CN204576674U - 物联网智能ic卡无线水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了物联网智能IC卡无线水表，它包括壳体以及安装在壳体内的带阀发讯基表，所述物联网智能IC卡无线水表还包括主控系统，所述主控系统包括MCU主控器、与所述MCU主控器相连的无线模块和电源供电电路和智能IC卡读卡电路，所述智能IC卡读卡电路与安装在所述壳体内的天线板相连，所述带阀发讯基表包括水流检测装置、阀体和与阀体相连的阀控制电路，所述水流检测装置和阀控制电路均与所述MCU主控器相连。其有益效果在于：本实用新型提供一种智能IC卡无线水表，其结构紧凑，设计合理，工作可靠性高，抗干扰能力强，实现了用水的智能化管理，同时无线通信也大大减少了布线成本，使得安装和维护也变得更为简单，解决水表抄收和管理难度大、不利于管理的问题。

Description

物联网智能IC卡无线水表

【技术领域】

本实用新型涉及一种水表，特别涉及物联网智能IC卡无线水表。

【背景技术】

我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界人均占有量的四分之一.而现在提倡节约用水已经到了千家万户。自来水公司为了对企事业单位或个人的用水进行计量和收费，通常采用在用户处安装水表的方式，通过水表对用户的用水量进行记录并按照水表记录的用水量对用户进行收费。现有技术中的机械式水表，需要自来水公司定期派人入户进行抄表和收费，机械式水表的计量管理方式不仅浪费了大量的人力及时间，也不能实现多级水费的计费管理，更难以实现用水的自动化管理。随着人们生活水平的逐步提高，政府政策的力度加大，资源供需矛盾日益突出，水电气热市场化不断深化以及人们对住宅私密性要求越来越高，使得对无线远传抄表的需求愈来愈迫切，因此，为了解决住宅用户用水管理中抄表难、收费难的问题，在原有智能水表的基础上一种采用无线方式传输水表数据的物联网智能IC卡无线水表产生

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供物联网智能IC卡无线水表，其结构紧凑，设计合理，工作可靠性高，抗干扰能力强，实现了用水的智能化管理，同时无线通信也大大减少了布线成本，使得安装和维护也变得更为简单，解决水表抄收和管理难度大、不利于管理的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型的物联网智能IC卡无线水表，它包括壳体以及安装在壳体内的带阀发讯基表，其改进之处在于：所述物联网智能IC卡无线水表还包括主控系统，所述主控系统包括MCU主控器、与所述MCU主控器相连的无线模块和电源供电电路和智能IC卡读卡电路，所述智能IC卡读卡电路与安装在所述壳体内的天线板相连，所述带阀发讯基表包括水流检测装置、阀体和与阀体相连的阀控制电路，所述水流检测装置和阀控制电路均与所述MCU主控器相连。

上述结构中，所述带阀发讯基表还设有机械计数器，所述机械计数器设于阀体的流通通道处。

上述结构中，所述主控系统还包括与所述MCU主控器相连的铁电存储模块和SPI闪存模块。

上述结构中，所述主控系统还包括与所述MCU主控器相连的看门狗电路和防磁检测电路和外壳拆开检测电路。

上述结构中，所述物联网智能IC卡无线水表还包括与所述MCU主控器相连的LCD显示屏和时钟芯片。

上述结构中，所述MCU主控器还连接有计费系统模块、蜂鸣器模块、和编程接口模块，所述电源供电电路还连接有外部电源接口模块，所述外部电源接口模块与外部电源相连。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供物联网智能IC卡无线水表，其结构紧凑，设计合理，工作可靠性高，抗干扰能力强，实现了用水的智能化管理，同时无线通信也大大减少了布线成本，使得安装和维护也变得更为简单，解决水表抄收和管理难度大、不利于管理的问题。

【附图说明】

图1为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的系统模块原理框图。

图2为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的MCU主控器电路原理图。

图3为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的电源供电电路原理图。

图4为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的铁存储模块电路原理图。

图5为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的LCD显示屏电路原理图。

图6为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的智能IC卡读卡电路原理图。

图7为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的SPI闪存模块电路原理图。

图8为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的时钟芯片电路原理图。

图9为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的防磁检测电路原理图。

图10为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的计费系统模块电路原理图。

图11为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的外壳拆开检测电路原理图。

图12为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的阀控制电路原理图。

图13为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的蜂鸣器模块电路原理图。

图14为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的无线模块电路原理图。

图15为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的外部电源接口模块电路原理图。

图16为本实用新型物联网智能IC卡无线水表的编程接口模块电路原理图。

【具体实施方式】

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

参照图1所示，本实用新型揭示的物联网智能IC卡无线水表，它包括壳体以及安装在壳体内的带阀发讯基表，该物联网智能IC卡无线水表还包括主控系统，主控系统包括MCU主控器1、与MCU主控器1相连的无线模块4和电源供电电路3和智能IC卡读卡电路2，智能IC卡读卡电路2与安装在上述壳体内的天线板相连，无线模块4可以将数据定时上传于远程的管理系统，实现远程监管用水。其中，带阀发讯基表包括水流检测装置、阀体和与阀体相连的阀控制电路，水流检测装置和阀控制电路均与MCU主控器1相连，本实施例中，阀体采用电磁阀，这样可以方便的通过阀控制电路实现阀体的闭合或开启，水流检测装置可以精确的检测阀体的流通通道中流体。

进一步地，上述带阀发讯基表还设有机械计数器，机械计数器设于阀体的流通通道处，可以实时显示基表数字。

进一步地，上述主控系统还包括与MCU主控器1相连的铁电存储模块5和SPI闪存模块6，保障用户的数据安全，同时也为进行恢复异常丢失的数据提供了保障。

进一步地，上述主控系统还包括与MCU主控器1相连的看门狗电路7和防磁检测电路8和外壳拆开检测电路9，防止外界磁性干扰影响水表精度，同时外壳拆开检测电路9可以及时反馈水表状况，方便维护。

进一步地，该物联网智能IC卡无线水表还包括与MCU主控器1相连的LCD显示屏10和时钟芯片11，数字化控制用水精度，提高水表的智能化效率。

进一步地，MCU主控器1还连接有计费系统模块、蜂鸣器模块、和编程接口模块，所述电源供电电路还连接有外部电源接口模块，所述外部电源接口模块与外部电源相连。

本实用新型的物联网智能IC卡无线水表的电路工作原理如下：当智能IC卡插入时、电子数据显示窗口显示IC卡金额和机械计数器显示基表数字，电磁阀打开出水，水流通过基表产生脉冲，主控系统接收到脉冲后进行扣费处理。相反，当智能IC没有插入的情况下，水流检测装置依然检测到流体脉冲，无线水表就会通过无线模块将故障信息上传。

结合图2，本实施例中，CPU采用NANO110KE3BN单片机，NANO110KE3BN属于Nano110 LCDline系列,它是超低功耗的32-位内嵌Cortex^TM-M0核的微控制器。它能工作在1.8V到3.6V的宽电压范围，最高可运行到42MHz，内建32K/64K/128K字节的flash以及8K/16K字节的SRAM。它集成了LCD 4x40或6x38(COM/Segment)，RTC，12-通道12-位SAR ADC，2-通道12-位DAC，提供高性能的外围接口连接，诸如2xUART,2xSPI,2xI2C，I2S,GPIOs，用于外部内存映射设备访问的EBI(External Bus Interface)，3xISO-7816-3用于智能卡。支持欠压检测，保留RAM的掉电模式以及通过多个外围接口快速唤醒的功能。本实施例中，采用外接X1(32.768KHZ)晶振、X3(12MHZ)晶振与外接硬件看门狗U8构成了MCU主控器。

结合图3，本实施例中，电源供电电路包括12V转5V与5V转3.3V稳压滤波电路，供系统中不同电压电源，12V转5V主要是AX3811A(同步整流降压DC/DC)完成，5V转3.3V稳压主要由LM1117-3.3完成，E1和C37-C43电容主要起电源滤波作用，ZD1是电源输入防静电处理，R3 D3 Q4是防电源反接保存主板。R31与R32调节输出电压为5V。

结合图4，本实施例中，每一次扣完一次费用的数据实时存储到铁电FM24CL16里面，保证了数据不丢失。铁存储模块中U11可以无限制读写，掉电后数据可以保存45年，其中，FM24CL16存储容量为16Kbit。

结合图5，本实施例中，NANO110KE3BN单片机自带液晶控制驱动。Q2来控制液晶背光的开关，LCD为高电平Q2导通，液晶背光亮，R9电阻可以控制液晶背光的亮度。液晶显示器作为水表的输出接口，主要输出水表的各种运行状态，及相关数据；此外还具有用户提示的功能。

结合图6，本实施例中，U7是FM1701是复旦微电子股份有限公司设计的基于ISO14443标准的非接触卡读卡机专用芯片，采用0.6微米CMOS EEPROM工艺，支持13.56MHz频率下的typeA非接触通信协议，支持多种加密算法，兼容Philips的MF RC530(SPI闪存模块接口)读卡机芯片。其中，X4是13.56MHz的晶振。TX2是发送天线信号的，RX是接受卡片返回来的信号。C28、L1、C31、R25、R28、C34与天线板上电容一起产生振荡的电路部分。

结合图7，本实施例中，为防止用户储值额数据读写丢失，数据需要卡内备份，读写成功便及时更新备份数据，一旦工作数据异常丢失，可以在管理电脑查询备份数据重新恢复，U6是SPI闪存存储器，用户信息存储在其中，当检测到智能IC卡拿走后将此卡消费明细存储到W25Q16里面，掉电后数据可以保存20年以上。

结合图8，本实施例中，时钟芯片采用PCF8563T，它是低功耗的CMOS实时时钟/日历芯片，它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过I2C总线接口串行传递。最大总线速度为400Kbits/s，每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。

结合图9，本实施例中，防磁检测电路采用干簧管传感器，即当检测水表有磁场干扰时干簧管吸合,同时在LCD显示屏上输出报警提示。

结合图10，本实施例中，计费系统模块中，当PLUSE变为低电平时候，程序里面记录由高电平到低电平跳变的次数，经控制系统模块处理后，发送扣费指令。

结合图11，本实施例中，外壳拆开检测电路主要用于检测水表外壳是否被拆，拆开外壳时会触发导致P1中1脚和2脚导通拉低Tamper_Alarm_INT1，MCU主控器会把相关信息通过无线模块上传。

结合图12，本实施例中，阀控制电路中，当RELAY为低电平时Q3导通,J1的7脚与GND接通，VCC12V通过PTC1(过流保护)接到J1的第6脚给阀供电源。D4起保护做用。

结合图13，本实施例蜂鸣器模块中，当BUZZ为高电平时蜂鸣器响。

结合图14，本实施例中的无线模块采用470MHZ，其中U2接口电路是一款采用美国升特SX1278作为核心的的高性能、超低功耗、超长距离射频收发系统模块，支持自动RF检测低功耗工作模式，适合低功耗、超长距离、低速率无线应用。

结合图15，本实施例中，从上到下PVCC与GND是12V电源输入，VCC5V和PLUSE GND供带阀发讯基表的5V电源，PLUSE是带阀发讯基表脉冲信息线。VALVCC和GND是供电磁阀的电源。

结合图16，本实施例中，通过NANO110KE3BN的SWD接口烧录和仿真。

以上所描述的仅为本实用新型的较佳实施例，上述具体实施例不是对本实用新型的限制。在本实用新型的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本实用新型所保护的范围。

Claims (6)

1.物联网智能IC卡无线水表，它包括壳体以及安装在壳体内的带阀发讯基表，其特征在于：所述物联网智能IC卡无线水表还包括主控系统，所述主控系统包括MCU主控器、与所述MCU主控器相连的无线模块和电源供电电路和智能IC卡读卡电路，所述智能IC卡读卡电路与安装在所述壳体内的天线板相连，所述带阀发讯基表包括水流检测装置、阀体和与阀体相连的阀控制电路，所述水流检测装置和阀控制电路均与所述MCU主控器相连。

2.根据权利要求1所述的物联网智能IC卡无线水表，其特征在于：所述带阀发讯基表还设有机械计数器，所述机械计数器设于阀体的流通通道处。

3.根据权利要求1所述的物联网智能IC卡无线水表，其特征在于：所述主控系统还包括与所述MCU主控器相连的铁电存储模块和SPI闪存模块。

4.根据权利要求1所述的物联网智能IC卡无线水表，其特征在于：所述主控系统还包括与所述MCU主控器相连的看门狗电路和防磁检测电路和外壳拆开检测电路。

5.根据权利要求1所述的物联网智能IC卡无线水表，其特征在于：所述物联网智能IC卡无线水表还包括与所述MCU主控器相连的LCD显示屏和时钟芯片。

6.根据权利要求1所述的物联网智能IC卡无线水表，其特征在于：所述MCU主控器还连接有计费系统模块、蜂鸣器模块、和编程接口模块，所述电源供电电路还连接有外部电源接口模块，所述外部电源接口模块与外部电源相连。