CN105719457A - 基于物联网的智能水表的通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及民用水表计量领域，特别是涉及基于物联网的智能水表的通讯方法，其包括如下步骤：水表连接步骤：建立与智能水表的通讯连接；获取步骤：获取智能水表的唯一识别码；终端连接步骤：建立与用户终端的通讯连接；匹配步骤：接收用户终端的标识码，判断该标识码是否与唯一识别码匹配，若是，则建立用户终端与智能水表的连接；控制步骤：接收用户终端的控制指令，并将该控制指令传输至智能水表。上述基于物联网的智能水表的通讯方法，提高了数据传输的安全性，且用户通过用户终端对智能水表进行互动，以实时了解智能水表的数据并控制智能水表的工作状态。

Description

基于物联网的智能水表的通讯方法

技术领域

本发明涉及民用水表计量领域，特别是涉及基于物联网的智能水表的通讯方法。

背景技术

物联网的概念定义是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。物联网把新一代IT技术运用在各行各业之中，具体来讲，就是把感应器嵌入到各种设备里，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。在这个整合的网络当中，需存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员，机器，设备和基础设施实时的管理和控制。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

水务物联网就是将物联网技术应用于水资源管理，应用水务物联网技术对水资源的进行监控。随着物联网技术的发展以及IBM智慧地球的概念提出，“智慧城市”概念在我国各大城市开展，全国很多城市正在推进水务物联网的建设。物联网水表在水务物联网中扮演着非常重要的角色，物联网水表必须要实现计量，控制，收费与管理等诸多功能。

但是，目前市面上的自来水表都不具备前述功能，国内目前所生产的水表从付费方式上大致可划分为两类：一是先付费后使用，比如IC卡水表，具有预存水费用完即停水、用户须持IC卡到指定地点购买并完成相应的输入功能后方能恢复供水的特点，但IC卡与水表在进行数据交换时存在人为的不可靠因素，以及水价不能实时调控的缺陷，例如价格调整等。

二是先使用后付费，这也是目前大多数的自来水提供方所广泛采用的付费方式，即通过普通水表计量，定期人工抄录表端信息后再根据水价计算费用收取，而此种方式存在数据抄录、水费收取困难的缺点，且供应方在对于使用方的自来水使用上不易掌控、调整水价时需对调整前后的水价与水量分别统计与计算，无形增加了工作人员工作量。

除此以外市场上也陆续出现了形形色色的远传表、远抄表、远控表等，但这些水表都是点对点的传输模式，即终端水表通过有线或者无线的传输方式将数据传输到抄表员的手抄器或远程控制系统。这类物联网水表由水表，抄表设备，自来水公司的计算机设备相互联接起来，实现相互通讯。它们都是设计用来供抄表员使用，水务工作人员可以坐在办公室就能获取用户的水表数据。然而，在现有的物联水表系统中，用户不能联接到物联网水表系统，用户想要即时了解数据，仍然需要到水表安装位置才能查看获取水表的数据。

发明内容

基于此，有必要针对如何便于用户及时有效地了解水表信息并控制水表工作的问题，提供一种基于物联网的智能水表的通讯方法。

一种基于物联网的智能水表的通讯方法，包括如下步骤：

水表连接步骤：建立与智能水表的通讯连接；

获取步骤：获取智能水表的唯一识别码；

终端连接步骤：建立与用户终端的通讯连接；

匹配步骤：接收用户终端的标识码，判断该标识码是否与唯一识别码匹配，若是，则建立用户终端与智能水表的连接；

控制步骤：接收用户终端的控制指令，并将该控制指令传输至智能水表。

在其中一个实施例中，还包括：

接收步骤：接收智能水表的信息指令，并将该信息指令传输至用户终端。

在其中一个实施例中，所述水表连接步骤，具体为：建立与智能水表的无线通讯连接。

在其中一个实施例中，所述水表连接步骤之后还包括：

判断步骤：接收智能水表的水表时间，判断该水表时间是否与预设时间匹配，若否则将水表时间调整为预设时间并进入下一步。

在其中一个实施例中，在判断步骤中，判断该水表时间是否与预设时间匹配，若是，则进入下一步。

在其中一个实施例中，所述标识码为二维码。

在其中一个实施例中，在所述匹配步骤中，所述的判断该标识码是否与唯一识别码匹配具体为：

将二维码进行解码得到数据代码，将解码后得到的数据代码与唯一识别码进行比对，判断该数据代码是否与唯一识别码匹配。

在其中一个实施例中，在所述匹配步骤中，判断该标识码是否与唯一识别码匹配，若否则，向用户终端发送匹配失败信息。

在其中一个实施例中，还包括：

累计步骤：累计向用户终端发送匹配失败信息的失败次数。

在其中一个实施例中，还包括：

警告步骤：判断失败次数是否在预设范围内，若否则，向用户终端发送警告信息。

上述基于物联网的智能水表的通讯方法，通过分别对智能水表和用户终端建立连接，并在确定用户终端所识别的标识码与智能水表的唯一识别码匹配的情况下才建立用户终端与智能水表的连接，以提高数据传输的安全性，且用户通过用户终端对智能水表进行互动，以实时了解智能水表的数据并控制智能水表的工作状态。

附图说明

图1为本发明一实施例基于物联网的智能水表的通讯方法的步骤示意图；

图2为本发明一实施例智能水表的结构示意图；

图3为本发明另一实施例基于物联网的智能水表的通讯方法的步骤示意图；

图4为本发明另一实施例基于物联网的智能水表的通讯方法的步骤示意图；

图5为本发明另一实施例基于物联网的智能水表的通讯方法的步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1，其为本发明一实施例基于物联网的智能水表的通讯方法10的步骤示意图，其包括如下步骤：水表连接步骤S101、获取步骤S102、终端连接步骤S103、匹配步骤S104以及控制步骤S105。具体的：

水表连接步骤S101：建立与智能水表的通讯连接。

获取步骤S102：获取智能水表的唯一识别码。

终端连接步骤S103：建立与用户终端的通讯连接。

匹配步骤S104：接收用户终端的标识码，判断该标识码是否与唯一识别码匹配，若是，则建立用户终端与智能水表的连接。

控制步骤S105：接收用户终端的控制指令，并将该控制指令传输至智能水表，以控制智能水表的工作状态。

通过分别对智能水表和用户终端建立连接，并在确定用户终端所识别的标识码与智能水表的唯一识别码匹配的情况下才建立用户终端与智能水表的连接，以提高数据传输的安全性，且用户通过用户终端对智能水表进行互动，以实时了解智能水表的数据并控制智能水表的工作状态。

为便于连接，优选的，所述水表连接步骤S101具体为：建立与智能水表的无线通讯连接。也就是说，通过嵌在智能水表里面的无线通信模块建立与智能水表的无线通讯连接，从而便于建立连接关系。

其他实施例中，也可以采用有线的通讯连接方式，特别是在磁场干扰较大的环境中，优选地选择有线通讯连接的方式，以提高数据传输的完整性。

请参阅图2，其为本发明一实施例智能水表的结构示意图，在本实施例中，智能水表包括数字水表110、单片机120和无线通信模块130。单片机120分别与数字水表110和无线通信模块130连接。

本实施例的智能水表是符合城建部推荐标准(CJ-T188-2004《户用计量仪表数据传据技术条件》)(简称为“188协议”)的数字水表。

在188协议里规定了户用计量仪表，包括水表，燃气表，热量表等仪表数据传输的基本原则，接口形式及物理性能，数据链路，数据标识及数据安全性和数据表达格式的要求。

在188协议中，每个水表都要唯一对应一个7个字节的地址，本实施例将该地址域数据作为智能水表的ID号。在单片机上电初始化后将该ID号通过无线通信模块上传到物联网，作为和物联网的联接的钥匙，建立与智能水表的通讯连接。

本实施例的无线通信模块集成了现有技术中的物联网软件开发包。例如，该软件开发包提供了设备与物联网之间登录/登出，收/发消息，音视频传输等基础能力。

同时，无线通信模块中集成了欧洲通信标准委员会为全球移动系统制定的GSM标准中的AT指令集。本实施例中称该指令集为“物联网AT指令集”，无线通信模块为“无线通信物联网模块”。单片机使用这套物联网指令通过物联网通信模块与物联网通信。

本实施例的单片机采用美国德州仪器TI公司的CC2540单片机作为中央处理单元。例如，单片机上电后，首先进行时钟、端口、串口的初始化，然后对无线通信物联网模块和带188协议的数字水表初始化。

接着，发送在188协议中读水表的地址命令，例如，发送十六进制的地址命令：FEFE6810AAAAAAAAAAAAAA0303810A01B016，得到水表的地址域数据，将该数据作为水表的ID号，按照物联网的数据结构，用物联网AT指令集通过无线通信物联网模块发送到物联网上，再发送AT+IOTOPEN联接指令，完成与物联网的联接，从而基于物联网的智能水表初始化完成。

此时，若建立了用户终端与智能水表的连接，即可通过用户终端查看到水表由离线状态变成在线状态，从而实现用户终端与智能水表的相互通信。

在获取步骤S102中，智能水表的唯一识别码是指智能水表的设备ID(identification，设备标识)号，每个智能水表都有一个唯一识别码。通过该唯一识别码即可区别同一小区内不同住户的智能水表，便于管理。

在控制步骤S105中，例如，控制智能水表开启；又如，控制智能水关闭。例如，接收用户终端的控制指令，判断所述控制指令是否与智能水表相匹配，是则将该控制指令传输至智能水表；又如，接收用户终端的控制指令，判断所述控制指令是否与智能水表相匹配，是则将该控制指令传输至智能水表，否则将根据所述智能水表修改该控制指令，传输至智能水表；又如，接收用户终端的控制指令，判断所述控制指令是否与智能水表相匹配，是则将该控制指令传输至智能水表，否则将根据所述智能水表修改该控制指令，传输至智能水表，并反馈给用户终端；又如，接收用户终端的控制指令，判断所述控制指令是否与智能水表相匹配，是则将该控制指令传输至智能水表，否则将根据所述智能水表修改该控制指令，反馈给用户终端；然后，再次接收用户终端的控制指令。以此类推。

具体到本实施例中，为了确保接入物联网的所有智能水表都能够相互理解彼此的数据，智能水表之间的信令和状态采用统一标准的数据结构，该数据结构称为智能水表的物联网设计规范，它包含属性ID、操作序号、返回代码、数据和数据长度。用户终端设备上使用HTML5语言，依据本设计规范，利用软件开发包开发用户终端设备与物联网平台进行数据交互的程序。

请参阅图3，其为本发明又一实施例基于物联网的智能水表的通讯方法20的步骤示意图，其还包括：接收步骤S106。

具体的，接收步骤S106：接收智能水表的信息指令，并将该信息指令传输至用户终端，以通过用户终端显示智能水表的信息数据。例如，接收智能水表的信息指令，并根据用户终端的操作系统，对该信息指令进行格式更改，将进行格式更改后的该信息指令传输至用户终端；这样，可以实现针对不同的用户终端具有合适的显示效果，不会发生数据显示不完整等显示问题。又如，接收智能水表的信息指令，并根据用户终端的操作系统，对该信息指令进行图像化的格式更改，将进行格式更改后的该信息指令，以图像形式传输至用户终端。又如，所述信息指令包括了智能水表的显示画面，所述图像化的格式更改，包括生成数据校验图像及公司LOGO图像，以使该信息指令具有智能水表的显示画面、数据校验图像及公司LOGO图像一体化的图像形式。

具体到本实施例中，智能水表具有HTML5页面，用户终端具有显示该HTML5页面上的信息数据的显示器。例如，信息数据包括用户的水量、剩余金额及历史用水图表，还有刷新按钮和远程阀门控制开关按钮。

在一个控制智能水表的具体实施例中，首先，根据用户终端与智能水表的连接数据，判断用户终端与智能水表的连接是否为首次建立连接，若是则向用户终端发送当前水表信息数据，同时向用户终端发送更新页面的指令，以更新HTML5页面上的信息数据。

然后，当接收到由用户终端发送来的刷新指令时，向智能水表发出更新指令，同时响应由智能水表传送的水表最新的数据，并将水表最新的数据向用户终端传输，以使得用户终端的HTML5页面显示最新的水表数据。

最后，判断用户终端是否有发送开启阀门或者关闭阀门的指令，若是则应对地向智能水表发送开启阀门或者关闭阀门的指令。可以理解，智能水表收到相关指令后，将做出控制水表阀门的动作。

为同步智能水表的用水价格与水务系统的用水价格，一实施例中，在所述水表连接步骤S101之后还包括判断步骤：接收智能水表的水表时间，判断该水表时间是否与预设时间匹配，若否则将水表时间调整为预设时间并进入下一步；若是则进入下一步的获取步骤S102。

例如，预设时间包括从水务系统接收而来的时间，该时间用于在判断智能水表的用水价格与水务系统的用水价格是否一致。

一实施例中，判断用水价格是否一致具体为：当水表时间与预设时间匹配时，确定智能水表的用水价格与水务系统的用水价格一致；当水表时间与预设时间不匹配时，确定智能水表的用水价格与水务系统的用水价格不一致，此时，将水表时间调整为预设时间，同时，向智能水表发送水务系统的用水价格。

如此，通过判断该水表时间与预设时间是否匹配，以确定智能水表的用水价格与水务系统的用水价格是否同步，从而解决了传统的IC卡与水表在进行数据交换时存在人为的不可靠因素，以及水价不能实时调控的缺陷，例如价格调整等，保证了用户日常用水的需求。

为提高安全性能，一实施例中，所述标识码为二维码。例如，在所述匹配步骤S104中，所述的判断该标识码是否与唯一识别码匹配具体为：将二维码进行解码得到数据代码，将解码后得到的数据代码与唯一识别码进行比对，判断该数据代码是否与唯一识别码匹配。

如此，根据用户终端发送的二维码，通过判断该二维码与唯一识别码是否匹配，从而一方面确保建立用户终端与智能水表的连接的安全性，另一方面也便于区分各个智能水表，避免混淆。

例如，当确定该数据代码与唯一识别码匹配时，建立用户终端与智能水表的连接，以提高用户终端与智能水表连接的安全性。

又如，在所述匹配步骤S104中，判断该标识码是否与唯一识别码匹配，若否则，向用户终端发送匹配失败信息，即当确定该数据代码与唯一识别码不匹配时，向用户终端发送匹配失败信息，以提醒用户扫描正确的二维码，或者防止其它用户错误地连接智能水表。

为进一步提高数据传输的安全性能，一实施例中，基于物联网的智能水表的通讯方法还包括累计步骤：累计向用户终端发送匹配失败信息的失败次数，用于统计失败次数以防止误连接，从而提高数据传输的安全性能。

一实施例中，在累计步骤之后还包括：警告步骤：判断失败次数是否在预设范围内，若否则，向用户终端发送警告信息。例如，预设范围包括10次以内。

也就是说，当失败次数超过10次时，向用户终端发送警告信息，以提醒用户注意当前存在用户终端与智能水表的匹配且匹配过程存在异常，使得用户重新确认用户终端与智能水表情况，提高数据传输的安全性能。

请参阅图4，其为本发明另一实施例基于物联网的智能水表的通讯方法30的步骤示意图，其还包括缴费步骤S107。

缴费步骤S107为：分别建立与第三方支付平台及水务系统的通讯连接，响应用户终端的缴费请求，并向第三方支付平台发送充值指令；并响应水务系统的缴费成功信息，并向用户终端发送缴费信息以及向智能水表发送充值数据。

如此，通过建立与第三方支付平台及水务系统的通讯连接，可以方便用户及时地对智能水表对应的用水余额进行网络充值，省去了用户到水务系统排队充值的时间，极大方便用户的日常用水需求。

请参阅图5，其为本发明另一实施例基于物联网的智能水表的通讯方法40的步骤示意图，其还包括账单生成步骤S108。

账单生成步骤S108为：向第三方支付平台发送账单请求指令，响应第三方支付平台发送的账单信息，并将该账单信息发送至用户终端。如此，用户可以实时地了解当前的账单信息以及历史的账单信息，方便用户对日常用水的监控。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，包括如下步骤：

水表连接步骤：建立与智能水表的通讯连接；

获取步骤：获取智能水表的唯一识别码；

终端连接步骤：建立与用户终端的通讯连接；

匹配步骤：接收用户终端的标识码，判断该标识码是否与唯一识别码匹配，若是，则建立用户终端与智能水表的连接；

控制步骤：接收用户终端的控制指令，并将该控制指令传输至智能水表。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，还包括：

接收步骤：接收智能水表的信息指令，并将该信息指令传输至用户终端。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，所述水表连接步骤，具体为：建立与智能水表的无线通讯连接。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，所述水表连接步骤之后还包括：

判断步骤：接收智能水表的水表时间，判断该水表时间是否与预设时间匹配，若否则将水表时间调整为预设时间并进入下一步。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，在判断步骤中，判断该水表时间是否与预设时间匹配，若是，则进入下一步。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，所述标识码为二维码。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，在所述匹配步骤中，所述的判断该标识码是否与唯一识别码匹配具体为：

将二维码进行解码得到数据代码，将解码后得到的数据代码与唯一识别码进行比对，判断该数据代码是否与唯一识别码匹配。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，在所述匹配步骤中，判断该标识码是否与唯一识别码匹配，若否则，向用户终端发送匹配失败信息。

9.根据权利要求8所述的基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，还包括：

累计步骤：累计向用户终端发送匹配失败信息的失败次数。

10.根据权利要求9所述的基于物联网的智能水表的通讯方法，其特征在于，还包括：

警告步骤：判断失败次数是否在预设范围内，若否则，向用户终端发送警告信息。