一种基于NB-IoT通信技术的物联网电表制造技术

一种基于NB‑IoT通信技术的物联网电表的装置。能解决现有电表存在电能计量不准确、功耗高、通信受限的问题。装置由物联网电表以及网络平台组成，所属物联网电表包括控制器模块、电源模块、NB‑IoT通信模块、Flash存储模块、计量模块、RTC模块、显示模块、开关模块以及通信接口，控制器模块通过串行数据端口与Flash存储模块、RTC模块、计量模块进行连接实现实时电能数据的计量与存储，物联网电表通过NB‑IoT通信模块、通信接口与网络平台进行数据传输，网络平台采用B/S模式进行设计可通过网页对电能数据进行访问以及对物联网电表进行开合闸操作。电能数据远程传输到服务器，再通过网络平台进行数据集中处理，并且能够筛选异常数据，方便了电能数据的采集及处理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IoT通信技术的物联网电表
本专利技术属于电力数据采集的
，主要涉及一种物联网电表。
技术介绍
国家电网制定的智能电网发展规划中指出2016-2020年是智能电网的引领提升阶段，中国的技术和装备达到国际先进水平，将全面建成统一的“坚强智能电网”。届时，电网优化配置资源能力将大幅提升，物联网电能表将被普及应用。物联网电表的应用领域非常广泛，除了国家电网公司大量采购以外，商业地产、市政建筑、学校、医院、精密制造、交通基础设施、数据中心等行业都有大量的应用。物联网电表作为智能电网的终端设备，通过WiFi、GPRS、以太网，RS485多种连接方式与网络平台进行远程数据传输，监控中心能实时通过网络平台监控用户用电状况，实现远程控制，为用户提供更智能、更便捷的用电管理。物联网电表为了适应智能电网，还集成了双向多种费率计量、用户端控制、多种数据传输模式的双向数据通信、防窃电等智能化功能，成就了专业高性能的“物联网+电表”。NB-IoT通信技术是无线传输领域的一个新兴技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。在200kHz的带宽下可以提供10万个连接，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点，适用于不经常移动的物联网设备。因此NB-IoT通信技术运用在物联网电表上，将是物联网电表发展的趋势。
技术实现思路
为了解决现有电表存在电能计量不准确、功耗高、通信受限的问题，本专利技术提出了一种新型的物联网电表，其具体技术方案如下：<br>技术方案包括物联网电表以及网络平台，所属物联网电表包括控制器模块、电源模块、NB-IoT通信模块、Flash存储模块、计量模块、RTC模块、显示模块、开关模块以及通信接口，主处理器模块通过串行数据端口与Flash存储模块、RTC模块、计量模块进行连接实现实时电能数据的计量与存储，物联网电表通过NB-IoT通信模块、通信接口进行数据传输与网络平台进行数据交互，网络平台采用B/S模式进行设计可通过网页对电能数据进行访问以及对物联网电表进行开合闸操作。本专利与其他物联网电表相比，通过NB-IoT无线数据采集的方式，将点电能数据远程传输到服务器，再通过网络平台进行数据集中处理，并且能够筛选异常数据，方便了电能数据的采集及处理。附图说明图1为物联网电表模块原理图。图2为物联网电表与网络平台的工作流程图。具体实施方式为能清楚的说明本方案的技术特点，下面结合图1及图2对本方案作出进一步的说明：如附图1所述：一种基于NB-IoT通信技术的物联网电表包括控制器模块、电源模块、NB-IoT通信模块、Flash存储模块、计量模块、RTC模块、显示模块、开关模块以及通信接口组成；其中：控制器模块，用于1)片内集成单相电能计量、RTC时钟、LCD驱动器和增强型8051核；2)计量有功、无功，以及电压电流有效值，同时监控电力线失压、过零；3)低电压复位及低电压检测功能；电源模块，用于提供供电电压和测量电压及低压保护；NB-IoT通信模块用于深度广泛覆盖式数据通讯；Flash存储模块用于数据存储；计量模块用于有功功率与有功电能、无功功率与无功电能、电压电流有效值及频率计算；RTC模块用于获得实时时钟；显示模块用于电表的电能信息显示；开关模块用于利用脉冲激励实现开闸和关闸操作；通信接口用于进行人工抄表，以及数据校验。物联网电表中的主控制器，选用SH79F169B，其主要特性如下；1)片内集成单相电能计量、RTC时钟、LCD驱动器和增强型8051核等功能；2)内嵌电能计量模块，计量有功、无功，以及电压电流有效值，同时监控电力线失压、过零等特性；3)集成了64K字节Flash，3072字节RAM，3个16位定时器，2路12位PWM输出，2个EUART，外部中断INT1，ADC等资源；4)内建PLL时钟，看门狗定时器，低电压复位功能，低电压检测功能，而且SH79F169B还提供了2种低功耗省电模式。由SH79F169B特性可以看出，其具有较高的处理频率，强大的扩展功能，功耗低，很适合本设计的需求。NB-IoT通信模块选用BC95模块，其主要特性如下；1)深度覆盖:NB-IoT比LTE提升20dB增益，覆盖能力提升了100倍；2)海量连接:比4G有50-100倍的上行容量提升；3)超低功耗:引入了超长DRX省电技术和PSM省电态模式；4)体积小、重量轻；5)通信稳定：与采用有线PLC抄表数据回收成功率在60%左右相比，NB-IoT可以保证数据成功回收率达99%。BC95模块具有覆盖广、低功耗、通信稳定、体积小、重量轻等特点，适用于远程数据传输。显示模块采用CN90C4S40液晶驱动芯片，该芯片具有4COM和40SEG共160点的输出能力，适用于常用低占空比的字符或者图形式的液晶屏幕，适用于电表的电能信息显示。开关模块选用具有16A触点切换的磁保持继电器，仅需脉冲激励就能实现开闸和闭闸功能。电源模块为物联网电表提供供电电压和测量电压，并带有低压保护功能。RTC模块用于获得实时时钟，电表记录实时时钟一方面可以明确记录某一时间段用电的情况，另一方面方便峰、谷、平电价的计算，算出用户具体消耗的电费总额。电能计量模块包含有功功率与有功电能、无功功率与无功电能、电压电流有效值及频率计算功能，支持灵活校表方案，计量信号经过模拟增益放大器放大信号和模数转换器对其转换将电流和电压值存储到寄存器中，再通过数字信号处理器接收电压电流的量化值，执行数字信号处理，得到有功电能，无功电能，电压电流有效值等电能数值。通信接口采用RS-485方式，可进行人工抄表，以及数据校验。物联网电表的工作原理：通过电能计量模块、RTC模块、Flash存储模块进行实时电能计量及存储，通过显示模块的LCD液晶屏显示实时电能数据，通过NB-IoT通信模块将电能数据传输到网络平台，完成远程抄表功能。当NB-IoT通信模块接收到网络平台发送断电、通电指令时，开关模块驱动继电器进行闸门控制。利用所述物联网电表及网络平台实现电能数据管理的过程，如附图2所示，过程如下：（1）登录网络平台；（2）物联网电表查询子模块状态判断其是否异常；（3）若物联网电表不存在异常，物联网电表查询当前时间是否满足上报条件；（4）若满足上报条件，物联网电表通过电能计量模块、RTC模块、Flash存储模块进行实时电能计量及存储；（5）通过NB-IoT通信模块与网络平台进行数据交互，物联网电表接收网络平台下传的指令，并对指令作出相应的处理；（6）若物联网电表存在异常，则通过NB-IoT通信模块将异常主动上报到网络平台；（7）若不满足上报条件，则重新进行异常检测等待满足上报条件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB-IoT通信技术的物联网电表，其特征在于，其由物联网电表以及网络平台组成，所述物联网电表包括控制器模块、电源模块、NB-IoT通信模块、Flash存储模块、计量模块、RTC模块、显示模块、开关模块以及通信接口，控制器模块通过串行数据端口与Flash存储模块、RTC模块、计量模块进行连接实现实时电能数据的计量与存储，物联网电表通过NB-IoT通信模块、通信接口与网络平台进行数据传输，网络平台采用B/S模式进行设计可通过网页对电能数据进行访问以及对物联网电表进行开合闸操作；其中：/n控制器模块，用于1)片内集成单相电能计量、RTC时钟、LCD驱动器和增强型8051核；2)计量有功、无功，以及电压电流有效值，同时监控电力线失压、过零；3)低电压复位及低电压检测功能；/n电源模块，用于提供供电电压和测量电压及低压保护；/nNB-IoT通信模块用于深度广泛覆盖式数据通讯；/nFlash存储模块用于数据存储；/n计量模块用于有功功率与有功电能、无功功率与无功电能、电压电流有效值及频率计算；/nRTC模块用于获得实时时钟；/n显示模块用于电表的电能信息显示；/n开关模块用于利用脉冲激励实现开闸和关闸操作；/n通信接口用于进行人工抄表，以及数据校验。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IoT通信技术的物联网电表，其特征在于，其由物联网电表以及网络平台组成，所述物联网电表包括控制器模块、电源模块、NB-IoT通信模块、Flash存储模块、计量模块、RTC模块、显示模块、开关模块以及通信接口，控制器模块通过串行数据端口与Flash存储模块、RTC模块、计量模块进行连接实现实时电能数据的计量与存储，物联网电表通过NB-IoT通信模块、通信接口与网络平台进行数据传输，网络平台采用B/S模式进行设计可通过网页对电能数据进行访问以及对物联网电表进行开合闸操作；其中：
控制器模块，用于1)片内集成单相电能计量、RTC时钟、LCD驱动器和增强型8051核；2)计量有功、无功，以及电压电流有效值，同时监控电力线失压、过零；3)低电压复位及低电压检测功能；
电源模块，用于提供供电电压和测量电压及低压保护；
NB-IoT通信模块用于深度广泛覆盖式数据通讯；
Flash存储模块用于数据存储；
计量模块用于有功功率与有功电能、无功功率与无功电能、电压电流有效值及频率计算；
RT...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡恒，闫明文，刘国辉，曹宏宇，王曦，孙洋，宫游，商铁滨，叶兰，富磊，满江雪，徐凤霞，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司供电服务中心，齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23