CN209767583U - 一种基于无线电波自供电的物联网计量表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线电波自供电的物联网计量表，包括用于获取计量数据的计量表、读数采集模块、自供电模块、充电电池NB‑IOT通讯模块和控制阀，所述自供电模块用于收集RF信号能量、并将所述RF信号能量转换成直流电压为所述充电电池充电；所述充电电池用于存储自供电模块输出的直流电压，并为所述NB‑IOT通讯模块提供电能；所述读数采集模块用于读取计量表获取的计量数据、并将其输出至NB‑IOT通讯模块；所述NB‑IOT通讯模块用于根据所述计量数据控制控制阀的开合，并将所述计量数据输出至外部终端设备，通过自供电模块收集环境中无线电波的能量为物联网计量表提供电能，实现了物联网计量表的自供电功能。

Description

一种基于无线电波自供电的物联网计量表

技术领域

本实用新型涉及仪表技术领域，特别涉及一种基于无线电波自供电的物联网计量表。

背景技术

现实生活中使用的水表和燃气表等计量表，均采用传统的人工上门抄表，进而供水供气部门不得不配置大量的抄表员，造成人力资源的极大浪费。随着无线通信技术的发展，特别是物联网技术的不断进步，目前已经可以实现远程抄表，用技术替代人工，从而大大减少供水供气企业的管理成本。

物联网水表和燃气表特别是NB-IOT水表和燃气表，是在传统机械表基础上增加通讯模块来实现远程抄表等功能，因为其自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，受到广泛关注，正在成为主流应用技术。目前NB-IOT模块供电方式主要是采用大容量电池或超级电容方式，尽管NB-IOT模块功耗很低，但再大容量的电池寿命也不可能无限长，始终要面临电池更换的问题，电池更换将给企业带来极大的负担。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种基于无线电波自供电的物联网计量表，利用无线电波自供电技术通过收集环境中各种无线电波的能量，来取代大容量电池为物联网计量表提供电能，进而实现了物联网计量表的自供电功能。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种基于无线电波自供电的物联网计量表，包括用于获取计量数据的计量表、读数采集模块、自供电模块、充电电池、NB-IOT通讯模块和控制阀，所述自供电模块与充电电池连接，用于收集RF信号能量、并将所述RF信号能量转换成直流电压为所述充电电池充电；所述充电电池与NB-IOT通讯模块连接，用于存储自供电模块输出的直流电压，并为所述NB-IOT通讯模块提供电能；所述读数采集模块与计量表和NB-IOT通讯模块连接，用于读取计量表获取的计量数据、并将其输出至NB-IOT通讯模块；所述NB-IOT通讯模块与控制阀连接，用于根据所述计量数据控制控制阀的开合，并将所述计量数据输出至外部终端设备。

所述的基于无线电波自供电的物联网计量表中，所述NB-IOT通讯模块还用于根据所述计量数据计算费用信息，并将所述费用信息输出至外部终端。

所述的基于无线电波自供电的物联网计量表中，所述NB-IOT通讯模块还用于接收外部终端的缴费信息并根据所述缴费信息控制所述控制阀的开合。

所述的基于无线电波自供电的物联网计量表中，所述自供电模块包括第一天线和射频接收器，所述第一天线与射频接收器连接，用于收集RF信号能量、并将所述RF信号能量输出至射频接收器；所述射频接收器与所述充电电池连接，用于将所述RF信号能量转换成直流电压为所述充电电池充电。

所述的基于无线电波自供电的物联网计量表中，所述NB-IOT通讯模块包括控制单元、通讯单元和第二天线，所述控制单元与所述通讯单元连接，用于接收所述计量数据并根据所述计量数据计算费用信息后，将所述计量数据和费用信息输出至通讯单元，所述通讯单元通过第二天线将所述计量数据和费用信息输出至外部终端。

所述的基于无线电波自供电的物联网计量表中，所述通讯单元还用于通过第二天线获取外部终端的缴费信息，并将所述缴费信息输出至控制单元，所述控制单元根据所述缴费信息控制所述控制阀的开合。

所述的基于无线电波自供电的物联网计量表，还包括稳压模块，所述稳压模块与充电电池和通讯单元连接，用于将所述充电电池输出的供电电能进行稳压处理后输出至通讯单元。

所述的基于无线电波自供电的物联网计量表中，所述稳压模块包括稳压器、第一电容和第二电容，所述稳压器的第1脚连接充电电池和第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地，所述稳压器的第2脚连接通讯单元和第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地，所述稳压器的第3脚接地。

相较于现有技术，本实用新型提供的基于无线电波自供电的物联网计量表，包括用于获取计量数据的计量表、读数采集模块、自供电模块、充电电池NB-IOT通讯模块和控制阀，所述自供电模块与充电电池连接，用于收集RF信号能量、并将所述RF信号能量转换成直流电压为所述充电电池充电；所述充电电池与NB-IOT通讯模块连接，用于存储自供电模块输出的直流电压，并为所述NB-IOT通讯模块提供电能；所述读数采集模块与计量表和NB-IOT通讯模块连接，用于读取计量表获取的计量数据、并将其输出至NB-IOT通讯模块；所述NB-IOT通讯模块还与控制阀连接，用于根据所述计量数据控制控制阀的开合，并将所述计量数据输出至外部终端设备，并将所述计量数据输出至外部终端设备，通过自供电模块收集环境中无线电波的能量为物联网计量表提供电能，进而实现了物联网计量表的自供电功能。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于无线电波自供电的物联网计量表的结构示意图。

图2为本实用新型提供的基于无线电波自供电的物联网计量表的结构框图。

图3为本实用新型提供的基于无线电波自供电的物联网计量表的自供电模块与充电电池的结构框图。

图4为本实用新型提供的基于无线电波自供电的物联网计量表的NB-IOT通讯模块和稳压模块的结构框图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供基于无线电波自供电的物联网计量表，利用无线电波自供电技术通过收集环境中各种无线电波的能量，来取代大容量电池为物联网计量表提供电能，进而实现了物联网计量表的自供电功能。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1和图2，本实用新型提供的基于无线电波自供电的物联网计量表，包括用于获取计量数据的计量表10、用于安装计量表的计量柜1，具体地，所述计量柜1内设有封闭腔2和安装腔3，其中所述计量表10安装于封闭腔2中，所述的基于无线电波自供电的物联网计量表还包括设置于安装腔1中的读数采集模块20、自供电模块30、充电电池40、NB-IOT通讯模块50和控制阀60，所述自供电模块30与充电电池40连接，用于收集RF信号能量、并将所述RF信号能量转换成直流电压为所述充电电池40充电；所述充电电池40与NB-IOT通讯模块50连接，用于存储自供电模块30输出的直流电压，并为所述NB-IOT通讯模块50提供电能；所述读数采集模块20与计量表10和NB-IOT通讯模块50连接，用于读取计量表10获取的计量数据、并将其输出至NB-IOT通讯模块50；所述NB-IOT通讯模块50与控制阀60连接，用于根据所述计量数据控制控制阀60的开合，并将所述计量数据输出至外部终端设备。

本实用新型的基于无线电波自供电的物联网计量表利用无线电波子供电技术，即通过收集利用环境中的各种无线电波的能量，来取代大容量电池或超级电容之类的其他能源，实现物联网计量表的自供电。具体地，所述物联网计量表增设有自供电模块30，所述自供电模块30采集RF信号能量，并将采集的RF信号能量转换成直流电压为物联网计量表的充电电池40进行充电。优选地，所述充电电池40为锂电池或碱性电池，当然本实施例中，所述自供电模块30还能够为电容器进行充电。所述物联网计量表在使用过程中，由所述充电电池40为NB-IOT通讯模块50进行供电，而当所述充电电池40电量不足则由自供电模块30为所述充电电池40进行充电进而满足NB-IOT通讯模块50的用电要求，或在物联网计量表未使用时，则由所述充电电池40存储能量备用，由此实现了物联网计量表的自供电功能。

具体实施时，请一并参阅图3，所述自供电模块30包括第一天线RF1和射频接收器U1，所述第一天线RF1与射频接收器U1连接，用于收集RF信号能量、并将所述RF信号能量输出至射频接收器U1；所述射频接收器U1与所述充电电池40连接，用于将所述RF信号能量转换成直流电压为所述充电电池40充电，优选地，所述射频接收器U1的型号为P1110，当然在其他实施例中，也可采用其他具有相同功能的射频接收器U1，本实用新型对此不作限定。

所述第一天线RF1采集环境中的RF信号能量，通过射频接收器U1的RF_IN端输入，经所述射频接收器U1转换成直流电压后，从射频接收器U1的Vout端输出至充电电池40，为所述充电电池40充电；其中，所述射频接收器U1可支持直接给锂电池、碱性电池和电容器充电，且所述射频接收器U1的Vout端最大可输出4.2V的电压，以满足NB-IOT通讯模块50的通讯要求，进而实现物联网计量表的自供电功能。

进一步地，当所述物联网计量表在正常使用时，由所述计量表10获取计量数据；优选地，本实施例中所述的计量表10为燃气计量表，在其他实施例中也可以采用其他的类型的计量表，本实用新型对此不做限定；即当所述燃气计量表进入工作状态之后，获取计量数据即燃气使用量，只有由读数采集模块20读取燃气使用量，并将其输出NB-IOT通讯模块50，之后再由NB-IOT通讯模块50经所述燃气使用量发送至外部终端，以便于用户实时了解自己的燃气使用情况，避免断气造成用气困难。与此同时，所述NB-IOT通讯模块50还会根据所述燃气使用量的控制控制阀60的开合，即当所述燃气使用量达到一定数值时控制控制阀60关闭。

进一步地，请继续参阅图2，所述NB-IOT通讯模块50还用于根据所述计量数据计算费用信息，并将所述费用信息输出至外部终端，所述NB-IOT通讯模块50根据获取的燃气使用量计算出燃气使用费，并将燃气使用费发送至外部终端，即发送至燃气公司或者用户，燃气公司记录并存储这些燃气费用，用于后期数据分析，同时也便于用户及时了解自己的燃气使用情况，及时购置燃气。

进一步地，所述NB-IOT通讯模块50还用于接收外部终端的缴费信息并根据所述缴费信息控制所述控制阀60的开合，所述NB-IOT通讯模块50会接收外部终端反馈的缴费信息，进而根据用户的缴费信息控制控制阀60开启，而在用户的燃气预购量不足时，所述NB-IOT通讯模块50还会向外部终端发送燃气不足的信息，若用户未能及时缴存费用，所述NB-IOT通讯模块50将控制控制阀60关闭，进而实现对燃气计量表的智能化控制。

更进一步地，请一并参阅图4，所述NB-IOT通讯模块50包括控制单元51、通讯单元52、第二天线RF2和存储器53，所述控制单元51与所述通讯单元52连接，用于接收所述计量数据并根据所述计量数据计算费用信息后，将所述计量数据和费用信息输出至通讯单元52，所述通讯单元52通过第二天线RF2将所述计量数据和费用信息输出至外部终端，所述存储器53用于存储控制单元51获取的计量数据，优选地，所述控制单元51包括微控制器，所述微控制器的型号为HC32L130F8UA，当然在其他实施例中，也可采用其他具有相同功能的微控制器，本实用新型对此不作限定。

所述控制单元51在接收到燃气读数采集模块20的燃气使用量之后，将所述燃气使用量输出至通讯单元52，所述通讯单元52再通过第二天线RF2将所述燃气使用量发送至外部终端，此外所述控制单元51还根据所述燃气使用量计算出燃气使用费，并将费用信息输出至通讯单元52，由通讯单元52通过第二天线RF2将所述费用信息发送至外部终端，进而使得用户能够实时了解燃气的使用情况；优选地，所述通讯单元52包括通讯芯片，所述通讯芯片的型号为ZK-16；所述读数采集模块20包括光电采集器也即光电直读表，将采集的燃气表使用量的数据发送至控制单元51，以便于后续对燃气计量表工作的灵活控制。

更进一步地，所述通讯单元52还用于通过第二天线RF2获取外部终端的缴费信息，并将所述缴费信息输出至控制单元51，所述控制单元51根据所述缴费信息控制所述控制阀60的开合，即所述N控制单元51会接收外部终端反馈的缴费信息，进而根据用户的缴费信息控制控制阀60开启，进而实现对燃气计量表的智能化控制；优选地，所述通讯单元52还连接一SIM卡80，所述SIM卡80兼容外接移动、电信和小卡三种类型。

更进一步地，所述物联网计量表还包括稳压模块70，所述稳压模块70与充电电池40和通讯单元52连接，用于将所述充电电池40输出的供电电能进行稳压处理后输出至通讯单元52，所述自供电模块30为所述充电电池40充电之后，所述充电电池40一路通过稳压模块70给通讯单元52供电，另一路直接用于为微控制器进行充电，进而保证通讯单元52和微控制器稳定有效的工作。

优选地，所述稳压模块70包括稳压器U2、第一电容C1和第二电容C2，所述稳压器U2的第1脚连接充电电池40和第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端接地，所述稳压器U2的第2脚连接通讯单元52和第二电容C2的一端，所述第二电容C2的另一端接地，所述稳压器U2的第3脚接地，通过第一电容C1和第二电容C2的滤波处理使得充电电池40输出稳定有效的供电电能，保证通讯单元52和微控制器的稳定有效的工作；优选地，所述稳压器U1的型号为LM7812，当然也可选用其他具有相同功能的稳压器U1，本实用新型对此不作限定。

综上所述，本实用新型提供的基于无线电波自供电的物联网计量表，包括用于获取计量数据的计量表、读数采集模块、自供电模块、充电电池NB-IOT通讯模块和控制阀，所述自供电模块用于收集RF信号能量、并将所述RF信号能量转换成直流电压为所述充电电池充电；所述充电电池用于存储自供电模块输出的直流电压，并为所述NB-IOT通讯模块提供电能；所述读数采集模块用于读取计量表获取的计量数据、并将其输出至NB-IOT通讯模块；所述NB-IOT通讯模块用于根据所述计量数据控制控制阀的开合，并将所述计量数据输出至外部终端设备，通过自供电模块收集环境中无线电波的能量为物联网计量表提供电能，实现了物联网计量表的自供电功能。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于无线电波自供电的物联网计量表，包括用于获取计量数据的计量表，其特征在于，还包括读数采集模块、自供电模块、充电电池、NB-IOT通讯模块和控制阀，所述自供电模块与充电电池连接，用于收集RF信号能量、并将所述RF信号能量转换成直流电压为所述充电电池充电；所述充电电池与NB-IOT通讯模块连接，用于存储自供电模块输出的直流电压，并为所述NB-IOT通讯模块提供电能；所述读数采集模块与计量表和NB-IOT通讯模块连接，用于读取计量表获取的计量数据、并将其输出至NB-IOT通讯模块；所述NB-IOT通讯模块与控制阀连接，用于根据所述计量数据控制控制阀的开合，并将所述计量数据输出至外部终端设备。

2.根据权利要求1所述的基于无线电波自供电的物联网计量表，其特征在于，所述NB-IOT通讯模块还用于根据所述计量数据计算费用信息，并将所述费用信息输出至外部终端。

3.根据权利要求2所述的基于无线电波自供电的物联网计量表，其特征在于，所述NB-IOT通讯模块还用于接收外部终端的缴费信息并根据所述缴费信息控制所述控制阀的开合。

4.根据权利要求3所述的基于无线电波自供电的物联网计量表，其特征在于，所述自供电模块包括第一天线和射频接收器，所述第一天线与射频接收器连接，用于收集RF信号能量、并将所述RF信号能量输出至射频接收器；所述射频接收器与所述充电电池连接，用于将所述RF信号能量转换成直流电压为所述充电电池充电。

5.根据权利要求4所述的基于无线电波自供电的物联网计量表，其特征在于，所述NB-IOT通讯模块包括控制单元、通讯单元和第二天线，所述控制单元与所述通讯单元连接，用于接收所述计量数据并根据所述计量数据计算费用信息后，将所述计量数据和费用信息输出至通讯单元，所述通讯单元通过第二天线将所述计量数据和费用信息输出至外部终端。

6.根据权利要求5所述的基于无线电波自供电的物联网计量表，其特征在于，所述通讯单元还用于通过第二天线获取外部终端的缴费信息，并将所述缴费信息输出至控制单元，所述控制单元根据所述缴费信息控制所述控制阀的开合。

7.根据权利要求5或6所述的基于无线电波自供电的物联网计量表，其特征在于，还包括稳压模块，所述稳压模块与充电电池和通讯单元连接，用于将所述充电电池输出的供电电能进行稳压处理后输出至通讯单元。

8.根据权利要求7所述的基于无线电波自供电的物联网计量表，其特征在于，所述稳压模块包括稳压器、第一电容和第二电容，所述稳压器的第1脚连接充电电池和第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地，所述稳压器的第2脚连接通讯单元和第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地，所述稳压器的第3脚接地。