今天為大家介紹一項國家發明授權專利——一種基于NB-IoT閥控的干簧管式物聯網水表。該專利由北京華航能信科技有限公司申請，并于2018年5月11日獲得授權公告。

內容說明

本發明涉及物聯網水表領域，尤其涉及一種基于NB-IoT閥控的干簧管式物聯網水表。

發明背景

物聯網是以計算機科學為基礎，包括網絡、電子、射頻、感應、無線、人工智能、條碼、云計算、自動化、嵌入式等技術為一體的綜合性技術及應用，可以讓孤立的物品(冰箱、汽車、設備、家具、貨品等等)接入網絡世界，讓它們之間能相互交流、鮮活起來。

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，基于蜂窩網絡的窄帶物聯網)技術采用超窄帶、重復傳輸、精簡網絡協議等設計，以犧牲一定速率、時延、移動性性能，獲取面向LPWA(Low Power Wide Area，低功耗廣域技術)物聯網的承載能力。NB-IoT作為一種新的窄帶蜂窩通信LPWA解決方案，將給物聯網行業帶來巨大的變革與創新。該解決方案具有諸多優勢，具體體現為：超強覆蓋--比GPRS覆蓋增強20dB，擁有更強的穿透力和更廣的覆蓋范圍；超低功率--10年電池壽命，采用DRX(Discontinuous Reception，非連續接收)以及PSM(Plower Save Mode，省電模式)等節能技術，使終端電池壽命更長，電池壽命可長達10年；超低成本--低價終端芯片，因為低速率、低功耗、低帶寬，使芯片做的很小，而帶來的低成本優勢。同時NB-IoT模組的成本，還有供電、通訊運營成本都比其他無線裝置便宜；超大連接--支持大規模連接，100K終端/200KHz小區。NB-IoT技術的六大主要應用場景恰恰是現有移動通信很難支持的場景，包括位置跟蹤、環境監測、智能泊車、遠程抄表、農業和畜牧業這些場景。市場研究公司Machina預測，NB-IoT未來將覆蓋25%的物聯網連接。

水表的增量市場大多采用M-Bus總線通信，水表的存量市場是無線水表的機會。無線水表的施工簡單，因功耗、信號覆蓋和電池壽命的問題，迫切需要NB-IoT技術來解決現實的問題。

發明內容

本發明提供了一種基于NB-IoT閥控的干簧管式物聯網水表，采用NB-IoT和WIFI無縫轉換技術解決現有水表因功耗、信號覆蓋和電池壽命造成的問題，是一種物聯網智能水表。

圖為本發明主視圖

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：本發明提供一種基于NB-IoT閥控的干簧管式物聯網水表，包括通信控制單元、水量檢測單元、顯示單元和喚醒開關單元；通信控制單元包括中央處理單元以及與其連接的電源控制回路、閥門控制單元和通信組件；通信組件包括NB-IoT模組和WIFI單元，NB-IoT模組和WIFI單元分別通過通用異步串口通信總線與中央處理單元通信連接，通信控制單元優先選用NB-IoT模組進行通信，在沒有NB-IoT覆蓋的情況下，自動轉用WIFI進行通信；水量檢測單元包括基表殼體組件和干簧管機芯單元，基表殼體組件為進水管與出水管的銜接管道；干簧管機芯單元與中央處理單元連接，中央處理單元接收干簧管機芯單元實時計量得到的脈沖值；顯示單元與中央處理單元連接，顯示單元動態顯示水表的工作狀態信息；喚醒開關單元與中央處理單元連接，通過喚醒開關單元手動喚醒或定時喚醒水表狀態。

干簧管機芯單元包括干簧管、永磁鐵和機械機芯，干簧管固定在水表計數轉盤邊側，永磁鐵固定在水表計數轉盤上，當計數轉盤轉一周，永磁鐵經過干簧管的位置，使得干簧管的簧片開閉一次，由此得到一個脈沖值，機械機芯固定在水表計數轉盤的下部。電源控制回路連接一個電源，該電源為鋰亞硫酰氯電池。基表殼體組件由過濾網、管體、球閥和連接裝置組成，閥門控制單元連接一個閥控執行器，閥控執行器包括直流電機、齒輪減速裝置和兩個微動開關，直流電機連接齒輪減速裝置，齒輪減速裝置的輸出端與球閥連接，齒輪減速裝置內設有與兩個微動開關配合的觸點，減速裝置配合兩個微動開關檢測球閥的閉合。

喚醒開關單元包括手動撥動開關和實時時鐘單元，手動撥動開關設置在干簧管式物聯網水表的上側面，實時時鐘單元用于預設某個時間喚醒水表，以及預設某個時間上報周期內的用水量。閥門控制單元與中央處理單元通過4個通用輸入\輸出口連接，其中2個通用輸入\輸出口用于直流電機的正反轉控制，另外2個通用輸入\輸出口用于檢測球閥執行器是否到位，通過處理器發出的信號實現閥門的關閉和開通；中央處理單元為STM32L063R8T6單片機。本發明基于NB-IoT閥控的干簧管式物聯網水表還包括水表塑料上殼體和水表塑料下殼體，水表塑料上殼體與水表塑料下殼體先進行卡扣連接，再通過螺釘將水表塑料上殼體和水表塑料下殼體連接成一個整體，接口處設置密封膠條，螺釘上方設有防拆蓋封帽。

從上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明具備閥門控制功能，可對用戶水表的用水情況進行控制，節約人力、物力和財力，提高生產效益。同時，采用運營商主導的廣域低功耗NB-IoT技術，具備廣覆蓋，容量大，可靠性高的優勢，特別適合城市范圍內的水務終端連接。能帶來以下明顯的經濟價值：無需水務公司自己維護網絡，節約網絡維護費用；實行自動抄表，節約人工費用；優化表務管理，提出科學的水表更換建議、及時排查水表故障；優化供水管網探漏，減少偷水現象，直接提升營收利潤。真正實現智能抄表管理，給智能水表行業帶來實質性的行業推進。