CN112269343B - 一种智能nb物联网水表控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种智能NB物联网水表控制系统，所述智能NB物联网水表控制系统包括：MCU控制单元、NB通信单元、阀控单元、远程服务器和远程操控终端，MCU控制单元分别与NB通信单元和阀控单元连接，其中：MCU控制单元用于将水表检测数据通过NB通信单元上传到远程服务器；远程操控终端用于登录远程服务器，查看水表检测数据，并基于水表检测数据发出阀控指令；NB通信单元用于将阀控指令下达到MCU控制单元；阀控单元用于根据MCU控制单元接收到的阀控指令，控制基表打开及关闭阀门。根据本发明的智能NB物联网水表控制系统，利用NB物联网技术实现远程阀控业务，便于避免水表被管道回流干扰；同时，能够减少用户欠费关阀、充值缴费后的使用时间。

Description

一种智能NB物联网水表控制系统
技术领域
本发明涉及远传水表技术领域，特别涉及一种智能NB物联网水表控制系统。
背景技术
目前，通过在水表中内嵌支持NB-IoT技术的u-blox模组，使水表介入到移动网络中，再增加电机阀门，从而实现远程阀控业务，但是现在的远传水表采用的水表检测单元容易被外界的回流干扰，导致检测水表的数据出现误差，这样大大影响居民或者水厂的利益，同时用户缴纳水费后不能及时开阀使用，要等定时上报时才能接收阀控指令，对用户的使用带来极大不便。
发明内容
本发明提供一种智能NB物联网水表控制系统，用以通过NB互联网实现远程阀控业务，便于避免水表被管道回流干扰。
本发明提供了一种智能NB物联网水表控制系统，包括：
MCU控制单元、NB通信单元、阀控单元、远程服务器和远程操控终端，所述MCU控制单元分别与所述NB通信单元和所述阀控单元连接，其中：
所述MCU控制单元用于将水表检测数据通过所述NB通信单元上传到所述远程服务器；
所述远程操控终端用于登录所述远程服务器，查看所述MCU控制单元所上传的所述水表检测数据，并基于所述水表检测数据发出阀控指令；
所述NB通信单元用于将所述远程操控终端发出的所述阀控指令下达到所述MCU控制单元；
所述阀控单元用于根据所述MCU控制单元接收到的所述阀控指令，控制基表打开及关闭阀门。
进一步地，所述NB通信单元还用于将由所述远程操控终端上传到所述远程服务器的设备远程升级程序文件传输到所述MCU控制单元。
进一步地，所述阀控单元还用于将阀门情况通过所述MCU控制单元和所述NB通信单元反馈到所述远程操控终端。
进一步地，所述阀门情况包括打开、关闭、故障中的至少一种。
进一步地，所述智能NB物联网水表控制系统还包括计量检测单元，与所述MCU控制单元连接，所述计量检测单元用于采集水表流量信号，基于所述水表流量信号得到水表检测数据，并将所述水表检测数据反馈到所述MCU控制单元中。
进一步地，所述MCU控制单元还用于通过间歇性的方式为所述计量检测单元供电。
进一步地，所述计量检测单元采用三霍尔传感器采集水表流量信号。
进一步地，所述阀控单元还用于在发生磁干扰或者所述计量检测单元仅采用单边传感器计量时，向所述远程服务器上报告警信息。
进一步地，所述智能NB物联网水表控制系统还包括存储单元，与所述MCU控制单元连接，用于将通过所述MCU控制单元传递的所述计量检测单元所检测到的所述水表检测数据进行储存。
进一步地，所述计量检测单元所采用的所述三霍尔传感器为三个围绕转轴依次呈120°排列的霍尔传感器，所述计量检测单元采用三霍尔传感器采集水表流量信号具体包括如下步骤：
步骤A1：利用公式(1)根据所述三霍尔传感器中相邻两个霍尔传感器采集到信号的时间间隔得到水流速度，
Figure GDA0003131331950000021
其中V表示所述水流速度；r表示所述霍尔传感器到转轴的距离；Ti表示从所述霍尔传感器最近一次采集到信号开始到第i个所述霍尔传感器采集到信号之间的时间间隔；
步骤A2：利用公式(2)根据所述水流速度得到所述水表流量，
Figure GDA0003131331950000031
其中Q表示所述水表流量；R表示连接水表的管道半径；
步骤A3：利用公式(3)根据所述三霍尔传感器采集到的电磁信号个数判断是否发生磁干扰，
Figure GDA0003131331950000032
其中η表示发生磁干扰的判定值；Ii表示所述三霍尔传感器中的第i个霍尔传感器当前的电信号强度；I0表示单个霍尔传感器导通时的电信号强度；u()表示阶跃函数，当括号内的值大于等于0时函数值为1，当括号内的值小于0时函数值为0。
本发明实施例提供的一种智能NB物联网水表控制系统，具有以下有益效果：利用NB物联网技术实现远程阀控业务，便于避免水表被管道回流干扰；同时，MCU控制单元接收到远程操控终端发出的阀控指令后，阀控单元根据阀控指令控制基表打开及关闭阀门，因此可以在用户缴费后及时开阀使用，能够减少用户欠费关阀、充值缴费后的使用时间。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种智能NB物联网水表控制系统的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种智能NB物联网水表控制系统，如图1所示，包括：
MCU控制单元(multi control unit，多点控制单元)101、NB通信单元102、阀控单元103、远程服务器104和远程操控终端105，所述MCU控制单元101分别与所述NB通信单元102和所述阀控单元103连接，其中：
所述MCU控制单元101用于将水表检测数据通过所述NB通信单元102上传到所述远程服务器104；
所述远程操控终端105用于登录所述远程服务器104，查看所述MCU控制单元101所上传的所述水表检测数据，并基于所述水表检测数据发出阀控指令；
所述NB通信单元102用于将所述远程操控终端105发出的所述阀控指令下达到所述MCU控制单元101；
所述阀控单元103用于根据所述MCU控制单元101接收到的所述阀控指令，控制基表打开及关闭阀门。
上述技术方案的工作原理为：具体地，在本发明中，MCU控制单元101将水表检测数据通过NB通信单元102上传到远程服务器104；远程操控终端105登录所述远程服务器104，查看MCU控制单元101所上传的水表检测数据，并基于水表检测数据发出阀控指令；NB通信单元102将远程操控终端105发出的阀控指令下达到MCU控制单元101；阀控单元103根据MCU控制单元101接收到的阀控指令，控制基表打开及关闭阀门。
所述NB通信单元102还用于将由所述远程操控终端105上传到所述远程服务器104的设备远程升级程序文件传输到所述MCU控制单元101。这样可以及时对MCU控制程序进行升级，避免频繁更换水表。
所述阀控单元103还用于将阀门情况通过所述MCU控制单元101和所述NB通信单元102反馈到所述远程操控终端105。其中，所述阀门情况包括打开、关闭、故障中的至少一种。
进一步地，本发明在一种实施方式中，MCU控制单元101还可以将水表检测数据通过所述NB通信单元102上传到移动网络，这样工作人员可以通过手机、IPAD等移动终端来方便地查看水表检测数据。
进一步地，在所述MCU控制单元101接收到设备远程升级程序文件后，可以每隔一段时间对MCU控制程序进行升级。
上述技术方案的有益效果为：利用NB物联网技术实现远程阀控业务，便于避免水表被管道回流干扰；同时，MCU控制单元接收到远程操控终端发出的阀控指令后，阀控单元根据阀控指令控制基表打开及关闭阀门，因此可以在用户缴费后及时开阀使用，能够减少用户欠费关阀、充值缴费后的使用时间。
在一个实施例中，所述智能NB物联网水表控制系统还包括计量检测单元106，与所述MCU控制单元101连接，所述计量检测单元106用于采集水表流量信号，基于所述水表流量信号得到水表检测数据，并将所述水表检测数据反馈到所述MCU控制单元101中。
上述技术方案的工作原理为：所述MCU控制单元101还用于通过间歇性的方式为所述计量检测单元106供电，以使计量检测单元106能够每隔预设时间间隔采集水表流量信号，这样可以在满足负载能量需求的同时节约能源。其中，预设时间间隔例如可为10秒、1分钟、1小时、1天等，本发明对此不作具体限定。
进一步地，所述计量检测单元106采用三霍尔传感器采集水表流量信号，这样能对水表流量进行正反计量，使计量更加准确，也更加直观。
所述阀控单元103还用于在发生磁干扰或者所述计量检测单元103仅采用单边传感器计量时，向所述远程服务器104上报告警信息。
上述技术方案的有益效果为：借助于计量检测单元，可以采集水表流量信号，以此得到水表检测数据，并将其反馈到MCU控制单元中，以使MCU控制单元通过NB通信单元将水表检测数据上传到远程服务器。
在一个实施例中，所述智能NB物联网水表控制系统还包括存储单元107，与所述MCU控制单元101连接，用于将通过所述MCU控制单元101传递的所述计量检测单元106所检测到的所述水表检测数据进行储存。
上述技术方案的工作原理为：所述MCU控制单元101还用于读取存储在所述存储单元中的水表检测数据。进一步地，可将设备远程升级程序文件储存在存储单元中。
上述技术方案的有益效果为：借助于存储单元，可以将水表检测数据进行存储，同时，也可以对设备远程升级程序文件进行存储。
在一个实施例中，所述计量检测单元所采用的所述三霍尔传感器为三个围绕转轴依次呈120°排列的霍尔传感器，所述计量检测单元采用三霍尔传感器采集水表流量信号具体包括如下步骤：
步骤A1：利用公式(1)根据所述三霍尔传感器中相邻两个霍尔传感器采集到信号的时间间隔得到水流速度，
Figure GDA0003131331950000061
其中V表示所述水流速度；r表示所述霍尔传感器到转轴的距离；Ti表示从所述霍尔传感器最近一次采集到信号开始到第i个所述霍尔传感器采集到信号之间的时间间隔；
步骤A2：利用公式(2)根据所述水流速度得到所述水表流量，
Figure GDA0003131331950000071
其中Q表示所述水表流量；R表示连接水表的管道半径；
步骤A3：利用公式(3)根据所述三霍尔传感器采集到的电磁信号个数判断是否发生磁干扰，
Figure GDA0003131331950000072
其中η表示发生磁干扰的判定值；Ii表示所述三霍尔传感器中的第i个霍尔传感器当前的电信号强度；I0表示单个霍尔传感器导通时的电信号强度；u()表示阶跃函数，当括号内的值大于等于0时函数值为1，当括号内的值小于0时函数值为0。
上述技术方案的工作原理为：当水流通过时，水流会带动转轴转动从而带动三个霍尔传感器转动，当霍尔传感器转动到底端时会存在一个磁铁，当磁铁正对霍尔传感器时霍尔传感器会导通并传输电信号；根据三霍尔传感器中相邻两个霍尔传感器采集到信号的时间间隔得到所述水流速度；根据水流速度以及流过三霍尔传感器的时间，得到水表流量；并且三霍尔传感器还可以根据采集到的电磁信号个数判断是否发生了发生磁干扰。
由于三霍尔传感器中不能出现超过一个霍尔传感器导通的情况，当发现存在超过一个霍尔传感器导通的情况则认为三霍尔传感器发生了磁干扰。
上述技术方案的有益效果是：利用步骤A1的公式(1)根据三霍尔传感器中相邻两个霍尔传感器采集到信号的时间间隔得到水流速度，目的是通过传感器采集信号的时间间隔来得到水流速度，从而为后续求取水表流量奠定基础；利用步骤A2中的公式(2)得到水表流量，从而可以准确的反应出水表流量的数值，提高了系统的可靠性以及准确性；利用步骤A3判断是否发生了发生磁干扰，从而保证在发生磁干扰后可以自动快速地切换到单边传感器计量，从而提高系统的可靠程度并且增强系统的自动化程度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种智能NB物联网水表控制系统，其特征在于，包括：MCU控制单元、NB通信单元、阀控单元、远程服务器和远程操控终端，所述MCU控制单元分别与所述NB通信单元和所述阀控单元连接，其中：
所述MCU控制单元用于将水表检测数据通过所述NB通信单元上传到所述远程服务器；
所述远程操控终端用于登录所述远程服务器，查看所述MCU控制单元所上传的所述水表检测数据，并基于所述水表检测数据发出阀控指令；
所述NB通信单元用于将所述远程操控终端发出的所述阀控指令下达到所述MCU控制单元；
所述阀控单元用于根据所述MCU控制单元接收到的所述阀控指令，控制基表打开及关闭阀门；
其中，所述智能NB物联网水表控制系统还包括计量检测单元，与所述MCU控制单元连接，所述计量检测单元用于采集水表流量信号，基于所述水表流量信号得到水表检测数据，并将所述水表检测数据反馈到所述MCU控制单元中；
其中，所述计量检测单元采用三霍尔传感器采集水表流量信号；
其中，所述计量检测单元所采用的所述三霍尔传感器为三个围绕转轴依次呈120°排列的霍尔传感器，所述计量检测单元采用三霍尔传感器采集水表流量信号具体包括如下步骤：
步骤A1：利用公式(1)根据所述三霍尔传感器中相邻两个霍尔传感器采集到信号的时间间隔得到水流速度，
Figure FDA0003131331940000011
其中V表示所述水流速度；r表示所述霍尔传感器到转轴的距离；Ti表示从所述霍尔传感器最近一次采集到信号开始到第i个所述霍尔传感器采集到信号之间的时间间隔；
步骤A2：利用公式(2)根据所述水流速度得到所述水表流量，
Figure FDA0003131331940000021
其中Q表示所述水表流量；R表示连接水表的管道半径；
步骤A3：利用公式(3)根据所述三霍尔传感器采集到的电磁信号个数判断是否发生磁干扰，
Figure FDA0003131331940000022
其中，η表示发生磁干扰的判定值；Ii表示所述三霍尔传感器中的第i个霍尔传感器当前的电信号强度；I0表示单个霍尔传感器导通时的电信号强度；u()表示阶跃函数，当括号内的值大于等于0时函数值为1，当括号内的值小于0时函数值为0。
2.如权利要求1所述的智能NB物联网水表控制系统，其特征在于，所述NB通信单元还用于将由所述远程操控终端上传到所述远程服务器的设备远程升级程序文件传输到所述MCU控制单元。
3.如权利要求1所述的智能NB物联网水表控制系统，其特征在于，所述阀控单元还用于将阀门情况通过所述MCU控制单元和所述NB通信单元反馈到所述远程操控终端。
4.如权利要求3所述的智能NB物联网水表控制系统，其特征在于，所述阀门情况包括打开、关闭、故障中的至少一种。
5.如权利要求1所述的智能NB物联网水表控制系统，其特征在于，所述MCU控制单元还用于通过间歇性的方式为所述计量检测单元供电。
6.如权利要求1所述的智能NB物联网水表控制系统，其特征在于，所述阀控单元还用于在发生磁干扰或者所述计量检测单元仅采用单边传感器计量时，向所述远程服务器上报告警信息。
7.如权利要求1所述的智能NB物联网水表控制系统，其特征在于，所述智能NB物联网水表控制系统还包括存储单元，与所述MCU控制单元连接，用于将通过所述MCU控制单元传递的所述计量检测单元所检测到的所述水表检测数据进行储存。
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