CN212843794U - 一种基于NB-IoT的自动控制水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水表技术领域，具体涉及一种基于NB‑IoT的自动控制水表，包括单片机、电源部分、阀门驱动电路、报警电路、电压检测电路、水表脉冲采集电路、液晶屏、第一NB模组接口、第二NB模组接口、NB‑IoT模块、集中器，单片机分别连接有电源部分、阀门驱动电路、报警电路、电压检测电路、水表脉冲采集电路、液晶屏，电源部分分别与阀门驱动电路、电压检测电路连接，所述单片机通过导线连接有第一NB模组接口，第一NB模组接口连接有NB‑IoT模块，NB‑IoT模块通过第二NB模组接口连接有集中器。本实用新型水表与集中器采用NB‑IoT模块通信，相比传统的GPRS，具有更强的信号覆盖能力，更低的功耗，更低的运营成本以及更广泛的前景。本实用新型用于水费的计量。

Description

一种基于NB-IoT的自动控制水表

技术领域

本实用新型属于水表技术领域，具体涉及一种基于NB-IoT的自动控制水表。

背景技术

目前对水表数据的远程抄读大多采用集中器与GPRS、ZigBee等的无线远程抄表。它解决了人工抄表一系列问题，节约了人力成本，但也存在问题：采用GPRS/3G/4G的蜂窝远程抄表系统，可实现远距离通信，但通讯基站用户容量小，功耗高，信号差，无法大面积推广。采用ZigBee的远程抄表，基于IEEE802.15.4标准的低速率无线个域网协议，工作频段在2.4GHz，频率较高，绕射和抗干扰性能较差，传输距离较短。

实用新型内容

针对上述无线远程抄表功耗高、信号差、抗干扰性能较差、传输距离较短的技术问题，本实用新型提供了一种功耗小、信号强、抗干扰性能强、传输距离较远的基于NB-IoT的自动控制水表。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于NB-IoT的自动控制水表，包括单片机、电源部分、阀门驱动电路、报警电路、电压检测电路、水表脉冲采集电路、液晶屏、第一NB模组接口、第二NB模组接口、NB-IoT模块、集中器，所述单片机分别连接有电源部分、阀门驱动电路、报警电路、电压检测电路、水表脉冲采集电路、液晶屏，所述电源部分分别与阀门驱动电路、电压检测电路连接，所述单片机通过导线连接有第一NB模组接口，所述第一NB模组接口连接有NB-IoT模块，所述NB-IoT模块通过第二NB模组接口连接有集中器。

所述第一NB模组接口、第二NB模组接口均包括第一场效应管、第二场效应管、ICN芯片、供电电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容，所述ICN芯片的VDD引脚连接有供电电源，所述ICN芯片的GND引脚接地，所述 ICN芯片的OUT引脚通过第三电容接地，所述供电电源通过第二电阻分别连接在第一场效应管的漏极、单片机的串口TXD，所述第一场效应管的栅极和源极之间并联有第一电阻，所述第一电阻的一端连接NB-IoT模块的串口RXD，所述供电电源通过第四电阻分别连接有第二场效应管的漏极、单片机的串口RXD，所述第二场效应管的栅极和源极之间并联有第三电阻，所述第三电阻的一端连接NB-IoT模块的串口TXD。

所述第一电容、第三电容的电容均为10μF，所述第二电容的电容为104μF。

所述单片机上通过导线分别连接有温度传感器、pH值传感器。

本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：

本实用新型电源部分提供给阀门驱动电路电源，同时电源部分还需连接电压检测电路，可以实现对电压进行实时监控并控制；并且本实用新型水表与集中器采用NB-IoT模块通信，相比传统的GPRS，具有更强的信号覆盖能力，更低的功耗，更低的运营成本以及更广泛的前景。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型NB模组接口的电路图。

其中：1为单片机，2为电源部分，3为阀门驱动电路，4为报警电路，5为电压检测电路，6为水表脉冲采集电路，7为液晶屏，81为第一NB模组接口，82为第二NB模组接口，9为NB-IoT模块，10为集中器，Q1为第一场效应管，Q2为第二场效应管，83为ICN 芯片，R1为第一电阻，R2为第二电阻，R3为第三电阻，R4为第四电阻，C1为第一电容， C2为第二电容，C3为第三电容，VCC为供电电源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种基于NB-IoT的自动控制水表，如图1所示，包括单片机1、电源部分2、阀门驱动电路3、报警电路4、电压检测电路5、水表脉冲采集电路6、液晶屏7、第一NB模组接口 81、第二NB模组接口82、NB-IoT模块9、集中器10，单片机1分别连接有电源部分2、阀门驱动电路3、报警电路4、电压检测电路5、水表脉冲采集电路6、液晶屏7，电源部分2 分别与阀门驱动电路3、电压检测电路5连接，单片机1通过导线连接有第一NB模组接口 81，第一NB模组接口81连接有NB-IoT模块9，NB-IoT模块9通过第二NB模组接口82 连接有集中器10。电源部分2提供给阀门驱动电路3电源，同时电源部分2还需连接电压检测电路5，对电压进行实时监控并控制，并连接第一单片机1的比较模块，电压检测电路5 检测电源部分2的电压过低，低于预设的某个电压阈值，一般为电源部分2电压的10％，第一单片机1接收到信号，同时第一单片机1控制阀门驱动电路3关闭阀门并控制报警电路4 报警，并且第一单片机1通过阀门驱动电路3采集水流情况，并通过第一液晶屏7显示所采集的数据，多个水表连接在集中器10上，实时显示该集中器10所连接水表的连接状态，便于运维人员快速找到有故障的水表。

进一步，如图2所示，第一NB模组接口81、第二NB模组接口82均包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、ICN芯片83、供电电源VCC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，ICN芯片83的VDD引脚连接有供电电源VCC，ICN芯片83的GND引脚接地，ICN芯片83的OUT引脚通过第三电容C3接地，供电电源VCC分别通过第一电容C1、第二电容C2接地，用于过滤电路中的高频成分。供电电源VCC通过第二电阻R2分别连接在第一场效应管Q1的漏极、单片机1的串口TXD，第一场效应管Q1的栅极和源极之间并联有第一电阻R1，第一电阻R1的一端连接 NB-IoT模块9的串口RXD，供电电源VCC通过第四电阻R4分别连接有第二场效应管Q2的漏极、单片机1的串口RXD，第二场效应管Q2的栅极和源极之间并联有第三电阻R3，第三电阻 R3的一端连接NB-IoT模块9的串口TXD。第一NB模组接口81、第二NB模组接口82具有两个功能，给NB-IoT模块9供电以及通信线的电平转换，供电电源VCC通过ICN芯片71 得到符合NB-IoT模块9供电的电源；通信线的电平通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第一场效应管Q1、第二场效应管Q2，得到符合NB-IoT模块信号的电平。

进一步，优选的，第一电容C1、第三电容C3的电容均为10μF，第二电容C2的电容为104μF。

进一步，单片机1上通过导线分别连接有温度传感器11、pH值传感器12，温度传感器 11、pH值传感器12设置在水管内壁，当温度过低时，温度传感器11发出信号至单片机1，单片机1控制阀门驱动电路3关闭阀门并控制报警电路4报警，防止因温度过低冻裂水管，当pH值过高或过低时pH值传感器12发出信号至单片机1，单片机1控制阀门驱动电路3 关闭阀门并控制报警电路4报警，防止水中因过酸性或过碱性而腐蚀水管内壁。

本实用新型的工作流程为：电源部分2提供给阀门驱动电路3电源，同时电源部分2还需连接电压检测电路5，对电压进行实时监控并控制，并连接第一单片机1的比较模块，电压检测电路5检测电源部分2的电压过低，低于预设的某个电压阈值，一般为电源部分2电压的10％，第一单片机1接收到信号，同时第一单片机1控制阀门驱动电路3关闭阀门并控制报警电路4报警，并且第一单片机1通过阀门驱动电路3采集水流情况，并通过第一液晶屏7显示所采集的数据。温度传感器11、pH值传感器12设置在水管内壁，当温度过低时，温度传感器11发出信号至单片机1，单片机1控制阀门驱动电路3关闭阀门并控制报警电路4报警，防止因温度过低冻裂水管，当pH值过高或过低时pH值传感器12发出信号至单片机1，单片机1控制阀门驱动电路3关闭阀门并控制报警电路4报警，防止水中因过酸性或过碱性而腐蚀水管内壁。多个水表通过NB-IoT模块9连接在集中器10上，实时显示该集中器10所连接水表的连接状态，便于运维人员快速找到有故障的水表。

上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于NB-IoT的自动控制水表，其特征在于：包括单片机(1)、电源部分(2)、阀门驱动电路(3)、报警电路(4)、电压检测电路(5)、水表脉冲采集电路(6)、液晶屏(7)、第一NB模组接口(81)、第二NB模组接口(82)、NB-IoT模块(9)、集中器(10)，所述单片机(1)分别连接有电源部分(2)、阀门驱动电路(3)、报警电路(4)、电压检测电路(5)、水表脉冲采集电路(6)、液晶屏(7)，所述电源部分(2)分别与阀门驱动电路(3)、电压检测电路(5)连接，所述单片机(1)通过导线连接有第一NB模组接口(81)，所述第一NB模组接口(81)连接有NB-IoT模块(9)，所述NB-IoT模块(9)通过第二NB模组接口(82)连接有集中器(10)。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的自动控制水表，其特征在于：所述第一NB模组接口(81)、第二NB模组接口(82)均包括第一场效应管(Q1)、第二场效应管(Q2)、ICN芯片(83)、供电电源(VCC)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)，所述ICN芯片(83)的VDD引脚连接有供电电源(VCC)，所述ICN芯片(83)的GND引脚接地，所述ICN芯片(83)的OUT引脚通过第三电容(C3)接地，所述供电电源(VCC)分别通过第一电容(C1)、第二电容(C2)接地，所述供电电源(VCC)通过第二电阻(R2)分别连接在第一场效应管(Q1)的漏极、单片机(1)的串口TXD，所述第一场效应管(Q1)的栅极和源极之间并联有第一电阻(R1)，所述第一电阻(R1)的一端连接NB-IoT模块(9)的串口RXD，所述供电电源(VCC)通过第四电阻(R4)分别连接有第二场效应管(Q2)的漏极、单片机(1)的串口RXD，所述第二场效应管(Q2)的栅极和源极之间并联有第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)的一端连接NB-IoT模块(9)的串口TXD。

3.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT的自动控制水表，其特征在于：所述第一电容(C1)、第三电容(C3)的电容均为10μF，所述第二电容(C2)的电容为104μF。

4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的自动控制水表，其特征在于：所述单片机(1)上通过导线分别连接有温度传感器(11)、pH值传感器(12)。

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