接收到NB-IoT物联网基站传输过来的用水单位的身份信息和用水量数据后，将用水单位的身份信息在物联网联接管理平台中进行开户，根据存储的计费规则对用水量数据进行计费计算得到计费数据。将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据和计费规则关联存储在计费数据表中，通过IoT核心网将用水单位的身份信息、用水量数据和计费数据返回给NB-IoT物联网基站，通过物联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网业务使能平台；物联网业务使能平台通过IoT平台的web页面对设备、应用的数据进行维护管理。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例采用运营商主导的广域低功耗NB-IoT技术，采用的物联网水表终端，通过光电直读机芯实现直接读取水表的“窗口值”，杜绝现有物联网水表采用累计脉冲换算的故障点，避免累计误差；且光电直读机芯与表内的计数器等装置没有机械接触，不受抖动影响而引起误差；抄表时瞬时读取数据，不受电磁干扰影响，可实现水表的精确直读，相对于现有的物联网水表的读数更直接，更准确。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。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NB‑IoT物联网水表系统，其特征在于，包括：NB‑IoT物联网水表终端、NB‑IoT物联网基站和IoT物联网水表平台；所述的NB‑IoT物联网水表终端，用于设置在各个用水单位的水管管路中，通过光电直读机芯读取水表上显示的用水量信息，通过NB‑IoT物联网基站将用水单位的身份信息和用水量数据传输给NB‑IoT核心网；所述的NB‑IoT物联网基站，用于与各个NB‑IoT物联网水表终端进行连接，将各个NB‑IoT物联网水表终端传输过来的用水单位的身份信息和用水量数据推送到IoT核心网，将统计的用水量数据和用水单位的身份信息通过IoT核心网传输给IoT物联网水表平台；所述的IoT物联网水表平台，用于通过IoT核心网与各个NB‑IoT物联网基站进行连接，根据存储的计费规则对用水量数据进行计费计算得到计费数据，通过IoT核心网将物联网行业应用下发的控制指令、数据信息下发给NB‑IoT物联网基站，通过互联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网行业应用。

【技术特征摘要】
1.一种NB-IoT物联网水表系统，其特征在于，包括：NB-IoT物联网水表终端、NB-IoT物联网基站和IoT物联网水表平台；所述的NB-IoT物联网水表终端，用于设置在各个用水单位的水管管路中，通过光电直读机芯读取水表上显示的用水量信息，通过NB-IoT物联网基站将用水单位的身份信息和用水量数据传输给NB-IoT核心网；所述的NB-IoT物联网基站，用于与各个NB-IoT物联网水表终端进行连接，将各个NB-IoT物联网水表终端传输过来的用水单位的身份信息和用水量数据推送到IoT核心网，将统计的用水量数据和用水单位的身份信息通过IoT核心网传输给IoT物联网水表平台；所述的IoT物联网水表平台，用于通过IoT核心网与各个NB-IoT物联网基站进行连接，根据存储的计费规则对用水量数据进行计费计算得到计费数据，通过IoT核心网将物联网行业应用下发的控制指令、数据信息下发给NB-IoT物联网基站，通过互联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网行业应用。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的NB-IoT物联网水表终端包括：水量检测单元、通信控制单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元，所述水量检测单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元分别与通信控制单元相连；所述的水量检测单元，用于一次性采集并存储所安装的用水单位的身份信息，按照设定的时间间隔主动通过光电直读机芯采集用水单位的用水量数据，将用水单位的身份信息和用水量数据传输给通信控制单元；所述的通信控制单元，用于实现NB-IoT物联网水表终端在IoT核心网的接入，通过IoT核心网与NB-IoT物联网基站进行双向的数据和信令通信，接收并执行NB-IoT物联网基站下发的命令，向NB-IoT物联网基站上报用水量数据和用水单位的身份信息；所述的显示单元，用于采用LCD液晶显示屏，向用户展示水表数据和水表状态信息。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的通信控制单元包括MCU、与MCU通信连接的通信组件、阀门控制单元和电源控制回路；通信组件包括wifi单元和NB-IoT模组，所述Wifi单元和所述NB-IoT模组通过UART接口与所述MCU连接。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的水量检测单元包括基表壳体组件和位于基表壳体组件内的光电直读机芯单元，所述光电直读机芯单元与MCU电连接；所述MCU通过GPIO串口与阀门控制单元电连接，阀门控制单元与阀控执行器之间通过线缆连接；MCU与电源控制回路电连接，电源控制回路与电池之间通过线缆连接。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的基表壳体组件中间设置有空腔，该空腔中设置带有机芯固定底座、密封圈、塑料上罩和下罩的光电直读机芯单元，该光电直读机芯单元包括水表机芯和光电传感器，水表机芯上设有水表字轮，水表字轮与光电传...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璇，
申请(专利权)人：北京华航能信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11