CN209310863U - 一种基于NB-IoT的燃气表系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于NB‑IoT的燃气表系统，本申请的燃气表系统对于LoRa、Zeebig等其他通讯技术的燃气表，稳定性更好，价格也更低，更能适应市场需求；通过对NB‑IoT通讯模块的供电功率的控制，保证了数据传输的稳定性；所述电源管理模块还为采样模块、时钟模块和燃气表主控制模块供电；保证了对模块间的供电的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网膜式燃气表技术领域，具体涉及一种基于NB-IoT的燃气表系统。
背景技术
目前物联网膜式燃气表采用2G通信，虽然能够满足物联网通讯，但是其联网时间长，功耗高。传统机械天然气表表现已逐渐趋于淘汰，智能天然气表是现在的主流产品，其中物联网天然气表最具前景。磁传感器就是把磁场、电流、应力应变、温度、光等引起敏感元件磁性能的变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的传感器。磁传感器在工业领域应用很多，还呈快速增长的趋势。
磁传感器分为三类：指南针、磁场感应器、位置传感器。指南针：地球会产生磁场，如果你能测地球表面磁场就可以做指南针。电流传感器：电流传感器也是磁场传感器。电流传感器可以用在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等。位置传感器：如果一个磁体和磁传感器相互之间有位置变化，这个位置变化是线性的就是线性传感器，如果转动的就是转动传感器。
现有的燃气表存在功耗高、内部电压供电不稳定的问题。
实用新型内容
针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种基于NB-IoT的燃气表系统，解决了基于NB-IoT的燃气表功耗问题和内部供电稳定性的问题。为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种基于NB-IoT的燃气表系统，包括燃气表主控制模块，燃气表主控制模块上连接有阀门控制模块、采样模块、NB-IoT通讯模块、电源管理模块和时钟模块；NB-IoT通讯模块还连接有SIM接口电路，所述电源管理模块为NB-IoT通讯模块、采样模块、时钟模块和燃气表主控制模块供电；采样模块包括霍尔传感器和磁传感器，所述燃气表主控制模块用于控制所述控制电源管理模块对NB-IoT通讯模块的供电功率。
进一步的，所述NB-IoT通讯模块连接有运营商服务器，运营商服务器连接有信息智能终端。
进一步的，信息智能终端为手机。
进一步的，燃气表主控制模块采用芯片U3，芯片U3的型号为PIC16LF1947-I/PT。
进一步的，电源管理模块包括电池组P1、晶体管Q2和晶体管Q6；电池组P1的正向输出端串联二极管D6后连接于所述晶体管Q2的发射极，晶体管Q2的发射极与基极之间串联有阻R5，晶体管Q2的发射极还通过串联第一接地电容组后接地，晶体管Q2的集电极通过第二接地电容组后接地，晶体管Q2的集电极作为NB-IoT通讯模块的供电端；所述晶体管Q2的基极连接晶体管Q6的集电极，晶体管Q6的发射极接地，晶体管Q6的基极与地之间串联有电阻R12,晶体管Q6的基极还通过电阻R10连接于燃气表主控制模块的控制端。
进一步的，电源管理模块还包括稳压芯片U1和稳压芯片U2，稳压芯片U1的输入端连接于所述晶体管Q2的发射极，稳压芯片U1的输出端连接稳压芯片U2的输入端，稳压芯片U2的输出端连接于时钟模块的电源输入端，稳压芯片U1的输出端连接于所述燃气表主控制模块的电源端和采样模块的电源端。
进一步的，所时钟模块包括时钟芯片U4，钟芯片U4连接有串行存储器U6和晶振X1；时钟芯片U4的时钟输出端连接于燃气表主控制模块的时钟接口；所述时钟芯片U4的电源端还连接通过二极管D7连接有电池P7，电池P7的阳极连接于所述所述电池P7的正向端，电池P7的正向端还通过第二采样电阻连接于所述燃气表主控制模块。
进一步的，磁传感器型号为TMR1302，磁传感器的电源端连接于所述电源管理模块的输出端。
进一步的，所述阀门控制模块包括两级对称式放大电路驱动电路，两级对称式放大电路驱动电路的信号端连接于所述燃气表主控制模块，两级对称式放大电路驱动电路的输出端连接有阀门。
进一步的，所述燃气表主控制模块上还连接有显示装置P4。
相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
1.本申请的燃气表系统对于LoRa、Zeebig等其他通讯技术的燃气表，稳定性更好，价格也更低，更能适应市场需求；通过对NB-IoT通讯模块的供电功率的控制，保证了数据传输的稳定性；所述电源管理模块还为采样模块、时钟模块和燃气表主控制模块供电；保证了对模块间的供电的稳定性。
2.TMR1302通过内部电压稳压器来提供温度补偿电源，并允许宽的工作电压范围。TMR1302以低工作电压、微安级的供电电流、高响应频率、宽的工作温度范围成为众多低功耗、高性能应用的理想选择，保证系统采集的数据的稳定性。
3.电源管理模块包括电池组P1、晶体管Q2和晶体管Q6；电池组P1的正向输出端串联二极管D6后连接于所述晶体管Q2的发射极，晶体管Q2的发射极与基极之间串联有阻R5，晶体管Q2的发射极还通过串联第一接地电容组后接地，晶体管Q2的集电极通过第二接地电容组后接地，晶体管Q2的集电极作为NB-IoT通讯模块的供电端；所述晶体管Q2的基极连接晶体管Q6的集电极，晶体管Q6的发射极接地，晶体管Q6的基极与地之间串联有电阻R12,晶体管Q6的基极还通过电阻R10连接于燃气表主控制模块的控制端。燃气表主控制模块通过对电池P1正向端的电压采集，保证了采集电压信号的准确性，第一接地电容组和第二接地电容组，起了稳定电压和采样信号的作用。
电源管理模块还包括稳压芯片U1和稳压芯片U2，对采样模块、时钟模块和燃气表主控制模块供电模块分散进行供电，保证了供电功率的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图；
图2为网络框图；
图3为电源管理模块电路；
图4为NB-IoT通讯模块电路图；
图5为SIM接口电路；
图6为时钟模块电路；
图7为称式放大电路驱动电路。
具体实施方式
现结合附图对方案做进一步的说明。
实施列1
如图1-7所示：一种基于NB-IoT的燃气表系统，包括燃气表主控制模块，燃气表主控制模块上连接有阀门控制模块、采样模块、NB-IoT通讯模块、电源管理模块和时钟模块；NB-IoT通讯模块还连接有SIM接口电路，所述电源管理模块为NB-IoT通讯模块、采样模块、时钟模块和燃气表主控制模块供电；采样模块包括霍尔传感器和磁传感器，所述燃气表主控制模块用于控制所述控制电源管理模块对NB-IoT通讯模块的供电功率。所述NB-IoT通讯模块连接有运营商服务器，运营商服务器连接有信息智能终端。信息智能终端为手机。SIM接口电路的VREG SIM端、SIM RST端和SIMCLK端依次连接于NB-IoT通讯模块的USIM-VDD端、USIM-RST端和USIM-CLK端；SIM接口电路的数据SIM DATA端连接于NB-IoT通讯模块USIM-DATA端。
采用NB-IoT通讯的优点包括以下四点。
(1)强链接
在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。举例来说，受限于带宽，运营商给家庭中每个路由器仅开放8-16个接入口，而一个家庭中往往有多部手机、笔记本、平板电脑，未来要想实现全屋智能、上百种传感设备需要联网就成了一个棘手的难题。而NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。
(2)高覆盖
NB-IoT室内覆盖能力强，比LTE提升20dB增益，相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。以井盖监测为例，过去GPRS的方式需要伸出一根天线，车辆来往极易损坏，而NB-IoT只要部署得当，就可以很好的解决这一难题。
(3)低功耗
低功耗特性是物联网应用一项重要指标，特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合，如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备，它们不可能像智能手机一天一充电，长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。
(4)低成本
与LoRa相比，NB-IoT无需重新建网，射频和天线基本上都是复用的。以中国移动为例，900MHZ里面有一个比较宽的频带，只需要清出来一部分2G的频段，就可以直接进行LTE和NB-IoT的同时部署。低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势。
气表主控制模块采用芯片U3，芯片U3的型号为PIC16LF1947-I/PT。电源管理模块包括电池组P1、晶体管Q2和晶体管Q6；电池组P1的正向输出端串联二极管D6后连接于所述晶体管Q2的发射极，晶体管Q2的发射极与基极之间串联有阻R5，晶体管Q2的发射极还通过串联第一接地电容组后接地，晶体管Q2的集电极通过第二接地电容组后接地，晶体管Q2的集电极作为NB-IoT通讯模块的供电端；所述晶体管Q2的基极连接晶体管Q6的集电极，晶体管Q6的发射极接地，晶体管Q6的基极与地之间串联有电阻R12,晶体管Q6的基极还通过电阻R10连接于燃气表主控制模块的控制端。第一接地电容组包括并联的电容C37和电容C6；第二接地电容组包括并联电容C38和电容C3。这本设计通过气表主控制模块控制晶体管Q6的基极的导通电流的大小，从而控制了晶体管Q2的导通功率。
电源管理模块还包括稳压芯片U1和稳压芯片U2，稳压芯片U1的输入端连接于所述晶体管Q2的发射极，稳压芯片U1的输出端连接稳压芯片U2的输入端，稳压芯片U2的输出端连接于时钟模块的电源输入端，稳压芯片U1的输出端连接于所述燃气表主控制模块的电源端和采样模块的电源端。
所时钟模块包括时钟芯片U4，钟芯片U4连接有串行存储器U6和晶振X1；时钟芯片U4的时钟输出端连接于燃气表主控制模块的时钟接口；所述时钟芯片U4的电源端还连接通过二极管D7连接有电池P7，电池P7的阳极连接于所述所述电池P7的正向端，电池P7的正向端还通过第二采样电阻连接于所述燃气表主控制模块。采样电阻和第二采样电阻包括两个串联的第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻之间采集电压信号，第一电阻连接采样点，第二电阻接地。第一电阻和第二电阻的阻止根据具体的设置电压确定。
霍尔传感器或者磁传感器型号为TMR1302，磁传感器的电源端连接于所述电源管理模块的输出端。
所述阀门控制模块包括两级对称式放大电路驱动电路，两级对称式放大电路驱动电路的信号端连接于所述燃气表主控制模块，两级对称式放大电路驱动电路的输出端连接有阀门。所述燃气表主控制模块上还连接有显示装置P4。显示装置P4的新型号为JRD50053。
实施例2
在实施例的基础上，如图7所示两级对称式放大电路驱动电路包括晶体管Q7、晶体管Q4、晶体管Q8、晶体管Q3、晶体管Q5和晶体管Q3，晶体管Q7和晶体管Q5分别形成第一级放大，晶体管Q4和晶体管Q8，以及晶体管Q3和晶体管Q3分别对应形成第二级放大。J1为两级对称式放大电路驱动电路的输出端，J1输出端两端还反馈电压输出给所述燃气表主控制模块，保证输出端反馈型号的可靠性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，包括燃气表主控制模块，燃气表主控制模块上连接有阀门控制模块、采样模块、NB-IoT通讯模块、电源管理模块和时钟模块；NB-IoT通讯模块还连接有SIM接口电路，所述电源管理模块为NB-IoT通讯模块、采样模块、时钟模块和燃气表主控制模块供电；采样模块包括霍尔传感器和磁传感器，所述燃气表主控制模块用于控制所述电源管理模块对NB-IoT通讯模块的供电功率。
2.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，所述NB-IoT通讯模块连接有运营商服务器，运营商服务器连接有信息智能终端。
3.如权利要求2所述的一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，信息智能终端为手机。
4.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，燃气表主控制模块采用芯片U3，芯片U3的型号为PIC16LF1947-I/PT。
5.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，电源管理模块包括电池组P1、晶体管Q2和晶体管Q6；电池组P1的正向输出端串联二极管D6后连接于所述晶体管Q2的发射极，晶体管Q2的发射极与基极之间串联有电阻R5，晶体管Q2的发射极还通过串联第一接地电容组后接地，晶体管Q2的集电极通过第二接地电容组后接地，晶体管Q2的集电极作为NB-IoT通讯模块的供电端；所述晶体管Q2的基极连接晶体管Q6的集电极，晶体管Q6的发射极接地，晶体管Q6的基极与地之间串联有电阻R12,晶体管Q6的基极还通过电阻R10连接于燃气表主控制模块的控制端。
6.如权利要求5所述的一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，电源管理模块还包括稳压芯片U1和稳压芯片U2，稳压芯片U1的输入端连接于所述晶体管Q2的发射极，稳压芯片U1的输出端连接稳压芯片U2的输入端，稳压芯片U2的输出端连接于时钟模块的电源输入端，稳压芯片U1的输出端连接于所述燃气表主控制模块的电源端和采样模块的电源端。
7.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，所时钟模块包括时钟芯片U4，时钟芯片U4连接有串行存储器U6和晶振X1；时钟芯片U4的时钟输出端连接于燃气表主控制模块的时钟接口；所述时钟芯片U4的电源端还通过二极管D7连接有电池P7，电池P7的阳极连接于所述电池P7的正向端，电池P7的正向端还通过第二采样电阻连接于所述燃气表主控制模块。
8.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，磁传感器型号为TMR1302，磁传感器的电源端连接于所述电源管理模块的输出端。
9.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，所述阀门控制模块包括两级对称式放大电路驱动电路，两级对称式放大电路驱动电路的信号端连接于所述燃气表主控制模块，两级对称式放大电路驱动电路的输出端连接有阀门。
10.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的燃气表系统，其特征在于，所述燃气表主控制模块上还连接有显示装置P4。
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| CN201822139892.XU CN209310863U (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 一种基于NB-IoT的燃气表系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109708713A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-05-03 | 重庆前卫克罗姆表业有限责任公司 | 一种基于NB-IoT的流量计系统 |
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- 2018-12-19 CN CN201822139892.XU patent/CN209310863U/zh active Active
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| CN109708713A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-05-03 | 重庆前卫克罗姆表业有限责任公司 | 一种基于NB-IoT的流量计系统 |
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