CN204695448U - 一种基于互联网的物联网智能水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于互联网的物联网智能水表，其技术特点是：包括中央控制器、机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟、电源管理模块、移动通讯模块、数据存储模块、功能按钮以及液晶显示模块，中央控制器分别与机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟、电源管理模块、移动通讯模块、数据存储模块、功能按钮以及液晶显示模块相连接，中央控制器通过移动通讯模块实现与远程云服务器以及智能水表间的无线通信功能。本实用新型设计合理，实现了智能水表数据无限制远传、智能水表之间WIFI直连、或智能水表与手机BT直连的多种通讯能力，大大提高数据传输的成功率，解决通讯死角的问题，具有性能稳定、可靠性高且使用维护方便等特点。

Description

一种基于互联网的物联网智能水表

技术领域

本实用新型属于智能水表技术领域，尤其是一种基于互联网的物联网智能水表。

背景技术

我国的水资源存在严重的问题，不仅淡水资源缺乏，而且存在严重的浪费情况，还存在非法偷水现象。因此，自来水供水部门为了对用户的用水量进行统计收费，在自来水管道上均安装有水表进行监控管理。目前，供水部门主要依靠人工巡查的方法对其进行维护和管理，同时在对用户进行收费时，主要采用人工抄表收费的方式，其存在的问题是：1、采用人工检测的方法实现，难以及时发现供水过程中计量仪表存在的问题，更不能发现非法人员改装计量水表盗取水资源的问题，2、采用人工抄表收费方式或不仅工作效率低，而且由于人工抄表所带来的漏抄、误抄、估抄，给自来水公司带来不可估量的损失。随着技术的进步，智能水表得到一定的应用，但是，现阶段的智能水表在使用和管理上存在一定的问题：用户需要预先持卡到供水部门购水，基于现阶段购水网点的限制，给用户购水带来不便，同时如果忘记购水的话，会造成停水情况，影响了用户的正常的生产生活。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、性能稳定且使用方便的基于互联网的物联网智能水表。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于互联网的物联网智能水表，包括中央控制器、机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟、电源管理模块、移动通讯模块、数据存储模块、功能按钮以及液晶显示模块，中央控制器分别与机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟、电源管理模块、移动通讯模块、数据存储模块、功能按钮以及液晶显示模块相连接，中央控制器通过移动通讯模块实现与远程云服务器以及智能水表间的无线通信功能。

而且，所述的中央控制器还连接一报警器接口，通过该报警器接口连接报警器实现报警功能。

而且，所述中央控制通过GPIO接口与阀门控制模块相连接；中央控制器通过SPI接口与实时时钟相连接；中央控制器通过UART接口与移动通讯模块相连接；中央控制器通过IIC接口与数据存储模块；中央控制器通过并行接口与液晶显示模块相连接；中央控制器通过I/O接口与机电转换模块、电源管理模块及功能按钮相连接。

而且，所述机电转换模块采用霍尔传感器。

而且，所述的电源模块采用锂电池ER26500与锂电池SPC1520的组合。

而且，所述中央处理器采用ARM处理器芯片STM32F103，该中央处理器通过内嵌WIFI/GPRS/BT三种通讯方式与移动通讯模块相连接；所述的移动通讯模块采用FIBOCOM/G535模块，移动通讯模块在中央处理器的控制下实现智能水表的数据无限制远传、智能水表间WIFI直连、或智能水表与手机BT直连的通讯功能。。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型采用模块具有WIFI/GPRS/BT三种通讯方式，实现数据无限制远传、智能水表之间WIFI直连、或智能水表与手机BT直连的多种通讯能力，在信号强度不达标的条件下采用智能水表间互联的方式并由其中一块智能水表集中传输，大大提高数据传输的成功率，能够将处于通讯死角的表具信息就近传递给附近通讯信号环境好的表具，然后通过这些表通过GPRS上传数据，解决通讯死角的问题。

2、本实用新型能够将水表内的数据上传至云服务器进行处理，实现相应的计费功能及缴费功能，方便了用户的使用，避免了由于未交费停水给用户造成的影响。

3、本实用新型可以与云服务器相连接并在云服务器的控制下实现参数设置、校正时间、远程控制开关阀门、自动联网、实时监测等功能。

4、本实用新型采用数据采用点对点方式传输，如果出现问题也只是出现问题的个体表具，避免了集中器抄表的问题，极大地降低故障排查及维修的难度。

5、本实用新型通过移动通讯模块的上传数据方式包括定时上传、定量上传、触发上传三种方式，既可以根据命令随时上传系统所需数据，也可以根据需要上传数据，而不是不停地上传数据，不仅保证了数据的最新状态，而且有效地减少上传数据，较低了水表功耗，提高了电池使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图；

图2是本实用新型的应用系统连接示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种基于互联网的物联网智能水表，如图1所示，包括中央控制器、机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟、电源管理模块、移动通讯模块、报警器接口、数据存储模块、功能按钮以及液晶显示模块。中央控制器通过GPIO接口与阀门控制模块相连接实现对基表的控制功能。中央控制器通过SPI接口与实时时钟相连接，中央控制器通过UART接口与移动通讯模块相连接实现与远程云服务器以及智能水表间的无线通信功能。中央控制器通过GPIO接口与报警器接口相连接实现报警功能。中央控制器通过IIC接口与数据存储模块相连接实现数据存储功能。中央控制器通过并行接口与液晶显示模块相连接实现数据显示功能。中央控制器通过I/O接口与机电转换模块、电源管理模块及功能按钮相连接分别实现数据采集、电源管理以及操作控制功能。中央控制器通过机电转换模块以及阀门控制模块与水表基表相连接实现相应的数据采集和控制功能。下面对各个模块分别进行说明：

所述的中央控制器采用ARM处理器芯片STM32F103，其作为智能水表的核心实现整个智能水表的控制功能。该处理器为内嵌WIFI/GPRS/BT三种通讯方式的处理器并与移动通讯模块相连接实现通讯控制功能。所述的移动通讯模块采用FIBOCOM/G535模块，实现智能水表的数据无限制远传、智能水表间WIFI直连、或智能水表与手机BT直连的多种通讯能力。中央控制器通过移动通讯模块采用直接联网传输数据，在信号强度不达标的条件下采用智能水表间互联的方式并由其中一块智能水表集中传输，大大提高数据传输的成功率。中央控制器与移动通讯模块充分利用三种通讯方式合一的特性，实现表与表之间的WIFI短距离通讯，将处于通讯死角的表具信息就近传递给附近通讯信号环境好的表具，然后通过这些表通过GPRS上传数据，解决通讯死角的问题。

中央控制器控制移动通讯模块采用错峰方式传输数据，表传输数据成功率达到99％以上，采用通讯错峰传输方式，能够避免同频干扰的传输方式。错峰传输方式：一是自动跳频技术，人为干预通讯频点，避免同频干扰；二是采用监听错时的方法，即实时监听，将发送时间人为错开，避免同频干扰。

本智能水表通过移动通讯模块的上传数据方式包括定时上传、定量上传、触发上传三种方式。其中触发上传有以下特点：一是可以根据命令随时上传系统所需数据。二是根据需要上传数据，而不是不停地上传数据。既保证了数据的最新状态，又有效地减少上传数据，较低了水表功耗，提高了电池使用寿命。本智能水表在进行数据上传时，通过对数据进行加密(数据传输加密采用DES2计算)，能够提交数据传输的安全性能。

所述机电转换模块采用高稳定性能的霍尔传感器，中央控制器通过机电转换模块采集基表机电转换数据，具有双向采集，单边、双边抗干扰计算功能，与干簧管采样相比，其对外界震动或磁场的变化有较高的抗干扰性。

所述的电源模块采用锂电池ER26500+SPC1520，该方案一方面采用大容量锂电池ER26500，保证足够的电池使用寿命；同时采用引进以色列技术的电池电容器SPC1520，该器件同时具有电池及电容器二者优点，可以提供GPRS通讯时所需的大电流，又可以像电容器一样，提供长寿命的反复充放电，重放寿命10万次。

所述数据存储模块采用EEPROM存储器，可以有效地保存表内保存1个月的历史记录，该记录根据命令上传，平时上传数据是当前数据。

本智能水表在云服务器的控制下可以实现如下功能：(1)能通过计算机管理系统或手机APP获取表指定日期的数据；(2)具备在线配置表具参数功能。(3)具备在线校正表具时间的功能；(4)具备远程控制开关阀门功能；(5)具备上电自动联网，自动更新参数和发送表具数据的能力；(6)具备对双电池或单电池进行在线监控的能力；(7)具备模糊定义用户人为破坏能力，主要是在用户几天不走流量表关闭阀门；(8)表具常显用户金额和单价及其表状态。

本实用新型可以与云服务器、表具管理系统、通讯服务管理系统以及用户电脑或手机构成整个基于互联网的物联网智能水表系统，如图2所示。在该系统中，物联网智能水表按照规定的通讯协议向云服务器发送数据，数据以GPRS/CDMA等网络依托，发送到数据后台中心；云服务器使用计算机通信、信息管理和数据库系统，对用户的物联网智能水表的工作状况进行实时的远程控制和监视。其具体功能包括：(1)远程数据采集监控提供对远程终端数据的采集发送，监视和控制，是对设备进行操作的主要入口。(2)表具与网络实现点对点通讯，将数据直接送入网络内管理计算机内，计算机负责全部表的统计运算、分类、管理。(3)预付费功能：将计算机管理系统与金融管理挂接，表的多种缴费渠道：包括营业厅缴费，网上支付，手机缴费；银行缴费等多种形式。(4)可设立象余额宝一样的资金揽储模式吸纳资金。(5)对于绑定手机号或安装了手机APP的用户，可以用手机或网络软件查询表的运行，也可以推送广告信息到手机APP。(6)计算机管理系统具备分片区统计大口径流量与户表的流量的能力，具备模糊分析漏点功能，并报警提示。(7)缴费信息反馈渠道：网络查询、手机APP推送、短信提醒。(8)当前价格与今后的阶梯价格必须做到无缝调整。(9)专网传输，表采用物联网号段。通讯稳定，运营费用低。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于互联网的物联网智能水表，其特征在于：包括中央控制器、机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟、电源管理模块、移动通讯模块、数据存储模块、功能按钮以及液晶显示模块，中央控制器分别与机电转换模块、阀门控制模块、实时时钟、电源管理模块、移动通讯模块、数据存储模块、功能按钮以及液晶显示模块相连接，中央控制器通过移动通讯模块实现与远程云服务器以及智能水表间的无线通信功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于互联网的物联网智能水表，其特征在于：所述的中央控制器还连接一报警器接口，通过该报警器接口连接报警器实现报警功能。

3.根据权利要求1所述的一种基于互联网的物联网智能水表，其特征在于：所述中央控制通过GPIO接口与阀门控制模块相连接；中央控制器通过SPI接口与实时时钟相连接；中央控制器通过UART接口与移动通讯模块相连接；中央控制器通过IIC接口与数据存储模块；中央控制器通过并行接口与液晶显示模块相连接；中央控制器通过I/O接口与机电转换模块、电源管理模块及功能按钮相连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于互联网的物联网智能水表，其特征在于：所述机电转换模块采用霍尔传感器。

5.根据权利要求1所述的一种基于互联网的物联网智能水表，其特征在于：所述的电源管理模块采用锂电池ER26500与锂电池SPC1520的组合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于互联网的物联网智能水表，其特征在于：所述中央控制器采用ARM处理器芯片STM32F103，该中央控制器通过内嵌WIFI/GPRS/BT三种通讯方式与移动通讯模块相连接；所述的移动通讯模块采用FIBOCOM/G535模块，移动通讯模块在中央控制器的控制下实现智能水表的数据无限制远传、智能水表间WIFI直连、或智能水表与手机BT直连的通讯功能。