CN113077585A - 一种基于PoE的智能水热表系统及水热表系统的计费方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于PoE的智能水热表系统及水热表系统的计费方法，智能水表系统包括若干水表、带有PoE供电的光电转换器、云服务器以及计费服务器，水表通过PoE电缆与光电转换器连接，光电转换器通过光纤网络与云服务器连接，计费服务器通过运行于云服务器中，智能热力表系统包括包括若干热力表、带有PoE供电的光电转换器、云服务器以及计费服务器，热力表通过PoE电缆与光电转换器连接，光电转换器通过光纤网络连接云服务器，计费服务器通过运行于云服务器中；本发明解决了现有技术中传统水表或热力表用户无法直观查看用量、费用、缴费麻烦，无法对供给进行控制，设备实时性不高，数据回报不够及时以及无法支撑共享场景的应用的问题。

Description

一种基于PoE的智能水热表系统及水热表系统的计费方法

技术领域

本发明涉及智能计量设备技术领域，具体涉及一种基于 PoE 的智能水热表系统及水热表系统的计费方法。

背景技术

随着精细化用水管理工作的推进，人们对用水计量监管的要求也越来越高，计量场景越来越多，传统的水表已不能满足相应场景的需要。在热力供应领域，现有热力计量系统主要通过低功耗非实时设备实现，实时性不高，不利于热量使用的动态调控，也不方便精细化管理及计费。

此外，无论水表还是热力表，其功能仅面向管理者及运营部门，现有热力表、水表，多使用电池，使用低功耗设备定期通过无线方式发送计量信号到集中器，再由集中器通过数据连路发送至计费服务器完成计费，对用户方考虑不多，用户无法清晰明白地了解使用状况及费用产生，也无法对供给进行控制，用户体验不佳。此外，对于临时用水、用热用户，传统计量设备无法实现实时鉴权、计费等功能，对于共享用水领域，多使用计费 IC 卡技术来实现用户鉴权及计费，用户需持卡至指定地点充值，通过充值数据及回报数据对用量情况进行分析，使用极为不便。

发明内容

为了解决现有技术中传统水表或热力表用户无法直观查看用量、费用、缴费麻烦，无法对供给进行控制，设备实时性不高，数据回报不够及时以及无法支撑共享场景的应用的问题。本发明提出一种基于 PoE 的智能水热表系统及水热表系统的计费方法。

一种基于PoE的智能水表系统，包括若干水表、带有PoE供电的光电转换器、云服务器以及计费服务器，所述水表通过PoE电缆与光电转换器连接，所述光电转换器通过光纤网络与互联网连接并通过互联网与云服务器连接，为水表系统提供通信链路，所述计费服务器通过运行于云服务器中，根据与水表提供的数据提供计费功能。

所述水表包括水表本体、设置在水表本体两端的入水管接口和出水管接口、设置在水表本体上用于连接PoE电缆的PoE接口、设置于水表本体上的屏幕以及设置于水表本体内的流速指示器和控制单元，所述入水管接口内设置有入水电磁阀和入水温度传感器，所述PoE接口、入水电磁阀、入水温度传感器以及屏幕均与控制单元连接。

进一步地，所述流速指示器包括设置于水流通道内的叶轮以及检测叶轮转速的转动传感器，所述转动传感器与控制单元连接。

进一步地，所述控制单元包括SoC芯片、与SoC芯片连接的电磁阀驱动以及与PoE接口连接的PoE分离器，所述SoC芯片通过网络适配器与PoE分离器分离出的以太网连接，所述电磁阀驱动与电源适配器连接，所述电源适配器与PoE分离器分离出的电源供电连接。

进一步地，所述SoC芯片还连接有智能IC及拓展接口、入水温度传感器接口、流速指示器接口以及屏幕接口，所述电磁阀驱动连接有入水电磁阀接口，所述入水温度传感器接口与入水温度传感器连接，所述流速指示器接口与流速指示器连接，所述入水电磁阀接口与入水电磁阀连接。

一种基于PoE的智能热力表系统，包括若干热力表、带有PoE供电的光电转换器、云服务器以及计费服务器，所述热力表通过PoE电缆与光电转换器连接，所述光电转换器通过光纤网络连接互联网，热力表系统通过互联网与云服务器连接，所述计费服务器通过运行于云服务器中，根据热力表提供的数据提供计费功能；

所述热力表包括热力表本体、设置在热力表本体两端的入水管接口和出水管接口以及回水管入接口和回水管出接口、设置在热力表本体上用于连接PoE电缆的PoE接口、设置于热力表本体上的屏幕以及设置于热力表本体内的流速指示器和控制单元，所述入水管接口内设置有入水电磁阀和入水温度传感器，所述回水管入接口内设置有回水电磁阀和回水温度传感器，所述PoE接口、入水电磁阀、入水温度传感器、屏幕回水电磁阀以及回水温度传感器均与控制单元连接。

进一步地，所述流速指示器包括设置于水流通道内的叶轮以及检测叶轮转速的转动传感器，所述转动传感器与控制单元连接。

进一步地，所述控制单元包括SoC芯片、与SoC芯片连接的电磁阀驱动以及与PoE接口连接的PoE分离器，所述SoC芯片通过网络适配器与PoE分离器分离出的以太网连接，所述电磁阀驱动与电源适配器连接，所述电源适配器与PoE分离器分离出的电源供电连接。

进一步地，所述SoC芯片还连接有智能IC及拓展接口、入水温度传感器接口回水温度传感器接口、流速指示器接口以及屏幕接口，所述电磁阀驱动连接有入水电磁阀接口和回水电磁阀接口，所述入水温度传感器接口与入水温度传感器连接，所述回水温度传感器接口和回水温度传感器连接，所述流速指示器接口与流速指示器连接，所述入水电磁阀接口与入水电磁阀连接，所述回水电磁阀接口与回水电磁阀连接。

一种水热表系统的计费方法，应用于所述的一种基于PoE的智能水表系统或所述的一种基于PoE的智能热力表系统，包括固定场景下的计费方法和公共使用场景下的计费方法，所述固定场景下的计费方法包括：

步骤1.1，水表系统或热力表系统将自身存储的认证信息连同工作使用数据通过光电转换器以及光纤网络上报至云服务器；

步骤1.2，云服务器对认证信息进行验证，验证通过后向计费服务器发送计费请求和工作使用数据；步骤1.3，计费服务器响应计费请求并根据工作使用数据产生计费数据反馈至水表系统或热力表系统；

所述公共使用场景下的计费方法包括：

步骤2.1，用户通过水表系统或热力表系统向云服务器发出鉴权及使用请求，云服务器鉴权通过后向计费服务器发送计费请求；

步骤2.2，云服务器接收计费服务器的计费请求响应，云服务器向水表系统或热力表系统下发运行配置；

步骤2.3，水表系统或热力表系统向用户提供服务，用户开始使用；

步骤2.4，云服务器接收水表系统或热力表系统上报的工作使用数据并将工作使用数据上传至计费服务器；

步骤2.5，计费服务器根据工作使用数据产生计费数据并通过云服务器反馈至水表系统或热力表系统；

步骤2.6，用户向水表系统或热力表系统发送终止使用指令时，水表系统或热力表系统向云服务器发送终止使用报告并释放自身资源以供下次使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出一种基于 PoE 的智能水热表系统及水热表的计费方法，通过水表或热力表、带有PoE供电的光电转换器以及云服务器的设置，使用 PoE 技术为水表、热力表供电，在为水表、热力表提供充足供电的同时，为其提供网络接入支持水表或热力表通过网络平面接入云服务器，和云服务器交互以实现计费、控制、缴费、鉴权的功能；面向公共领域，用户可通过网络进行鉴权认证使用相关服务。

通过云服务器，管理者可以通过云服务器统计的设备概览了解运营情况，优化服务运营，用户可通过网络查看使用情况、充值缴费及管理资源供给。对于临时用户，使用公共计量设备获取相应资源供给服务，极大地丰富了使用场景，为精细化服务提供可能。

附图说明

图1是本发明一种基于 PoE 的智能水表系统或热力表系统的整体结构示意图。

图2是本发明一种基于 PoE 的智能水表系统的水表结构示意图。

图3是本发明一种基于 PoE 的智能水表系统的入水管接口处结构示意图。

图4是本发明一种基于 PoE 的智能水表系统的控制单元结构示意图。

图5是本发明一种基于 PoE 的智能水表系统或热力表系统的流速指示器处结构示意图。

图6是本发明一种基于 PoE 的智能热力表系统的热力表结构示意图。

图7是本发明一种基于 PoE 的智能热力表系统的入水管接口处结构示意图。

图8是本发明一种基于 PoE 的智能热力表系统的控制单元结构示意图。

图9是本发明一种基于 PoE 的智能水表系统或热力表系统在固定场景下计费方法时序图。

图10是本发明一种基于 PoE 的智能水表系统或热力表系统在公共使用场景下计费方法时序图。

附图标号为1为水表本体，2为入水管接口，3为出水管接口，4为PoE接口，5为流速指示器，501为叶轮，502为转动传感器，6为控制单元，7为入水电磁阀，8为入水温度传感器，9为屏幕，10为SoC芯片，11为电磁阀驱动，12为PoE分离器，13为网络适配器，14为电源适配器，15为智能IC及拓展接口，16为入水温度传感器接口，17为流速指示器接口，18为入水电磁阀接口，19为热力表本体，20为光电转换器，21为云服务器，22为回水管入接口，23为回水管出接口，24为回水电磁阀，25为回水温度传感器，26为屏幕接口，27为回水温度传感器接口，28为回水电磁阀接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步解释说明：

实施例一

如图 1~10所示，一种基于PoE的智能水表系统，包括若干水表、带有PoE供电的光电转换器20、云服务器21以及计费服务器，所述水表通过PoE电缆与光电转换器20连接，所述光电转换器20通过光纤网络与互联网连接并通过互联网与云服务器21连接，为水表系统提供通信链路，所述计费服务器通过运行于云服务器21中，根据与水表提供的数据提供计费功能。

所述水表包括水表本体1、设置在水表本体1两端的入水管接口2和出水管接口3、设置在水表本体1上用于连接PoE电缆的PoE接口4、设置于水表本体1上的屏幕9以及设置于水表本体1内的流速指示器5和控制单元6，所述入水管接口2内设置有入水电磁阀7和入水温度传感器8，所述PoE接口4、入水电磁阀7、入水温度传感器8以及屏幕9均与控制单元6连接。

作为一种可实施方式，所述流速指示器5包括设置于水流通道内的叶轮501以及检测叶轮501转速的转动传感器502，所述转动传感器502与控制单元6连接。

可以理解的是，叶轮501在水流通道内被水流带动旋转，转动传感器502可采用霍尔元件或激光等方式检测叶轮的转速，从而得出水流速度传输至控制单元内。

作为一种可实施方式，所述控制单元6包括SoC芯片10、与SoC芯片10连接的电磁阀驱动11以及与PoE接口4连接的PoE分离器12，所述SoC芯片10通过网络适配器13与PoE分离器12分离出的以太网连接，所述电磁阀驱动11与电源适配器14连接，所述电源适配器14与PoE分离器12分离出的电源供电连接。

具体的，所述SoC芯片10还连接有智能IC及拓展接口15、入水温度传感器接口16、流速指示器接口17以及屏幕接口26，所述电磁阀驱动11连接有入水电磁阀接口18，所述入水温度传感器接口16与入水温度传感器8连接，所述流速指示器接口17与流速指示器5连接，所述入水电磁阀接口18与入水电磁阀7连接。

在具体使用时，水表系统在供水的终端接入，用户用水时，控制单元6通过入水电磁阀7控制水表本体1的通路打开，流速指示器5对水表本体1通路内的水流速度进行检测、入水温度传感器8对水温进行检测，检测结果均发送至控制单元6并通过屏幕9向用户展示，控制单元6通过PoE电缆连接至带有PoE供电的光电转换器20，带有PoE供电的光电转换器20为水表系统供电并提供网络接入，控制单元6通过光电转换器20将水表系统的使用情况以及计费信息发送至云服务器21，云服务器21对水表系统进行认证，认证通过后向计费服务器发送计费请求和工作使用数据；计费服务器响应计费请求并根据工作使用数据产生计费数据反馈至水表系统，通过云服务器21，管理者可以通过云服务器21统计的设备概览了解供水、用水的运营情况，优化服务运营，用户可通过水表系统终端或网络访问云服务器21查看使用情况、充值缴费及管理资源供给。

实施例二

一种基于PoE的智能热力表系统，包括若干热力表、带有PoE供电的光电转换器20、云服务器21以及计费服务器，所述热力表通过PoE电缆与光电转换器20连接，所述光电转换器20通过光纤网络连接互联网，热力表系统通过互联网与云服务器21连接，所述计费服务器通过运行于云服务器21中，根据热力表提供的数据提供计费功能；

所述热力表包括热力表本体19、设置在热力表本体19两端的入水管接口2和出水管接口3以及回水管入接口22和回水管出接口23、设置在热力表本体19上用于连接PoE电缆的PoE接口4、设置于热力表本体19上的屏幕9以及设置于热力表本体19内的流速指示器5和控制单元6，所述入水管接口2内设置有入水电磁阀7和入水温度传感器8，所述回水管入接口22内设置有回水电磁阀24和回水温度传感器25，所述PoE接口4、入水电磁阀7、入水温度传感器8、屏幕9回水电磁阀24以及回水温度传感器25均与控制单元6连接。

作为一种可实施方式，所述流速指示器5包括设置于水流通道内的叶轮501以及检测叶轮501转速的转动传感器502，所述转动传感器502与控制单元6连接。

可以理解的是，叶轮501在水流通道内被水流带动旋转，转动传感器502可采用霍尔元件或激光等方式检测叶轮的转速，从而得出水流速度传输至控制单元内。

作为一种可实施方式，所述控制单元6包括SoC芯片10、与SoC芯片10连接的电磁阀驱动11以及与PoE接口4连接的PoE分离器12，所述SoC芯片10通过网络适配器13与PoE分离器12分离出的以太网连接，所述电磁阀驱动11与电源适配器14连接，所述电源适配器14与PoE分离器12分离出的电源供电连接。

具体的，所述SoC芯片10还连接有智能IC及拓展接口15、入水温度传感器接口16回水温度传感器接口27、流速指示器接口17以及屏幕接口26，所述电磁阀驱动11连接有入水电磁阀接口18和回水电磁阀接口28，所述入水温度传感器接口16与入水温度传感器8连接，所述回水温度传感器接口27和回水温度传感器25连接，所述流速指示器接口17与流速指示器5连接，所述入水电磁阀接口18与入水电磁阀7连接，所述回水电磁阀接口28与回水电磁阀24连接。

在具体使用时，热力表系统在供热的终端接入，用户用热时，控制单元6通过入水电磁阀7和回水电磁阀24控制热力表本体19的通路打开，流速指示器5对热力表本体19通路内的水流速度进行检测、入水温度传感器8和回水温度传感器25对水温进行检测，检测结果均发送至控制单元6并通过屏幕9向用户展示，控制单元6通过PoE电缆连接至带有PoE供电的光电转换器20，带有PoE供电的光电转换器20为热力表系统供电并提供网络接入，控制单元6通过光电转换器20将热力表系统的使用情况以及计费信息发送至云服务器21，云服务器21对热力表系统进行认证，认证通过后向计费服务器发送计费请求和工作使用数据；计费服务器响应计费请求并根据工作使用数据产生计费数据反馈至热力表系统，通过云服务器21，管理者可以通过云服务器21统计的设备概览了解供水、用水的运营情况，优化服务运营，用户可通过热力表系统终端或网络访问云服务器21查看使用情况、充值缴费及管理资源供给。

实施例三

一种水热表系统的计费方法，应用于实施例一所述的一种基于PoE的智能水表系统或实施例二所述的一种基于PoE的智能热力表系统，提供了在固定场景下的计费方法的和公共使用场景下的计费方法。

在固定场景下使用水表系统或热力表时，

步骤1.1，水表系统或热力表系统将自身存储的认证信息连同工作使用数据通过光电转换器20以及光纤网络上报至云服务器21；

步骤1.2，云服务器21对认证信息进行验证，验证通过后向计费服务器发送计费请求和工作使用数据；

步骤1.3，计费服务器响应计费请求并根据工作使用数据产生计费数据反馈至水表系统或热力表系统。

在公共使用场景下使用水表系统或热力表时，

步骤2.1，用户通过水表系统或热力表系统向云服务器21发出鉴权及使用请求，云服务器21鉴权通过后向计费服务器发送计费请求；

步骤2.2，云服务器21接收计费服务器的计费请求响应，云服务器21向水表系统或热力表系统下发运行配置；

步骤2.3，水表系统或热力表系统向用户提供服务，用户开始使用；

步骤2.4，云服务器21接收水表系统或热力表系统上报的工作使用数据并将工作使用数据上传至计费服务器；

步骤2.5，计费服务器根据工作使用数据产生计费数据并通过云服务器21反馈至水表系统或热力表系统；

步骤2.6，用户向水表系统或热力表系统发送终止使用指令时，水表系统或热力表系统向云服务器21发送终止使用报告并释放自身资源以供下次使用。

可以理解的是，使用 PoE 技术为水表系统、热力表系统供电，在为水表、热力表提供充足供电的同时，为其提供网络接入，支持水表或热力表通过网络平面接入云服务器21，和云服务器21交互以实现鉴权、计费、控制、缴费的功能；面向公共领域，用户可通过网络进行鉴权认证使用相关服务。

通过云服务器21，管理者可以通过云服务器21统计的设备概览了解运营情况，优化服务运营，用户可通过网络连接至云服务器21查看使用情况、充值缴费及管理资源供给。对于临时用户，使用公共计量设备获取相应资源供给服务，极大地丰富了使用场景，为精细化服务提供可能。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种基于PoE的智能水表系统，其特征在于，包括若干水表、带有PoE供电的光电转换器（20）、云服务器（21）以及计费服务器，所述水表通过PoE电缆与光电转换器（20）连接，所述光电转换器（20）通过光纤网络与互联网连接并通过互联网与云服务器（21）连接，为水表系统提供通信链路，所述计费服务器通过运行于云服务器（21）中，根据与水表提供的数据提供计费功能；

所述水表包括水表本体（1）、设置在水表本体（1）两端的入水管接口（2）和出水管接口（3）、设置在水表本体（1）上用于连接PoE电缆的PoE接口（4）、设置于水表本体（1）上的屏幕（9）以及设置于水表本体（1）内的流速指示器（5）和控制单元（6），所述入水管接口（2）内设置有入水电磁阀（7）和入水温度传感器（8），所述PoE接口（4）、入水电磁阀（7）、入水温度传感器（8）以及屏幕（9）均与控制单元（6）连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于PoE的智能水表系统，其特征在于，所述流速指示器（5）包括设置于水流通道内的叶轮（501）以及检测叶轮（501）转速的转动传感器（502），所述转动传感器（502）与控制单元（6）连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于PoE的智能水表系统，其特征在于，所述控制单元（6）包括SoC芯片（10）、与SoC芯片（10）连接的电磁阀驱动（11）以及与PoE接口（4）连接的PoE分离器（12），所述SoC芯片（10）通过网络适配器（13）与PoE分离器（12）分离出的以太网连接，所述电磁阀驱动（11）与电源适配器（14）连接，所述电源适配器（14）与PoE分离器（12）分离出的电源供电连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于PoE的智能水表系统，其特征在于，所述SoC芯片（10）还连接有智能IC及拓展接口（15）、入水温度传感器接口（16）、流速指示器接口（17）以及屏幕接口（26），所述电磁阀驱动（11）连接有入水电磁阀接口（18），所述入水温度传感器接口（16）与入水温度传感器（8）连接，所述流速指示器接口（17）与流速指示器（5）连接，所述入水电磁阀接口（18）与入水电磁阀（7）连接。

5.一种基于PoE的智能热力表系统，其特征在于，包括若干热力表、带有PoE供电的光电转换器（20）、云服务器（21）以及计费服务器，所述热力表通过PoE电缆与光电转换器（20）连接，所述光电转换器（20）通过光纤网络连接互联网，热力表系统通过互联网与云服务器（21）连接，所述计费服务器通过运行于云服务器（21）中，根据热力表提供的数据提供计费功能；

所述热力表包括热力表本体（19）、设置在热力表本体（19）两端的入水管接口（2）和出水管接口（3）以及回水管入接口（22）和回水管出接口（23）、设置在热力表本体（19）上用于连接PoE电缆的PoE接口（4）、设置于热力表本体（19）上的屏幕（9）以及设置于热力表本体（19）内的流速指示器（5）和控制单元（6），所述入水管接口（2）内设置有入水电磁阀（7）和入水温度传感器（8），所述回水管入接口（22）内设置有回水电磁阀（24）和回水温度传感器（25），所述PoE接口（4）、入水电磁阀（7）、入水温度传感器（8）、屏幕（9）回水电磁阀（24）以及回水温度传感器（25）均与控制单元（6）连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于PoE的智能热力表系统，其特征在于，所述流速指示器（5）包括设置于水流通道内的叶轮（501）以及检测叶轮（501）转速的转动传感器（502），所述转动传感器（502）与控制单元（6）连接。

7.根据权利要求5所述的一种基于PoE的智能热力表系统，其特征在于，所述控制单元（6）包括SoC芯片（10）、与SoC芯片（10）连接的电磁阀驱动（11）以及与PoE接口（4）连接的PoE分离器（12），所述SoC芯片（10）通过网络适配器（13）与PoE分离器（12）分离出的以太网连接，所述电磁阀驱动（11）与电源适配器（14）连接，所述电源适配器（14）与PoE分离器（12）分离出的电源供电连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于PoE的智能热力表系统，其特征在于，所述SoC芯片（10）还连接有智能IC及拓展接口（15）、入水温度传感器接口（16）回水温度传感器接口（27）、流速指示器接口（17）以及屏幕接口（26），所述电磁阀驱动（11）连接有入水电磁阀接口（18）和回水电磁阀接口（28），所述入水温度传感器接口（16）与入水温度传感器（8）连接，所述回水温度传感器接口（27）和回水温度传感器（25）连接，所述流速指示器接口（17）与流速指示器（5）连接，所述入水电磁阀接口（18）与入水电磁阀（7）连接，所述回水电磁阀接口（28）与回水电磁阀（24）连接。

9.一种水热表系统的计费方法，应用于权利要求1～4任一项所述的一种基于PoE的智能水表系统或权利要求5～8任一项所述的一种基于PoE的智能热力表系统，其特征在于，包括固定场景下的计费方法和公共使用场景下的计费方法，所述固定场景下的计费方法包括：

步骤1.1，水表系统或热力表系统将自身存储的认证信息连同工作使用数据通过光电转换器（20）以及光纤网络上报至云服务器（21）；

步骤1.2，云服务器（21）对认证信息进行验证，验证通过后向计费服务器发送计费请求和工作使用数据；

步骤1.3，计费服务器响应计费请求并根据工作使用数据产生计费数据反馈至水表系统或热力表系统；

所述公共使用场景下的计费方法包括：

步骤2.1，用户通过水表系统或热力表系统向云服务器（21）发出鉴权及使用请求，云服务器（21）鉴权通过后向计费服务器发送计费请求；

步骤2.2，云服务器（21）接收计费服务器的计费请求响应，云服务器（21）向水表系统或热力表系统下发运行配置；

步骤2.3，水表系统或热力表系统向用户提供服务，用户开始使用；

步骤2.4，云服务器（21）接收水表系统或热力表系统上报的工作使用数据并将工作使用数据上传至计费服务器；

步骤2.5，计费服务器根据工作使用数据产生计费数据并通过云服务器（21）反馈至水表系统或热力表系统；

步骤2.6，用户向水表系统或热力表系统发送终止使用指令时，水表系统或热力表系统向云服务器（21）发送终止使用报告并释放自身资源以供下次使用。

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