CN206990017U - 一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计，包括电磁流量传感器、处理器单元、NB‑IoT通讯模组、人机互动单元、时序控制电路、高增益放大电路和供电电源。本实用新型采用合适电池供电，不用频繁更换电池；通过无线通讯替代传统的有线连接，没有复杂的安装和接线，使用便捷、简单，维护方便，减少了硬件成本开支；基于通信运营商的基站，信号覆盖面非常广，无线通讯距离可达数公里，不易受地理位置限制，监测数据直接远程上传至云平台；相对于现有技术，成本更低廉，实现方便，实用性更强。

Description

一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计

技术领域

本实用新型涉及电磁流量计技术领域，尤其涉及一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计。

背景技术

在化工、轻纺、造纸、医药、给排水、水泥、冶金、环保等领域，都广泛应用有电磁流量计，用于测量导电液体的体积流量。

电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律进行导电介质体积流量的计量，当导电液体流经电磁流量传感器的测量管时，会产生感应电压，测量管道通过不导电材质的内衬实现与液体和测量电极的电磁隔离。

而传统的电磁流量计除了本地显示外，在信号输出以及通讯方面更多采用有线方式，比如输出标准的4-20mA电流信号，并在所述电流信号上叠加HART协议的通讯信号；也有直接采用CAN总线或者RS485总线进行通讯连接，这类有线通讯成本高。

部分带无线通讯的电磁流量计一般是采用短距离的RF通讯技术或者短距离无线组网技术，通常要另外配置一个数据集中器（或采集器或网关），而数据集中器内置有2G/3G/4G/GPRS模块，用于与远程云平台连接；这类电磁流量计需要额外增加设备，提高了设备成本和运维成本。

而有少部分电磁流量计本身自带有2G/3G/4G/GPRS模块（更多是GPRS模块），直接与远程云平台连接。这类电磁流量计在通讯时，功耗低高，实现电池长时间供电有难度，而且GPRS信号偏弱，连接不稳定。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于窄带物联网远程通讯的、可以采用电池长时间供电的、直接与云平台通讯连接的低功耗智能远传电磁流量计。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计，包括一用于信号采集的电磁流量传感器、一用于信号分析处理的处理器单元，以及与所述处理器单元连接的NB-IoT通讯模组、人机互动单元、时序控制电路、高增益放大电路和供电电源。

进一步地，所述时序控制电路与一励磁电路连接，用于提供励磁电流至所述电磁流量传感器；所述电磁流量传感器与一前置放大电路连接；所述前置放大电路与一二阶低通滤波电路连接；所述二阶低通滤波电路与所述高增益放大电路连接。

进一步地，所述供电电源包括有电池、LDO电路及电源管理电路，分别为所述处理器单元、所述NB-IoT通讯模组、所述时序控制电路、所述励磁电路、所述高增益放大电路、所述二阶低通滤波电路、所述前置放大电路、所述人机互动单元以及所述电磁流量传感器供电。

进一步地，所述电磁流量传感器采集的信号经所述前置放大电路、所述二阶低通滤波电路和所述高增益放大电路进行信号调理，并经AD转换处理后，再由所述处理器单元进一步分析处理，计算出流量工程量值，并在所述人机互动单元中内置的显示屏上输出，同时由所述NB-IoT通讯模组向远程云平台上传相关检测参数以及计算结果。

进一步地，所述NB-IoT通讯模组是一种基于蜂窝的窄带物联网远程通讯低功耗模组；所述NB-IoT通讯模组采用物联网专有号段与远程云平台通讯连接和上传数据。

进一步地，所述处理器单元采用低功耗的ARM微处理器，所述处理器单元内置有AD转换模块。

进一步地，所述时序控制电路由处理器单元以PWM方式控制，产生低频矩形方波信号，输入所述励磁电路。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）通过使用低功耗的NB-IoT窄带物联网技术及采用低功耗的微处理器，采用合适电池供电，可以长时间使用，不用频繁更换电池；

（2）通过无线通讯替代传统的有线连接，没有复杂的安装和接线，使用便捷、简单，维护方便；

（3）减少硬件成本开支，无需再配备数据集中器或网关等远传设备；

（4）基于通信运营商的基站，信号覆盖面非常广，无线通讯距离可达数公里，不易受地理位置限制，监测数据直接远程上传至云平台；

（5）相对于现有技术，成本更低廉，实现方便，实用性更强。

附图说明

图1为本实用新型实施例的远传电磁流量计电路的结构框图。

图1中：1-处理器单元、2-NB-IoT通讯模组、3-时序控制电路、4-励磁电路、5-高增益放大电路、6-二阶低通滤波电路、7-前置放大电路、8-供电电源、9-电磁流量传感器、10-人机互动单元、101-AD转换单元。

具体实施方式

下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，附图是本实用新型一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型描述中的术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是一体地连接、固定连接或者是可拆卸连接；可以是通过机械结构或者电子直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。

如图1所示，一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计，包括一用于信号采集的电磁流量传感器9、一用于信号分析处理的处理器单元1，以及与所述处理器单元1连接的NB-IoT通讯模组2、人机互动单元10、时序控制电路3、高增益放大电路5和供电电源8；所述时序控制电路3与一励磁电路4连接，用于提供励磁电流至所述电磁流量传感器9；所述电磁流量传感器9与一前置放大电路7连接；所述前置放大电路7与一二阶低通滤波电路6连接；所述二阶低通滤波电路6与所述高增益放大电路5连接。

在本实施例中，所述供电电源8包括有电池、LDO电路及电源管理电路，分别为所述处理器单元1、所述NB-IoT通讯模组2、所述时序控制电路3、所述励磁电路4、所述高增益放大电路5、所述二阶低通滤波电路6、所述前置放大电路7、所述人机互动单元10以及所述电磁流量传感器9供电。

在本实施例中，所述电磁流量传感器9采集的信号经所述前置放大电路7、所述二阶低通滤波电路6和所述高增益放大电路5进行信号调理，并经AD转换处理后，再由所述处理器单元1进一步分析处理，计算出流量工程量值，并在所述人机互动单元10中内置的显示屏上输出，同时由所述NB-IoT通讯模组2向远程云平台上传相关检测参数以及计算结果。

在本实施例中，所述NB-IoT通讯模组2是一种基于蜂窝的窄带物联网远程通讯低功耗模组, 采用型号为BC95的基于海思芯片平台开发的NB-IoT模组，所述NB-IoT通讯模组2采用物联网专有号段与远程云平台通讯连接和上传数据。

作为可选的一种实施方式，所述NB-IoT通讯模组2也可以是采用包括NB-IoT通讯制式在内的多模通讯模组。

在本实施例中，所述处理器单元1采用型号为STM32L476低功耗的ARM微处理器，所述处理器单元1内置有AD转换模块101。

在本实施例中，所述时序控制电路3由处理器单元1以PWM方式控制，产生低频矩形方波信号，输入所述励磁电路4。

使用时，所述处理器单元1内置有定时器，采用中断或其他方式产生一个PWM控制信号，用来控制所述励磁电路4产生的励磁电流，所述电磁流量传感器9采集回传的是低频正负交替微弱电压信号，而且附带有很多干扰信号，所述干扰信号与所述微弱电压信号同步进入所述前置放大电路7，经由所述二阶低通滤波电路6和所述高增益放大电路5进行信号滤波及放大处理，滤掉混入电路中的低频干扰、高频干扰以及励磁电路低频矩形方波在上升沿和下降沿产生的正交干扰等，将处理过的信号经所述AD转换模块101进行AD转换，并通过所述处理器单元1进一步进行数据分析计算，得到瞬时流量值，以及包括累积流量值在内的其他工程值。

所述人机互动单元10包括有按键电路和显示屏，测量及计算后得到瞬时流量值、累积流量值及其他工程值直接在所述显示屏上显示，并通过所述按键电路进行显示屏切换，观察不同的数据值；所述按键电路和所述显示屏还用于设置或修改计算相关的各种参数值。

在本实施例中，所述NB-IoT通讯模组2与远程云平台定期进行通讯连接，并上传包括所述瞬时流量值、所述累积流量值及所述其他工程值在内的数据信息。所述远程云平台上安装有数据管理系统，用于管理相关测量数据，并配有一手机专用APP，并与所述远程云平台连接，用于直观便捷地查看和管理数据。

在本实施例中，本实用新型通过采用使用低功耗的NB-IoT窄带物联网技术及采用低功耗的微处理器，采用合适电池供电，可以长时间使用，不用频繁更换电池；通过无线通讯替代传统的有线连接，没有复杂的安装和接线，使用便捷、简单，维护方便；减少硬件成本开支，无需再配备数据集中器或网关等远传设备；基于通信运营商的基站，信号覆盖面非常广，无线通讯距离可达数公里，不易受地理位置限制，监测数据直接远程上传至云平台；相对于现有技术，成本更低廉，实现方便，实用性更强。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例，只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，但并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型涵盖范围。

Claims (4)

1.一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计，其特征在于：包括一用于信号采集的电磁流量传感器（9）、一用于信号分析处理的处理器单元（1），以及与所述处理器单元（1）连接的NB-IoT通讯模组（2）、人机互动单元（10）、时序控制电路（3）、高增益放大电路（5）和供电电源（8）；

所述时序控制电路（3）与一励磁电路（4）连接，用于提供励磁电流至所述电磁流量传感器（9）；

所述电磁流量传感器（9）与一前置放大电路（7）连接；所述前置放大电路（7）与一二阶低通滤波电路（6）连接；所述二阶低通滤波电路（6）与所述高增益放大电路（5）连接；

所述供电电源（8）包括有电池、LDO电路及电源管理电路，分别为所述处理器单元（1）、所述NB-IoT通讯模组（2）、所述时序控制电路（3）、所述励磁电路（4）、所述高增益放大电路（5）、所述二阶低通滤波电路（6）、所述前置放大电路（7）、所述人机互动单元（10）以及所述电磁流量传感器（9）供电；

所述电磁流量传感器（9）采集的信号经所述前置放大电路（7）、所述二阶低通滤波电路（6）和所述高增益放大电路（5）进行信号调理，并经AD转换处理后，再由所述处理器单元（1）进一步分析处理，计算出流量工程量值，并在所述人机互动单元（10）中内置的显示屏上输出，同时由所述NB-IoT通讯模组（2）向远程云平台上传相关检测参数以及计算结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计，其特征在于：所述NB-IoT通讯模组（2）是一种基于蜂窝的窄带物联网远程通讯低功耗模组。

3.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计，其特征在于：所述处理器单元（1）采用低功耗的ARM微处理器，所述处理器单元（1）内置有AD转换模块（101）。

4.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网的智能远传电磁流量计，其特征在于：所述时序控制电路（3）由处理器单元（1）以PWM方式控制，产生低频矩形方波信号，输入所述励磁电路（4）。