CN110260943A - 一种低功耗智能无线远传工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低功耗智能无线远传工作方法,涉及水表技术领域。该一种低功耗智能无线远传工作方法,包括水表计量终端模块、NB‑IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务系统和以下步骤:S1:水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包,S2:按照抄表时间间隔唤醒NB‑IoT无线通信模块,将协议数据包通过串口发送到NB‑IoT无线通信模块。本发明通过设置无线传输采用NB‑IOT模块,支持海量连接(在同一基站的情况下NB‑IoT可以比现有无线技术提供50‑100倍的接入数)、有深度覆盖能力(在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到)、功耗低(低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势)。
Description
技术领域
本发明涉及水表技术领域,具体为一种低功耗智能无线远传工作方法。
背景技术
随着我国国民经济的高速发展,人民生活水平日益提高,同时人们对隐私权也越来越重视,而目前大多数为机械式水表,需要人工入户进行抄表,费时费力,也不符合人们对于隐私权的需求。
于是,无需入户的集中抄表技术以及卡表技术就应运而生。但是,集中抄表技术大多采用有线抄表技术,即采用RS-485、MBus等工业总线,需要复杂的布线工程;而卡表不能反写用水量,供水企业不能做盈亏分析。
随着无线技术的发展,供水企业开始采用GPRS远程抄表技术进行集中抄表。然而,由于通讯基站用户容量小、功耗高、信号差等原因,导致GPRS远程抄表技术无法大面积推广。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种低功耗智能无线远传工作方法,具备支持海量连接、有深度覆盖能力和功耗低等优点,解决了现有通讯基站用户容量小、功耗高、信号差等原因,导致GPRS远程抄表技术无法大面积推广的问题。
(二)技术方案
为实现上述具备支持海量连接、有深度覆盖能力和功耗低的目的,本发明提供如下技术方案:一种低功耗智能无线远传工作方法,包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务系统和以下步骤:
S1:水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包;
S2:按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块,将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块;
S3:NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输,将数据包通过通信网络传输到云端服务器;
S4:云端服务器对数据包进行数据解析;
S5:解析后的数据推送到智慧水务系统;
S6:智慧水务系统按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量,同时进行大数据分析、总结用水规律,再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息,分析出更适合用户的新的抄表时间间隔;
S7:智慧水务系统将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包,经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包;
S8:NB-IoT无线通信模块将智慧水务系统下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机,然后进入休眠状态;
S9:水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析,更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息,返回S1。
优选的,NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为824-849MHz,下行为869-894MHz,发射功率为23dB-40dB,接收灵敏度为-129dB。
优选的,NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART,NB-IoT无线通信模块工作电压为3.1V-4.2V,NB-IoT无线通信模块工作温度为-30℃-85℃。
优选的,智慧水务系统内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块,记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接,判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接,反馈单元信号输出端与单片机信号连接。
优选的,水表计量终端模块外部设置有显示器。
(三)有益效果
与现有技术相比,本发明提供了一种低功耗智能无线远传工作方法,具备以下有益效果:
1、无线传输采用NB-IOT模块,支持海量连接(在同一基站的情况下NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数)、有深度覆盖能力(在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到)、功耗低(低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势)。
2、NB-IOT无线传输模块在上报数据时处于开启状态,其他时间处于休眠状态,进一步保证了低功耗。
3、采用大数据技术智能调控抄表时间间隔,再次降低功耗,从而使得用电池供电的智能无线远传水表可以达到6年甚至更长的工作寿命。
具体实施方式
实施例一:
一种低功耗智能无线远传工作方法,包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务系统和以下步骤:
S1:水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包。
S2:按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块,将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块,NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为840MHz,下行为870MHz,发射功率为30dB,接收灵敏度为-129dB,NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART,NB-IoT无线通信模块工作电压为3.2V,NB-IoT无线通信模块工作温度为25℃。
S3:NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输,将数据包通过通信网络传输到云端服务器。
S4:云端服务器对数据包进行数据解析。
S5:解析后的数据推送到智慧水务系统,智慧水务系统内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块,记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接,判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接,反馈单元信号输出端与单片机信号连接,防止数据通信暂时中断等问题,智慧水务系统也会把每天的用水量存储在单片机中的Flash中,可以通过水表专用接口查询读取每天、每周、每月甚至每年的用水量,防止出现用水争端等问题,智慧水务系统如果连续多次都没有收到水表的数据,也就会向工作人员发出异常信息。
S6:智慧水务系统按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量,同时进行大数据分析、总结用水规律,再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息,分析出更适合用户的新的抄表时间间隔。
S7:智慧水务系统将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包,经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包。
S8:NB-IoT无线通信模块将智慧水务系统下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机,然后进入休眠状态。
S9:水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析,更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息,水表计量终端模块外部设置有显示器,返回S1。
NB-IoT远传技术在继承了GPRS远程抄表功能的同时还拥有海量容量,相同基站通讯用户容量是GPRS远程抄表的10倍,而且,信号覆盖更强,可覆盖到室内与地下室,尤其是具有更低功耗,在相同的使用环境条件下NB-IoT模块的待机时间更是远超GPRS。
实施例二:
一种低功耗智能无线远传工作方法,包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务系统和以下步骤:
S1:水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包。
S2:按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块,将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块,NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为830MHz,下行为870MHz,发射功率为25dB,接收灵敏度为-129dB,NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART,NB-IoT无线通信模块工作电压为3.2V,NB-IoT无线通信模块工作温度为0℃。
S3:NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输,将数据包通过通信网络传输到云端服务器。
S4:云端服务器对数据包进行数据解析。
S5:解析后的数据推送到智慧水务系统,智慧水务系统内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块,记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接,判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接,反馈单元信号输出端与单片机信号连接,防止数据通信暂时中断等问题,智慧水务系统也会把每天的用水量存储在单片机中的Flash中,可以通过水表专用接口查询读取每天、每周、每月甚至每年的用水量,防止出现用水争端等问题,智慧水务系统如果连续多次都没有收到水表的数据,也就会向工作人员发出异常信息。
S6:智慧水务系统按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量,同时进行大数据分析、总结用水规律,再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息,分析出更适合用户的新的抄表时间间隔。
S7:智慧水务系统将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包,经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包;
S8:NB-IoT无线通信模块将智慧水务系统下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机,然后进入休眠状态。
S9:水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析,更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息,水表计量终端模块外部设置有显示器,返回S1。
NB-IoT远传技术在继承了GPRS远程抄表功能的同时还拥有海量容量,相同基站通讯用户容量是GPRS远程抄表的10倍,而且,信号覆盖更强,可覆盖到室内与地下室;尤其是具有更低功耗,在相同的使用环境条件下NB-IoT模块的待机时间更是远超GPRS。
实施例三
一种低功耗智能无线远传工作方法,包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务系统和以下步骤:
S1:水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包。
S2:按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块,将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块,NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为849MHz,下行为894MHz,发射功率为40dB,接收灵敏度为-129dB,NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART,NB-IoT无线通信模块工作电压为3.2V,NB-IoT无线通信模块工作温度为35℃。
S3:NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输,将数据包通过通信网络传输到云端服务器。
S4:云端服务器对数据包进行数据解析。
S5:解析后的数据推送到智慧水务系统,智慧水务系统内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块,记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接,判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接,反馈单元信号输出端与单片机信号连接,防止数据通信暂时中断等问题,智慧水务系统也会把每天的用水量存储在单片机中的Flash中,可以通过水表专用接口查询读取每天、每周、每月甚至每年的用水量,防止出现用水争端等问题,智慧水务系统如果连续多次都没有收到水表的数据,也就会向工作人员发出异常信息。
S6:智慧水务系统按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量,同时进行大数据分析、总结用水规律,再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息,分析出更适合用户的新的抄表时间间隔。
S7:智慧水务系统将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包,经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包。
S8:NB-IoT无线通信模块将智慧水务系统下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机,然后进入休眠状态。
S9:水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析,更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息,水表计量终端模块外部设置有显示器,返回S1。
NB-IoT远传技术在继承了GPRS远程抄表功能的同时还拥有海量容量,相同基站通讯用户容量是GPRS远程抄表的10倍,而且,信号覆盖更强,可覆盖到室内与地下室;尤其是具有更低功耗,在相同的使用环境条件下NB-IoT模块的待机时间更是远超GPRS。
综上所述:本发明通过设置无线传输采用NB-IOT模块,支持海量连接(在同一基站的情况下NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数)、有深度覆盖能力(在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到)、功耗低(低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势),NB-IOT无线传输模块在上报数据时处于开启状态,其他时间处于休眠状态,进一步保证了低功耗,采用大数据技术智能调控抄表时间间隔,再次降低功耗,从而使得用电池供电的智能无线远传水表可以达到6年甚至更长的工作寿命。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种低功耗智能无线远传工作方法,包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务系统和以下步骤:
S1:水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包;
S2:按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块,将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块;
S3:NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输,将数据包通过通信网络传输到云端服务器;
S4:云端服务器对数据包进行数据解析;
S5:解析后的数据推送到智慧水务系统;
S6:智慧水务系统按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量,同时进行大数据分析、总结用水规律,再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息,分析出更适合用户的新的抄表时间间隔;
S7:智慧水务系统将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包,经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包;
S8:NB-IoT无线通信模块将智慧水务系统下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机,然后进入休眠状态;
S9:水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析,更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息,返回S1。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗智能无线远传工作方法,其特征在于:NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为824-849MHz,下行为869-894MHz,发射功率为23dB-40dB,接收灵敏度为-129dB。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗智能无线远传工作方法,其特征在于:NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART,NB-IoT无线通信模块工作电压为3.1V-4.2V,NB-IoT无线通信模块工作温度为-30℃-85℃。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗智能无线远传工作方法,其特征在于:智慧水务系统内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块,记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接,判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接,反馈单元信号输出端与单片机信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗智能无线远传工作方法,其特征在于:水表计量终端模块外部设置有显示器。
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