CN210533466U - 一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了涉及控制装置的一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置，解决了稳定性和可靠性较差的问题。其技术要点是：包括供电电源模块、电源导通开关、电源升压驱动电路、NB_IoT物联网智能水表控制系统和NB_IoT模块。在不需要上传数据时关闭了外部电路，减少外部电路自身的耗电量，同时又不影响NB_IoT模块休眠和唤醒，从而降低了升压输出端关闭时对NB_IoT模块的影响，提高控制装置稳定性和可靠性的效果，达到了稳定性和可靠性较高的优点。

Description

一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置

技术领域

本实用新型涉及控制装置，特别是一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置。

背景技术

在智能水表行业中，物联网智能水表根据通讯方式的不同可分为总线式水表和无线式水表，其中总线式水表是运用Mbus总线或RS485总线方式进行数据通讯，数据采集设备通过总线的方式将总线是水表采集数据传输至数据采集设备中，再通过GPRS技术，将采集到的智能仪表数据传输至服务器平台。

市场上的无线式水表主要是运用RF无线技术或物联网技术，而RF无线技术大多数采用433MHz电磁波频率、470MHz电磁波频率和LoRa无线技术等，运用RF无线技术的智能远传水表，通过RF无线技术将水表采集数据通过RF无线方式传输到数据采集设备，数据采集设备再通过GPRS技术将数据传送至服务器平台。

早期使用物联网技术的智能远传水表运用2G、3G、4G技术，直接将水表采集数据通过GPRS方式传输至服务器后台，由于智能远传水表运用2G、3G、4G技术，而此技术功耗较大。物联网技术的智能远传水表采用电池供电，而解决这种技术功耗问题，采用不需要上传数据时断电，在需要上传数据时候再供电传输的方式，此种方式又存在网络注册失败率高，导致智能远传水表上报数据失败。

随着技术的发展，在水表行业中将NB_IoT技术运用到水表中，出现了具有NB_IoT物联网智能水表控制系统的物联网智能水表，有效的解决了上述中2G、3G、4G技术所面临的功耗大和容易网络注册失败的问题。NB_IoT技术是具由低功耗和广覆盖的窄带物联网技术，NB_IoT设备具有广覆盖、多连接、低功耗等特点。NB_IoT技术提供改进的室内覆盖效果，在同样频段下，NB_IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力，此特点称之为广覆盖。

NB_IoT一个扇区能够支撑10万个连接，低延时敏感度、低设备成本、低设备功耗和较优的网络架构，此特点称之为多连接。NB_IoT终端模块的待机时长可长达10年，处于低功耗休眠状态，称之为低功耗特点。具由以上特点的NB_IoT技术应用到智能远传水表上，称这样的水表为NB_IoT物联网远传水表。

虽然运用此技术的NB_IoT物联网远传水表具有NB_IoT所具备的特性，却任然需要解决NB_IoT物联网远传水表主控单片机与NB_IoT模组的休眠唤醒控制，以及NB_IoT自身供电需求和电池供电电压及电池电量利用控制。上述问题不能妥善控制和处理，将影响NB_IoT物联网远传水表稳定性从而影响产品的使用和推广。故现有技术中存在的控制装置的稳定性和可靠性仍需改善的问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置，具有稳定性和可靠性较好的优点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置，包括供电电源模块、电源导通开关、电源升压驱动电路、NB_IoT物联网智能水表控制系统和NB_IoT模块，所述电源升压驱动电路与NB_IoT模块电性连接，所述NB_IoT物联网智能水表控制系统分别与电源升压驱动电路、NB_IoT模块通信地耦合和电源导通开关，所述供电电源模块分别与电源升压驱动电路、NB_IoT物联网智能水表控制系统和NB_IoT模块电性连接，所述电源导通开关串联于供电电源模块和NB_IoT模块之间。

作为本实用新型的进一步改进：所述电源升压驱动电路包括升压转换器和外部电路，所述升压转换器与供电电源模块电性连接，所述升压转换器与NB_IoT物联网智能水表控制系统通信地耦合，所述升压转换器设有升压输出端，所述外部电路两端分别与升压输出端和NB_IoT模块电性连接。

作为本实用新型的进一步改进：所述外部电路串联有第一肖特基二极管，所述第一肖特基二极管的输出端与NB_IoT模块电性连接。

作为本实用新型的进一步改进：所述供电电源模块串联有第二肖特基二极管，所述第二肖特基二极管的输出端与NB_IoT模块电性连接。

作为本实用新型的进一步改进：所述供电电源模块并联有超级电容。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

当需要上传数据时，NB_IoT物联网智能水表控制系统先向升压转换器发送升压控制指令，使升压转换器接通升压输出端，通过升压转换器将供电电源模块的输出电压升高后，通过外部电路输出至NB_IoT模块。NB_IoT物联网智能水表控制系统控制电源导通开关关闭，使对NB_IoT模块的供电符合NB_IoT模块的工作要求，从而使NB_IoT模块能够正常被唤醒和工作。然后NB_IoT物联网智能水表控制系统向NB_IoT模块发送唤醒指令，使NB_IoT模块被唤醒并工作，从而能通过NB_IoT模块进行数据的上传。

当不需要上传数据时，NB_IoT物联网智能水表控制系统向NB_IoT模块发送休眠指令，使NB_IoT模块进入休眠状态，起到降低耗电量的作用。NB_IoT物联网智能水表控制系统控制电源导通开关接通，并向升压转换器发送关闭控制指令，使升压转换器关闭升压输出端，通过供电电源模块直接给NB_IoT模块进行供电，进而在不需要上传数据时关闭了外部电路，减少外部电路自身的耗电量，同时又不影响NB_IoT模块休眠和唤醒，从而降低了升压输出端关闭时对NB_IoT模块的影响，提高控制装置稳定性和可靠性的效果，达到了稳定性和可靠性较高的优点。

附图说明

图1为本实施例的模块连接示意图；

图2为本实施例中电源升压驱动电路的电路图；

图3为本实施例中供电电源模块的电路图。

附图标记：11、供电电源模块；12、电源导通开关；13、电源升压驱动电路；14、NB_IoT物联网智能水表控制系统；15、NB_IoT模块。

具体实施方式

现结合附图说明与实施例对本实用新型进一步说明：

实施例：

一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置，如图1、图2和图3所示，包括供电电源模块11、电源导通开关12、电源升压驱动电路13、NB_IoT物联网智能水表控制系统14和NB_IoT模块15，电源升压驱动电路13与NB_IoT模块15电性连接，NB_IoT物联网智能水表控制系统14分别与电源升压驱动电路13、NB_IoT模块15通信地耦合和电源导通开关12，供电电源模块11分别与电源升压驱动电路13、NB_IoT物联网智能水表控制系统14和NB_IoT模块15电性连接，电源导通开关12串联于供电电源模块11和NB_IoT模块15之间。

电源升压驱动电路13包括升压转换器和外部电路，升压转换器与供电电源模块11电性连接，在本实施例中，升压转换器采用的型号为TPS61021A，升压转换器与NB_IoT物联网智能水表控制系统14通信地耦合，升压转换器设有升压输出端，外部电路两端分别与升压输出端和NB_IoT模块15电性连接。

外部电路串联有第一肖特基二极管，第一肖特基二极管的输出端与NB_IoT模块15电性连接。供电电源模块11串联有第二肖特基二极管，第二肖特基二极管的输出端与NB_IoT模块15电性连接。在本实施例中，第一肖特基二极管和第二肖特基二极管均采用型号为MBR0520的肖特基二极管。

供电电源模块11并联有超级电容。

NB_IoT模块15唤醒状态需要的供电电压为3.6V～4.2V，发送电流为200mA，接收电流为60mA，休眠电流低于10uA。供电电源模块11包括供电电池，供电电池的输出电压随输出电流的变化而变化，当输出电流增大时输出电压减小，输出电流减小时输出电压升高，输出电压为2.2V～3.6V。

本实施例具有以下优点：

初始状态，NB_IoT物联网智能水表控制系统14和NB_IoT模块15均处于休眠状态，升压输出端关闭，电源导通开关12接通。

当需要上传数据时，NB_IoT物联网智能水表控制系统14先向升压转换器发送升压控制指令，使升压转换器接通升压输出端，通过升压转换器将供电电源模块11的输出电压升高后，通过外部电路输出至NB_IoT模块15。NB_IoT物联网智能水表控制系统14控制电源导通开关12关闭，使对NB_IoT模块15的供电符合NB_IoT模块15的工作要求，从而使NB_IoT模块15能够正常被唤醒和工作。然后NB_IoT物联网智能水表控制系统14向NB_IoT模块15发送唤醒指令，使NB_IoT模块15被唤醒并工作，从而能通过NB_IoT模块15进行数据的上传。

当不需要上传数据时，NB_IoT物联网智能水表控制系统14向NB_IoT模块15发送休眠指令，使NB_IoT模块15进入休眠状态，起到降低耗电量的作用。NB_IoT物联网智能水表控制系统14控制电源导通开关12接通，并向升压转换器发送关闭控制指令，使升压转换器关闭升压输出端，通过供电电源模块11直接给NB_IoT模块15进行供电，由于NB_IoT模块15处于休眠状态时供电电池的输出电流较小，使得供电电池直接给处于休眠状态的NB_IoT模块15供电时电压较高，因此能够保证供电电源模块11能给处于休眠状态的NB_IoT模块15提供足够高的供电电压。在不需要上传数据时关闭了外部电路，减少外部电路自身的耗电量，同时又不影响NB_IoT模块15休眠和唤醒，从而降低了升压输出端关闭时对NB_IoT模块15的影响，提高控制装置稳定性和可靠性的效果，达到了稳定性和可靠性较高的优点。

使输入NB_IoT模块15的电流通过第一肖特基二极管和第二肖特基二极管，能起到提高NB_IoT模块15工作过程中的稳定性和可靠性的作用。

由于供电电源模块11后级的电源升压驱动电路13具有宽电压输入，最低输入电压为1.5V，输出电压为3.6V，电路电压变化时会使NB_IoT模块15的供电不稳定。通过超级电容与供电电源模块11并联，能有效缓解NB_IoT模块15供电的不稳定，起到提高稳定性和可靠性的作用。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本实用新型文件后，根据本实用新型的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本实用新型所保护的范围。

Claims (5)

1.一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置，其特征在于：包括供电电源模块(11)、电源导通开关(12)、电源升压驱动电路(13)、NB_IoT物联网智能水表控制系统(14)和NB_IoT模块(15)，所述电源升压驱动电路(13)与NB_IoT模块(15)电性连接，所述NB_IoT物联网智能水表控制系统(14)分别与电源升压驱动电路(13)、NB_IoT模块(15)通信地耦合和电源导通开关(12)，所述供电电源模块(11)分别与电源升压驱动电路(13)、NB_IoT物联网智能水表控制系统(14)和NB_IoT模块(15)电性连接，所述电源导通开关(12)串联于供电电源模块(11)和NB_IoT模块(15)之间。

2.根据权利要求1所述的一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置，其特征在于：所述电源升压驱动电路(13)包括升压转换器和外部电路，所述升压转换器与供电电源模块(11)电性连接，所述升压转换器与NB_IoT物联网智能水表控制系统(14)通信地耦合，所述升压转换器设有升压输出端，所述外部电路两端分别与升压输出端和NB_IoT模块(15)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置，其特征在于：所述外部电路串联有第一肖特基二极管，所述第一肖特基二极管的输出端与NB_IoT模块(15)电性连接。

4.根据权利要求2所述的一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置，其特征在于：所述外部电路串联有第二肖特基二极管，所述第二肖特基二极管的输出端与NB_IoT模块(15)电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种NB_IoT物联网低功耗智能水表的控制装置，其特征在于：所述供电电源模块(11)并联有超级电容。

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