CN207688952U - NB-IoT物联网水表系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种NB‑IoT物联网水表系统。包括：NB‑IoT物联网水表终端、NB‑IoT物联网基站和IoT物联网水表平台；NB‑IoT物联网水表终端通过光电直读机芯读取水表上显示的用水量信息并通过NB‑IoT物联网基站传输给NB‑IoT核心网；NB‑IoT物联网基站将统计的用水量数据和用水单位的身份信息通过IoT核心网传输给IoT物联网水表平台；IoT物联网水表平台通过IoT核心网将平台下发的控制指令、数据信息发给NB‑IoT物联网基站，通过互联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网行业应用。本实用新型采用NB‑IoT技术利用物联网水表终端通过光电直读机芯实现直接读取水表的“窗口值”，杜绝现有物联网水表采用累计脉冲换算的故障点，可实现水表的精确直读。

Description

NB-IoT物联网水表系统

技术领域

本实用新型涉及智能水表技术领域，尤其涉及一种NB-IoT物联网水表系统。

背景技术

目前，现有的水表大多采取人工抄表方式，存在人力成本和管理成本逐年上升，且人为误差风险。人工物业管理的水表，存在管理不当导致的计量不准确等问题，容易引发居民水费纠纷；抄表区域内的供水管网泄漏不易发现，存在水资源的浪费；短距无线RF远程抄表方式，存在远期网络维护的潜在困难，而使用公用频段又易受到干扰。

智能水表中嵌入无线芯片可以使其定期自动上报计量数据，无需人工抄表，这将极大地提升运营效率并降低成本。但由于水表的放置环境通常在壁橱等隐蔽环境，而且水表无法外接电源，目前，现有的无线技术在覆盖能力和功耗方面不能很好地满足水表通过无线自动上报数据的需求。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种NB-IoT物联网水表系统，以克服现有技术中的水表的缺点。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。

一种NB-IoT物联网水表系统，包括：NB-IoT物联网水表终端、NB-IoT物联网基站和IoT物联网水表平台；

所述的NB-IoT物联网水表终端，设置在各个用水单位的水管管路中，通过光电直读机芯读取水表上显示的用水量信息，通过NB-IoT物联网基站将用水单位的身份信息和用水量数据传输给NB-IoT核心网；

所述的NB-IoT物联网基站，与各个NB-IoT物联网水表终端进行连接，将各个NB-IoT物联网水表终端传输过来的用水单位的身份信息和用水量数据推送到IoT核心网，将统计的用水量数据和用水单位的身份信息通过IoT核心网传输给IoT物联网水表平台；

所述的IoT物联网水表平台，通过IoT核心网与各个NB-IoT物联网基站进行连接，根据存储的计费规则对用水量数据进行计费计算得到计费数据，通过IoT核心网将物联网行业应用下发的控制指令、数据信息下发给NB-IoT物联网基站，通过互联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网行业应用。

进一步地，所述的NB-IoT物联网水表终端包括：水量检测单元、通信控制单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元，所述水量检测单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元分别与通信控制单元相连；

所述的水量检测单元，一次性采集并存储所安装的用水单位的身份信息，按照设定的时间间隔主动通过光电直读机芯采集用水单位的用水量数据，将用水单位的身份信息和用水量数据传输给通信控制单元；

所述的通信控制单元，实现NB-IoT物联网水表终端在IoT核心网的接入，通过IoT核心网与NB-IoT物联网基站进行双向的数据和信令通信，接收并执行NB-IoT物联网基站下发的命令，向NB-IoT物联网基站上报用水量数据和用水单位的身份信息；

所述的显示单元，采用LCD液晶显示屏，向用户展示水表数据和水表状态信息。

进一步地，所述的通信控制单元包括MCU、与MCU通信连接的通信组件、阀门控制单元和电源控制回路；通信组件包括wifi单元和NB-IoT模组，所述Wifi单元和所述NB-IoT模组通过UART接口与所述MCU连接。

进一步地，所述的水量检测单元包括基表壳体组件和位于基表壳体组件内的光电直读机芯单元，所述光电直读机芯单元与MCU电连接；

所述MCU通过GPIO串口与阀门控制单元电连接，阀门控制单元与阀控执行器之间通过线缆连接；MCU与电源控制回路电连接，电源控制回路与电池之间通过线缆连接。

进一步地，所述的基表壳体组件中间设置有空腔，该空腔中设置带有机芯固定底座、密封圈、塑料上罩和下罩的光电直读机芯单元，该光电直读机芯单元包括水表机芯和光电传感器，水表机芯上设有水表字轮，水表字轮与光电传感器相对应；

所述水表字轮设于光发射装置和光接收装置中部，通信控制单元中的MCU采集水表字轮、光发射装置和光接收装置形成的光电信号并转化成数据。

进一步地，所述水表字轮、光发射装置和光接收装置构成4组工作单元，分别代表个位、十位、百位和千位，最大读数为9999；

所述水表字轮以从动进位齿为分界点被分为20等份，水表字轮上设有3个扇形通孔：第一扇形孔、第二扇形孔和第三扇形孔，3个扇形通孔的开口角度分别是水表字轮圆的1/20、1/5、1/4，所述水表字轮等角度开孔位置与等角度不开孔位置是中心对称的；

所述光发射装置由5个940nm红外发射二极管和发射电路组成，所述光接收装置由5个红外接收管和接收电路组成；

所述光电发射装置上的5个红外发射二极管与光电接收管构成光电采集开关，采集水表字轮上扇形开孔的变化，光电采集开关的布局方式为不对称式排布。

进一步地，所述水表字轮采用点对点式四位水表字轮，将每个水表字轮作为一个码盘，在不同水表字轮位置下，每组光电管有不同的导通状态，各种导通状态分别编译成相应的位置编码，再经译码读出水表数据。

进一步地，所述基表壳体组件内设有球阀，所述阀控执行器包括直流电机和两个微动开关，所述直流电机连接有齿轮减速机构，且齿轮减速机构的输出端与所述球阀连接；所述齿轮减速机构内设有与两个微动开关配合的触点；

所述水表内包含多个硅胶套，分别配设于光电直读机芯的出线口和电池的出线口；所述水表塑料壳体组件包括塑料上壳体和塑料下壳体，塑料上壳体和塑料下壳体之间通过扣合连接，且塑料上壳体与塑料下壳体之间的接口处装配有密封胶条；通信控制单元通过灌胶装配于塑料上壳体内；阀控执行器位于塑料下壳体内。

进一步地，所述唤醒开关单元包括唤醒开关和RTC时钟单元，唤醒开关和RTC时钟单元分别与所述MCU电连接；所述唤醒开关为背光触摸按键，且背光触摸按键位于所述水表塑料壳体组件上。

进一步地，所述IoT物联网水表平台包括物联网联接管理平台和物联网业务使能平台；

所述物联网联接管理平台实现开户、计费、实名认证和查询功能，物联网联接管理平台第一次接收到NB-IoT物联网基站传输过来的用水单位的身份信息和用水量数据后，将用水单位的身份信息在物联网联接管理平台中进行开户，根据存储的计费规则对用水量数据进行计费计算得到计费数据。将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据和计费规则关联存储在计费数据表中，通过IoT核心网将用水单位的身份信息、用水量数据和计费数据返回给NB-IoT物联网基站，通过物联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网业务使能平台；

物联网业务使能平台通过IoT平台的web页面对设备、应用的数据进行维护管理。

由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例采用运营商主导的广域低功耗NB-IoT技术，采用的物联网水表终端，通过光电直读机芯实现直接读取水表的“窗口值”，杜绝现有物联网水表采用累计脉冲换算的故障点，避免累计误差；且光电直读机芯与表内的计数器等装置没有机械接触，不受抖动影响而引起误差；抄表时瞬时读取数据，不受电磁干扰影响，可实现水表的精确直读，相对于现有的物联网水表的读数更直接，更准确。具备广覆盖，容量大，可靠性高的优势，特别适合城市范围内的水务终端连接。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表系统的网络体系架构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的结构图

图3为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的主视图

图4为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的俯视图

图5为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的左视图

图6为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的局部剖视图a

图7为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的局部剖视图b

图8为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的水表字轮计数盘示意图

图9为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的水表字轮和光电发射与接收装置的机构示意图

图10为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的水表字轮截面图

图11为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的红外发射二极管与红外接收管布局图。

【附图标记】

1.基表壳体组件，2.光电直读机芯单元，3.通信控制单元，4.阀控执行器，5.显示单元，6..塑料上壳体，7.塑料下壳体，8.塑料上下壳体密封胶条，9.球阀，10.表盖，11.唤醒开关单元，12.机芯出线硅胶套，13.防拆盖封帽，14.螺钉，15.电池，16.电池出线硅胶套，17.电池盖，18.密封胶圈,19.水表字轮计数盘，20.第一扇形孔，21.第二扇形孔，22.第三扇形孔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

物联网是以计算机科学为基础，包括网络、电子、射频、感应、无线、人工智能、条码、云计算、自动化、嵌入式等技术为一体的综合性技术及应用，可以让孤立的物品(冰箱、汽车、设备、家具、货品等等)接入网络世界，让它们之间能相互交流、鲜活起来。

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，基于蜂窝网络的窄带物联网)技术采用超窄带、重复传输、精简网络协议等设计，以牺牲一定速率、时延、移动性性能，获取面向LPWA(Low Power Wide Area，低功耗广域技术)物联网的承载能力。NB-IoT作为一种新的窄带蜂窝通信LPWA解决方案，将给物联网行业带来巨大的变革与创新。该解决方案具有诸多优势，具体体现为：超强覆盖--比GPRS覆盖增强20dB，拥有更强的穿透力和更广的覆盖范围；超低功率--10年电池寿命，采用DRX(Discontinuous Reception，非连续接收)以及PSM(Plower Save Mode，省电模式)等节能技术，使终端电池寿命更长，电池寿命可长达10年；超低成本--低价终端芯片，因为低速率、低功耗、低带宽，使芯片做的很小，而带来的低成本优势。同时NB-IoT模组的成本，还有供电、通讯运营成本都比其他无线装置便宜；超大连接--支持大规模连接，100K终端/200KHz小区。NB-IoT技术的六大主要应用场景恰恰是现有移动通信很难支持的场景，包括位置跟踪、环境监测、智能泊车、远程抄表、农业和畜牧业这些场景。市场研究公司Machina预测，NB-IoT未来将覆盖25％的物联网连接。

本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表系统的网络体系架构图如图1所示，包括NB-IoT物联网水表终端、NB-IoT物联网基站、IoT核心网、IoT物联网水表平台和各种物联网垂直行业应用。

所述的NB-IoT物联网水表终端，用于设置在各个用水单位的水管管路中，通过光电直读机芯读取水表上显示的用水量信息，通过NB-IoT物联网基站将用水单位的身份信息和用水量数据传输给NB-IoT核心网；

所述的NB-IoT物联网基站，用于与各个NB-IoT物联网水表终端进行连接，将各个NB-IoT物联网水表终端传输过来的用水单位的身份信息和用水量数据推送到IoT核心网，将统计的用水量数据和用水单位的身份信息通过IoT核心网传输给IoT物联网水表平台；

所述的IoT物联网水表平台，用于通过IoT核心网与各个NB-IoT物联网基站进行连接，根据存储的计费规则对用水量数据进行计费计算得到计费数据，通过IoT核心网将物联网行业应用下发的控制指令、数据信息下发给NB-IoT物联网基站，通过互联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网行业应用。

图2为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的结构图，图3为NB-IoT物联网水表终端的主视图，图4为NB-IoT物联网水表终端的俯视图，图5为NB-IoT物联网水表终端的左视图，图6为NB-IoT物联网水表终端的局部剖视图a，图7为NB-IoT物联网水表终端的局部剖视图b。NB-IoT物联网水表终端设置在各个用水单位的水管管路中，包括：水量检测单元、通信控制单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元、水表塑料壳体组件、密封胶条及硅胶套组件等零部件组成。通信控制单元实现NB-IoT物联网水表终端在IoT核心网的接入。

水量检测单元，用于一次性采集并存储所安装的用水单位的身份信息，按照设定的时间间隔主动采集用水单位的用水量数据，将用水单位的身份信息和用水量数据传输给通信控制单元；通信控制单元通过IoT核心网与NB-IoT物联网基站进行双向的数据和信令通信，接收并执行NB-IoT物联网基站下发的命令，向NB-IoT物联网基站上报用水量数据和用水单位的身份信息。

图8为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的水表字轮计数盘示意图，图9为水表字轮和光电发射与接收装置的机构示意图，图10为NB-IoT物联网水表终端的水表字轮截面图，图11为NB-IoT物联网水表终端的红外发射二极管与红外接收管布局图。水量检测单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元分别与通信控制单元相连；通信控制单元包括MCU(Microcontroller Unit；微控制单元)、与MCU通信连接的通信组件、阀门控制单元和电源控制回路；通信组件包括wifi单元和NB-IoT模组；水量检测单元包括基表壳体组件、位于基表壳体组件内的光电直读机芯单元，光电直读机芯单元与MCU电连接。

Wifi单元和NB-IoT模组通过UART接口与所述MCU连接。

MCU通过GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)串口与阀门控制单元电连接，阀门控制单元与阀控执行器之间通过线缆连接；MCU与电源控制回路电连接，电源控制回路与电池之间通过线缆连接。基表壳体组件中间空腔，安装带有机芯固定底座、密封圈、塑料上罩和下罩的光电直读机芯单元；光电直读机芯单元包括水表机芯和光电传感器，水表机芯上设有水表字轮，水表字轮与光发射装置、光接收装置相对应。

水表字轮设于光发射装置和光接收装置中部，光发射装置中包括红外发射二极管，光接收装置中包括红外接收管。通信控制单元中的MCU采集水表字轮、光发射装置和光接收装置形成的光电信号并转化成数据。水表字轮、光发射装置和光接收装置构成4组工作单元，分别代表个位、十位、百位和千位，最大读数为9999。

水表字轮以从动进位齿为分界点被分为20等份，水表字轮上设有3个扇形通孔：第一扇形孔、第二扇形孔和第三扇形孔，3个扇形通孔的开口角度分别是水表字轮圆的1/20、1/5、1/4，从结构上可以看出水表字轮等角度开孔位置与等角度不开孔位置是中心对称的，所以通过采集1/2水表字轮就可以推断出水表字轮显示区的值。

光发射装置由5个940nm红外发射二极管和发射电路组成，光接收装置由5个红外接收管和接收电路组成；

光电发射装置上的5个红外发射二极管与光电接收管构成光电采集开关，采集水表字轮上扇形开孔的变化。光电采集开关的布局方式为不对称式排布，而常规方式是对称式排布。对称式排布的光电采集开关的相互间的角度为36°夹脚，两边的两对相对板边夹脚为18°，从而五等分平分半圆。不对称式排布则是在对称式排布的基础上把第一个光电开关靠近板边的角度调整为9°，这样可以避免光电开关处在开孔扇形边沿时，读到不可确定的读数。

水表字轮随着用户用水而转动，传感器和感应器之间出现透空和隔断的情况，有的接收器接收到发射光，从而导通采集电路得到低电平；有的接收器没有接收到发射光，从而无法导通采集电路得到高电平，根据水表字轮位置的不同，得到低电平或者高电平的接收器对应会得到不同的5位编码。

当水表字轮转动时，水表字轮过光孔的角度产生变化，相应发光二极管发出的光线透过水表字轮照射到水表字轮另一侧的数量和位置随着发生变化。即在水表字轮处于0-9各个读数上，光线透过水表字轮的照射到的水表字轮另侧的数量及位置都不同，依据这个原理进行编码，再经译码读出水表的数据。机芯的水表字轮采用点对点式四位水表字轮，在不同水表字轮位置下，每组光电管有不同的导通状态，编译成相应的位置编码，即利用水表字轮刻度识别技术和光电原理，将每个水表字轮作为一个码盘，对表头码盘进行编码，将机械表内的编码变成水表读数，使读数更直接，更准确。

表1为本实用新型实施例提供的一种NB-IoT物联网水表终端的水表字轮密码规则表。

表1

显示单元采用LCD液晶显示屏，向用户展示必要的信息。液晶显示屏显示内容：余额不足、关阀、异常、累计水量、单价、剩余金额。

当液晶显示余额不足时应及时充值，如果因欠费造成关阀，充值后可按唤醒开关唤醒水表，使水表响应开阀命令，或等待24小时后水表自动响应开阀命令。

LCD液晶显示屏和中央处理单元(MCU)相连。

基表壳体组件内设有球阀；所述阀控执行器包括直流电机和两个微动开关，所述直流电机连接有齿轮减速机构，且齿轮减速机构的输出端与球阀连接；所述齿轮减速机构内设有与两个微动开关配合的触点。

电池采用锂亚硫酰氯电池，且电池的外部装配有电池盒体，电池盒体上密封扣合有电池盖。

唤醒开关单元包括唤醒开关和RTC(Real-Time Clock，实时时钟)时钟单元，唤醒开关和RTC时钟单元分别与所述MCU电连接；所述唤醒开关为背光触摸按键，且背光触摸按键位于所述水表塑料壳体组件上。

水表内包含多个硅胶套，分别配设于光电直读机芯的出线口和电池的出线口。

水表塑料壳体组件包括塑料上壳体和塑料下壳体，塑料上壳体和塑料下壳体之间通过扣合连接，且塑料上壳体与塑料下壳体之间的接口处装配有密封胶条；通信控制单元通过灌胶装配于塑料上壳体内；阀控执行器位于塑料下壳体内。

NB-IoT物联网基站是专网通信中组成蜂窝小区的基本单元，主要完成专网通信网和物联网水表终端之间的通信和管理功能，即必须在基站信号的覆盖范围内才能进行通信。基站不是孤立存在的，属于网络架构中的一部分，是连接专网通信网和物联网水表终端的桥梁。

NB-IoT物联网基站，用于通过IoT核心网与各个NB-IoT物联网水表终端进行通信，实现通道连接的功能，目前支持FDD-LTE网络部署。接收各个NB-IoT物联网水表上传过来的用水量数据和用水单位的身份信息，将用水量数据和用水单位的身份信息存储在用水量统计表中，对用水量统计表中存储的数据按照用水单位的身份信息进行统计和分析。NB-IoT物联网基站还通过IoT核心网与IoT物联网水表平台进行双向的数据和信令通信，将统计的用水量数据和用水单位的身份信息通过IoT核心网传输给IoT物联网水表平台，接收到IoT物联网水表平台传输过来的用水单位的身份信息、用水量数据对应的计费数据后，按照用水单位的身份信息将计费数据存储在用水量统计表中的对应位置。

NB-IoT物联网基站由机房、信号处理设备、室外的射频模块、收发信号的天线、GPS、各种传输线缆等组成。天线为单频850MHZ弹簧天线；连接NB-IoT物联网基站，采用UDP协议：

MCU(NB设备)—NB模块(物联网水表终端)--eNode—核心网—UDP服务器—手机终端。

IoT物联网水表平台，用于通过IoT核心网与NB-IoT物联网基站连接，通过物联网与各种物联网行业应用连接。主要包括物联网联接管理平台和物联网业务使能平台。

物联网联接管理平台实现开户、计费、实名认证和查询等功能，物联网联接管理平台第一次接收到NB-IoT物联网基站传输过来的用水单位的身份信息和用水量数据后，将用水单位的身份信息在物联网联接管理平台中进行开户，根据存储的计费规则对用水量数据进行计费计算得到计费数据。将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据和计费规则关联存储在计费数据表中，通过IoT核心网将用水单位的身份信息、用水量数据和计费数据返回给NB-IoT物联网基站，通过物联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网业务使能平台。

物联网业务使能平台通过IoT平台的web页面，可以对设备、应用的数据进行维护管理，IoT平台提供的报表功能可以减少应用服务器的开发量等，从而实现设备管理、用水量数据、计费数据的管理等功能。

物联网联接管理平台和物联网业务使能平台相对独立，技术相关性不大，可分别部署，也可配合使用。

IoT物联网水表平台采用NB-IoT低功耗广域通信技术，自主研制具有知识产权的基于边缘计算的智慧大数据水务系统，实现对物联网水表终端的流量信息实时采集、设备状态监测、控制指令下发等远程操作，再将采集到的水表数据和状态信息进行及时分析和处理，从而实现更为针对性、科学性的动态管理，提升水务智能抄表管理效率和服务水平。满足智能抄表的同时，还可拓展到智能管网、漏损监测、业务增值等智慧水务相关业务，帮助水务行业实现“互联网+”战略转型，共同推进新型水务管理的信息化建设，推动水务行业技术标准化、产业规模化，共同打造智慧水务的示范样板和行业标杆。推进网络规划及建设、信息化改造等工作，以加速水务行业“互联网+”转型；结合试点评估结果，探讨设备的智能管理，建立智慧水务应用模型、管理平台及数据库，实现智能化管理和实时监控。克服以下存在的不足：

综上所述，本实用新型实施例采用运营商主导的广域低功耗NB-IoT技术，采用的物联网水表终端通过光电直读机芯实现直接读取水表的“窗口值”，杜绝现有物联网水表采用累计脉冲换算的故障点，避免累计误差；且光电直读机芯与表内的计数器等装置没有机械接触，不受抖动影响而引起误差；抄表时瞬时读取数据，不受电磁干扰影响，可实现水表的精确直读，相对于现有的物联网水表的读数更直接，更准确。具备广覆盖，容量大，可靠性高的优势，特别适合城市范围内的水务终端连接。

本实用新型实施例能带来以下明显的经济价值：无需水务公司自己维护网络，节约网络维护费用；实行自动抄表，节约人工费用；优化表务管理，提出科学的水表更换建议、及时排查水表故障；优化供水管网探漏，减少偷水现象，直接提升营收利润。真正实现智能抄表管理，给智能水表行业带来实质性的行业推进。采用NB-IoT/WIFI多模无线通信方式，可无缝切换，相对于现有的物联网水表，其多模通信的方式即兼顾低功耗的需求，又保障通信的覆盖率和可靠性。

通过MCU和电源控制回路构成供电电源，实现水表在不同工作状态下的省电模式，从而达到低功耗、节能的目的；其MCU使得物联网水表的外围电路大大简化，降低成本的同时也提高了可靠性和低功耗性能。

通过唤醒开关单元采用唤醒开关和RTC时钟单元两种不同的唤醒源，实现用户通过唤醒开关实时操作物联网水表的工作状态，而RTC时钟单元则可定期唤醒MCU，以上报周期内的用水量。

提供的物联网水表内部整体布局采用流线型的美观设计，模块化设计，达到水表各零部件装配、拆卸和维修，简易方便、可行且配设有多个密封件，以保证整体的密封安全可靠。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种NB-IoT物联网水表系统，其特征在于，包括：NB-IoT物联网水表终端、NB-IoT物联网基站和IoT物联网水表平台；

所述的NB-IoT物联网水表终端，设置在各个用水单位的水管管路中，通过光电直读机芯读取水表上显示的用水量信息，通过NB-IoT物联网基站将用水单位的身份信息和用水量数据传输给NB-IoT核心网；

所述的NB-IoT物联网基站，与各个NB-IoT物联网水表终端进行连接，将各个NB-IoT物联网水表终端传输过来的用水单位的身份信息和用水量数据推送到IoT核心网，将统计的用水量数据和用水单位的身份信息通过IoT核心网传输给IoT物联网水表平台；

所述的IoT物联网水表平台，通过IoT核心网与各个NB-IoT物联网基站进行连接，通过IoT核心网将物联网行业应用下发的控制指令、数据信息下发给NB-IoT物联网基站，通过互联网将用水单位的身份信息、用水量数据、计费数据传输给物联网行业应用。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的NB-IoT物联网水表终端包括：水量检测单元、通信控制单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元，所述水量检测单元、显示单元、阀控执行器、电池以及唤醒开关单元分别与通信控制单元相连；

所述的水量检测单元，一次性采集并存储所安装的用水单位的身份信息，按照设定的时间间隔主动通过光电直读机芯采集用水单位的用水量数据，将用水单位的身份信息和用水量数据传输给通信控制单元；

所述的通信控制单元，实现NB-IoT物联网水表终端在IoT核心网的接入，通过IoT核心网与NB-IoT物联网基站进行双向的数据和信令通信，接收并执行NB-IoT物联网基站下发的命令，向NB-IoT物联网基站上报用水量数据和用水单位的身份信息；

所述的显示单元，采用LCD液晶显示屏，向用户展示水表数据和水表状态信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的通信控制单元包括MCU、与MCU通信连接的通信组件、阀门控制单元和电源控制回路；通信组件包括wifi单元和NB-IoT模组，所述Wifi单元和所述NB-IoT模组通过UART接口与所述MCU连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的水量检测单元包括基表壳体组件和位于基表壳体组件内的光电直读机芯单元，所述光电直读机芯单元与MCU电连接；

所述MCU通过GPIO串口与阀门控制单元电连接，阀门控制单元与阀控执行器之间通过线缆连接；MCU与电源控制回路电连接，电源控制回路与电池之间通过线缆连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的基表壳体组件中间设置有空腔，该空腔中设置带有机芯固定底座、密封圈、塑料上罩和下罩的光电直读机芯单元，该光电直读机芯单元包括水表机芯和光电传感器，水表机芯上设有水表字轮，水表字轮与光电传感器相对应；

所述水表字轮设于光发射装置和光接收装置中部，通信控制单元中的MCU采集水表字轮、光发射装置和光接收装置形成的光电信号并转化成数据。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述水表字轮、光发射装置和光接收装置构成4组工作单元，分别代表个位、十位、百位和千位，最大读数为9999；

所述水表字轮以从动进位齿为分界点被分为20等份，水表字轮上设有3个扇形通孔：第一扇形孔、第二扇形孔和第三扇形孔，3个扇形通孔的开口角度分别是水表字轮圆的1/20、1/5、1/4，所述水表字轮等角度开孔位置与等角度不开孔位置是中心对称的；

所述光发射装置由5个940nm红外发射二极管和发射电路组成，所述光接收装置由5个红外接收管和接收电路组成；

所述光电发射装置上的5个红外发射二极管与光电接收管构成光电采集开关，采集水表字轮上扇形开孔的变化，光电采集开关的布局方式为不对称式排布。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述水表字轮采用点对点式四位水表字轮，将每个水表字轮作为一个码盘，在不同水表字轮位置下，每组光电管有不同的导通状态，各种导通状态分别编译成相应的位置编码，再经译码读出水表数据。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述基表壳体组件内设有球阀，所述阀控执行器包括直流电机和两个微动开关，所述直流电机连接有齿轮减速机构，且齿轮减速机构的输出端与所述球阀连接；所述齿轮减速机构内设有与两个微动开关配合的触点；

所述水表内包含多个硅胶套，分别配设于光电直读机芯的出线口和电池的出线口；所述水表塑料壳体组件包括塑料上壳体和塑料下壳体，塑料上壳体和塑料下壳体之间通过扣合连接，且塑料上壳体与塑料下壳体之间的接口处装配有密封胶条；通信控制单元通过灌胶装配于塑料上壳体内；阀控执行器位于塑料下壳体内。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述唤醒开关单元包括唤醒开关和RTC时钟单元，唤醒开关和RTC时钟单元分别与所述MCU电连接；所述唤醒开关为背光触摸按键，且背光触摸按键位于所述水表塑料壳体组件上。