CN210981384U

CN210981384U - 一种基于NB-IoT的流量仪表

Info

Publication number: CN210981384U
Application number: CN202020015318.8U
Authority: CN
Inventors: 杜庆秀; 李玉松
Original assignee: Shandong Hui Ze Instrument Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Hui Ze Instrument Technology Co ltd
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2030-01-06

Abstract

本实用新型提供的基于NB‑IoT的流量仪表包括水表表体、测量管道、流量传感器、单片机、NB‑IoT模块以及活动天线，其中所述水表表体上设置所述测量管道所述测量管道内设置所述流量传感器，所述流量传感器连接设置于所述水表表体内的所述单片机，所述单片机连接所NB‑IoT模块，所述NB‑IoT模块连接所述活动天线。所述活动天线上的天线能够随转动座转动，能够随球座摆动，已实现所述天线朝向的调整。本实用新型提供的基于NB‑IoT的流量仪表利用调节所述第一调节阀和所述第二调节阀，控制流水来控制所述天线转动，实现天线转动的自动控制使得天线发出的信号能够被很好的接收；过程中充分利用了水流的动力来使得所述天线转动，保证低功耗。

Description

一种基于NB-IoT的流量仪表

技术领域

本实用新型涉及流量器材领域，尤其涉及一种基于NB-IoT的流量仪表。

背景技术

窄带物联网（narrow band internet of things，NB-IoT）作为一种物联网领域一个新兴的技术，在成本、覆盖、连接和功耗方面都做到了极致（成本非常低，覆盖非常广，连接量超多，且功耗非常低，使用年限长达10年左右）。

对于水表这种要求深度覆盖，成本和功耗都超低，有海量的连接，但对时延不敏感（秒级）来说，窄带物联网（narrow band internet of things，NB-IoT）是非常有效的联网手段，但是目前应用过程中，存在以下问题，有的水表安装的位置往往信号屏蔽较为严重，水表安装后，水表内的NB-IoT的天线位置朝向固定，天线发出的信号与eNodeB位置相错的话，eNodeB很难接收到水表发出的信号，导致水表往往无法联网并通过网络传递数据，需要人工来进行抄表，增加了运营的成本。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于NB-IoT的流量仪表。

本实用新型提供一种基于NB-IoT的流量仪表，包括水表表体，其中，

所述水表表体上设置测量管道，所述测量管道内设置流量传感器，所述流量传感器电性连接单片机，所述单片机设置于所述水表表体内，所述单片机包括控制模块、电源模块和存储模块；所述单片机电性连接显示器，所述显示器设置于所述水表表体外，所述单片机电性连接NB-IoT模块，所述NB-IoT模块连接有活动天线；

所述活动天线包括转动座，所述转动座呈圆柱形，所述转动座转动连接于圆筒形的底座上，所述转动座的侧壁固定有活塞板，所述底座相对所述转动座的内壁环绕设置有容纳腔，所述容纳腔内设置有分隔板，所述分隔板的两侧设置通水口A和通水口B，所述活塞板延伸至所述容纳腔内，所述通水口A和所述通水口B连接于第一调节阀，所述第一调节阀通过管道连接于所述测量管道；

所述转动座上转动连接球座，所述球座上固定有天线，所述球座上设置弧形的齿条，所述齿条齿接于齿轮，所述齿轮转动连接于所述转动座的底部，所述转动座的底部转动连接有蜗杆，所述齿轮齿接所述蜗杆，所述蜗杆的一端设置有叶轮，所述叶轮设置于水室中，所述水室的两端设置通水管A和通水管B，所述通水管A和通水管B连接于第二调节阀，所述第二调节阀通过管道连通于所述测量管道；所述第一调节阀和所述第二调节阀电性连接于所述单片机。

优选的，所述水表表体上铰接有遮盖所述显示器的盖板，所述盖板与所述水表表体的铰接处设置有激活关闭所述显示器的开关。

优选的，所述电源模块包括电源和电源监测电路，所述电源对外供电，所述电源监测电路电性连接所述电源以监测所述电源电量，所述电源监测电路电性连接所述控制模块。

优选的，所述NB-IoT模块包括NB调制解调器，所述NB调制解调器上设置无线传输接口，所述无线传输接口连接所述天线，所述NB调制解调器数据连接所述存储模块，所述NB调制解调器上设置用于插接sim卡的SIM装置。

优选的，所述测量管道的两端密封滑动连接有活动管，所述活动管的端部设置法兰盘。

优选的，所述第一调节阀包括阀体，所述阀体相对的两侧分别连接进水管和排水管，所述进水管两侧的所述阀体分别设置管道，所述管道分别连接于所述通水口A和通水口B，所述阀体的一端设置有电磁铁，所述电磁铁连接延伸至所述阀体内的铁芯，所述铁芯上固定皮碗，所述单片机连接控制所述电磁铁。

优选的，所述第二调节阀结构与所述第一调节阀相同。

与相关技术相比较，本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表具有如下有益效果：

本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表利用调节所述第一调节阀和所述第二调节阀，控制流水来控制所述天线转动，实现天线转动的自动控制使得天线发出的信号能够被很好的接收；过程中充分利用了水流的动力来使得所述天线转动，保证低功耗。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表的测量管道结构示意图；

图3为本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表的活动天线结构剖视图；

图4为图3所示的转动座和活塞板、底座和分隔板结构示意图；

图5为图3所示的第一调节阀的结构示意图；

图6为图5所示的第一调节阀的三种状态示意图。

图中标号：1、水表表体，11、盖板，12、测量管道，121、活动管，13、微型孔板，14、流量传感器，2、显示器，3、活动天线，31、转动座，311、活塞板，32、底座，321、分隔板，33、第一调节阀，331、阀体，332、进水管，333、排水管，334、电磁铁，335、铁芯，336、皮碗，34、球座，35、天线，36、齿轮，37、蜗杆，371、叶轮，38、水室，39、第二调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

请结合参阅图1、图2、图3、图4、图5以及图6，其中图1为本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表的一种较佳实施例的结构示意图；图2为本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表的测量管道结构示意图；图3为本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表的活动天线结构剖视图；图4为图3所示的转动座和活塞板、底座和分隔板结构示意图；图5为图3所示的第一调节阀的结构示意图；图6为图5所示的第一调节阀的三种状态示意图。

结合参阅图1所示，一种基于NB-IoT的流量仪表，包括水表表体1，其中，

所述水表表体1上设置测量管道12，所述测量管道12内设置流量传感器14，所述流量传感器14电性连接单片机，参阅图2所示，具体实施过程中，所述流量传感器14可以为压差流量传感器，所述测量管道12内设置有微型孔板13，所述压差流量传感器分别设置于所述微型孔板13的两侧，利用所述微型孔板13两侧压差与流速呈正比关系来测量流量，所述单片机设置于所述水表表体1内，所述单片机包括控制模块、电源模块和存储模块；所述电源模块包括电源和电源监测电路，所述电源对外供电，所述电源监测电路电性连接所述电源以监测所述电源电量，所述电源监测电路电性连接所述控制模块；所述控制模块电性连接所述流量传感器14；所述存储模块用于存储流量仪表的流量电量信息。

所述单片机电性连接显示器2，所述显示器2设置于所述水表表体1外，所述水表表体1上铰接有遮盖所述显示器2的盖板11，所述盖板11与所述水表表体1的铰接处设置有激活关闭所述显示器2的开关。

所述单片机电性连接NB-IoT模块，所述NB-IoT模块包括NB调制解调器，所述NB调制解调器数据连接所述存储模块，所述NB调制解调器上设置用于插接sim卡的SIM装置，所述sim卡用于区别用户信息，所述NB调制解调器上设置无线传输接口，所述无线传输接口连接活动天线3。具体实施过程中，结合参阅图3和图4所示，所述活动天线3包括转动座31，所述转动座31呈圆柱形，所述转动座31转动连接于圆筒形的底座32上，所述底座32设置于所述水表表体1上，所述转动座31的侧壁固定有活塞板311，所述底座32相对所述转动座31的内壁环绕设置有容纳腔，所述容纳腔内设置有分隔板321，所述分隔板321的两侧设置通水口A和通水口B，所述活塞板311延伸至所述容纳腔内，所述转动座31的侧壁与所述底座32的内壁之间密封转动设置，所述通水口A和所述通水口B连接于第一调节阀33，所述第一调节阀33通过管道连接于所述测量管道12；具体实施过程中，参阅图5所示，所述第一调节阀33包括阀体331，所述阀体331相对的两侧分别连接进水管332和排水管333，所述进水管332两侧的所述阀体331分别设置管道，所述管道分别连接于所述通水口A和通水口B，所述阀体331的一端设置有电磁铁334，所述电磁铁334连接延伸至所述阀体331内的铁芯335，所述铁芯335上固定皮碗336，所述皮碗336设置有两个相背的碗状结构，所述皮碗336在所述铁芯335的控制下可以处于三种状态，具体参阅图6所示，所述单片机连接控制所述电磁铁334，所述底座32上设置有排水结构，所述排水管333连通于所述排水结构。

所述转动座31上转动连接球座34，所述球座34上固定有天线35，所述球座34上设置弧形的齿条，所述齿条齿接于齿轮36，所述齿轮36转动连接于所述转动座31的底部，所述转动座31的底部转动连接有蜗杆37，所述齿轮36齿接所述蜗杆37，所述蜗杆37的一端设置有叶轮371，所述叶轮371设置于水室38中，所述水室38的两端设置通水管A和通水管B，所述通水管A和通水管B连接于第二调节阀39，所述第二调节阀39结构与所述第一调节阀33相同，同样有三种工作状态，所述第二调节阀39通过管道连通于所述测量管道12；所述第二调节阀39电性连接于所述单片机。

所述测量管道12的两端密封滑动连接有活动管121，所述活动管121的端部设置法兰盘。

本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表的原理如下：

使用时，所述流量传感器14测量所述微型孔板13两端的水的水压，所述流量传感器14将水压信息传递给所述单片机的控制模块，控制模块通过运算计算出压差，进而通过压差计算出相应的流量信息，所述控制模块将流量信息传递到所述存储模块储存；所述电源检测电路测量所述电源的电量信息，所述电源家呢电路将电量信息传递给所述控制模块，所述控制模块根据电量计算剩余使用时间，所述控制模块将电量信息以及剩余使用时间信息传递给所述存储模块进行储存。

流量仪表上传信息时，所述控制模块从所述存储模块调取流量信息、电量信息以及剩余使用时间信息传递个所述NB调制解调器，所述NB调制解调器将数据按照一定的标准做成数据包，所述NB调制解调器将数据包经过所述活动天线3以射频信号的形式发射出去，射频信号被eNodeB接收转发到核心网、服务端进行后续处理。

使用过程中如果所述活动天线3发出的射频信号在eNodeB所处的位置上信号弱，所述控制模块控制所述第一调节阀33上的电磁铁334，带动所述皮碗336移动，通过所述皮碗336的移动使得进水管332与所述通水口B连通，所述排水管333与所述通水口A连通，从所述测量管道12来的水经过所述进水管332进入到所述通水口B，并从一侧推动所述活塞板311，所述活塞板311另一侧的水经过所述通水口A以及所述排水管333流出，使得所述转动座31在所述底座32上逆时针转动；转动到极限时所述控制模块控制所述第一调节阀33上的电磁铁334，带动所述皮碗336移动，通过所述皮碗336的移动使得进水管332与所述通水口A连通，所述排水管333与所述通水口B连通，从所述测量管道12来的水经过所述进水管332进入到所述通水口A，从一侧推动所述活塞板311，所述活塞板311另一侧的所述容纳腔中的水经过所述通水口B和所述排水管333流出，使得所述转动座31在所述底座32上顺时针转动。停止调整时，所述皮碗336处于中间，这样讲所述排水管333、进水管以及连个管道各自封堵这样即可停止调整。同样的，利用所述控制模块控制所述第二调节阀39，使得从所述测量管道12来的水从所述水室38的近轴侧（为了描述方便将所述水室38距离所述转动座31的转轴较近的一侧称为近轴侧）上的通水管A进入，通过远轴侧（为了描述方便将所述水室38距离所述转动座31的转轴较远的一侧称为远轴侧）上的通水管B排出，水流冲击所述叶轮371，使得所述蜗杆37顺时针转动，调整所述第二调节阀39，使得水从所述水室38的远轴侧的通水管B进入，近轴侧上的通水管A排出，水流反向充气所述叶轮371，所述蜗杆37逆时针转动，带动所述齿轮36转动，调整所述球座34以及天线35的角度，无需调整时，调整所述第二调节阀39，使得所述水室内无水流动。调节过程中，接收所述天线35发出的射频信号的eNodeB向所述NB-IoT模块发出信号强度反馈，所述控制模块根据信号强度利用算法对所述天线35的朝向进行调整。

本实用新型提供的基于NB-IoT的流量仪表利用调节所述第一调节阀33和所述第二调节阀39，控制流水来控制所述天线35转动，实现天线35转动的自动控制使得天线35发出的信号能够被很好的接收；过程中充分利用了水流的动力来使得所述天线35转动，保证低功耗。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种基于NB-IoT的流量仪表，其特征在于，包括水表表体（1），其中，

所述水表表体（1）上设置测量管道（12），所述测量管道（12）内设置流量传感器（14），所述流量传感器（14）电性连接单片机，所述单片机设置于所述水表表体（1）内，所述单片机包括控制模块、电源模块和存储模块；所述单片机电性连接显示器（2），所述显示器（2）设置于所述水表表体（1）外，所述单片机电性连接NB-IoT模块，所述NB-IoT模块连接有活动天线（3）；

所述活动天线（3）包括转动座（31），所述转动座（31）呈圆柱形，所述转动座（31）转动连接于圆筒形的底座（32）上，所述转动座（31）的侧壁固定有活塞板（311），所述底座（32）相对所述转动座（31）的内壁环绕设置有容纳腔，所述容纳腔内设置有分隔板（321），所述分隔板（321）的两侧设置通水口A和通水口B，所述活塞板（311）延伸至所述容纳腔内，所述通水口A和所述通水口B连接于第一调节阀（33），所述第一调节阀（33）通过管道连接于所述测量管道（12）；

所述转动座（31）上转动连接球座（34），所述球座（34）上固定有天线（35），所述球座（34）上设置弧形的齿条，所述齿条齿接于齿轮（36），所述齿轮（36）转动连接于所述转动座（31）的底部，所述转动座（31）的底部转动连接有蜗杆（37），所述齿轮（36）齿接所述蜗杆（37），所述蜗杆（37）的一端设置有叶轮（371），所述叶轮（371）设置于水室（38）中，所述水室（38）的两端设置通水管A和通水管B，所述通水管A和通水管B连接于第二调节阀（39），所述第二调节阀（39）通过管道连通于所述测量管道（12）；所述第一调节阀（33）和所述第二调节阀（39）电性连接于所述单片机。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的流量仪表，其特征在于，所述水表表体（1）上铰接有遮盖所述显示器（2）的盖板（11），所述盖板（11）与所述水表表体（1）的铰接处设置有激活关闭所述显示器（2）的开关。

3.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的流量仪表，其特征在于，所述电源模块包括电源和电源监测电路，所述电源对外供电，所述电源监测电路电性连接所述电源以监测所述电源电量，所述电源监测电路电性连接所述控制模块。

4.根据权利要求3所述的基于NB-IoT的流量仪表，其特征在于，所述NB-IoT模块包括NB调制解调器，所述NB调制解调器上设置无线传输接口，所述无线传输接口连接所述天线（35），所述NB调制解调器数据连接所述存储模块，所述NB调制解调器上设置用于插接sim卡的SIM装置。

5.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的流量仪表，其特征在于，所述测量管道（12）的两端密封滑动连接有活动管（121），所述活动管（121）的端部设置法兰盘。

6.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的流量仪表，其特征在于，所述第一调节阀（33）包括阀体（331），所述阀体（331）相对的两侧分别连接进水管（332）和排水管（333），所述进水管（332）两侧的所述阀体（331）分别设置管道，所述管道分别连接于所述通水口A和通水口B，所述阀体（331）的一端设置有电磁铁（334），所述电磁铁（334）连接延伸至所述阀体（331）内的铁芯（335），所述铁芯（335）上固定皮碗（336），所述单片机连接控制所述电磁铁（334）。

7.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的流量仪表，其特征在于，所述第二调节阀（39）结构与所述第一调节阀（33）相同。