CN213041919U - NB-IoT物联网电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型NB‑IoT物联网电表，含微处理器部分、计量部分、电源部分、存储部分、显示部分、继电器部分、按键部分、通讯部分，通过对电压、电流等模拟量信号的采样，转换成电能计量脉冲，经过微处理器处理，实现对用户50Hz单相交流电用电量的计量功能，经由NB‑IoT物联网，电表可定时主动上报用电量数据，并通过NB通讯实现远程抄表及拉合闸控制等功能，同时兼容本地RS485和红外两种通信方式，具有计量准确、精度稳定、安全保密、性能可靠、功能齐全、低功耗、操作简单方便等优点。

Description

NB-IoT物联网电表

技术领域

本实用新型涉及智能电表领域，具体地说涉及到一种NB-IoT物联网电表。

背景技术

当前，电费结算主要依靠工人抄表和电力局直接划帐的方式，但由于电表数量大，分布面广，安用电现场各式各样,有些电表由电网公司安装，有些电表为业主安装表的类型非常多，既有感应式电度表，也有电子式电度表，还有IC卡电表、本地化无线抄表等。由于点多面广，情况复杂，电力公司需要派专人经常抄表检查，这导致在用电管理中的真实性、准确性、实时性、可靠性及存在的诸多问题都缺乏有效的科学的手段进行监督，给用电管理工作带来了很大的难度。

归结如下几个问题特别突出：1、效率低下、效果不好、劳动强度大。 由于电表的分布特别分散，不集中，而且安装环境各异，抄表的效率极其低下。工作人员每天都要不停地上楼、下楼、跑路，劳动强度相当大，特别是在夏季高温情况下，这种工作相当辛苦。2、 出现供电故障无法及时得知 有时会出现停电等各种各样的供电故障，给人们生活、生产造成不良影响，靠人工监控根本就无法及时发现并响应上述的故障。3、私接电源窃电 许多电表安装无法规范，可人为私自改动电表或私接电源窃电的机会很多。由于没有先进的技术手段对此行为进行监督管理，既使有人改电表或窃电，电力系统工作人员也无法知道。4、电表余额为零时会造成停电故障 电业局安装的电表有很多是IC卡电表，这些电表当卡内余额用完之后就会自动停电。若对于IC卡表余额不足的提示无法及时知晓，常常会发生停电事故，影响工厂正常生产及运营。

发明内容

本实用新型提供一种智能化的电能计量表具，该表具通过对电压、电流等模拟量信号的采样，转换成电能计量脉冲，经过微处理器处理，实现对用户50Hz单相交流电用电量的计量功能，经由NB-IoT物联网，电表可定时主动上报用电量数据，并通过NB通讯实现远程抄表及拉合闸控制等功能，同时兼容本地RS485和红外两种通信方式，具有计量准确、精度稳定、安全保密、性能可靠、功能齐全、低功耗、操作简单方便等优点。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下所述：

NB-IoT物联网电表，电路结构上包含微处理器部分、计量部分、电源部分、存储部分、显示部分、继电器部分、按键部分、通讯部分，其特征是：电源部分通过变压器转换为其他各功能部分提供所需工作电压；计量部分采用高精度单相多功能计量芯片，将采集到的电压、电流等模拟量信号转换成电能计量脉冲输出，供微处理器处理；存储部分由独立的片外存储芯片构成，存储芯片与微处理器之间I2C通讯，用以保存重要参数数据；所述继电器部分主要包括继电器驱动电路和继电器检测电路，微处理器通过驱动芯片直接驱动继电器的吸合线圈实现拉合闸，通过检测线上AC220V信号来检测继电器当前状态；所述通讯电路用于与外部设备进行通讯，实现远程抄表及拉合闸控制功能；所述显示部分采用低功耗LCD液晶屏，用于显示电能表运行数据信息；所述按键部分采用贴片非锁存按键，可支持用户或抄表人员按键切换液晶显示及触发表NB主动上传；所述微处理器的型号为：HT6025。

进一步地，所述通讯部分包含有红外通讯部分、RS485通讯部分和NB通讯部分，所述的红外通讯部分由红外发射电路和红外接收电路组成，其中微处理器的引脚经三极管驱动红外发射管发送数据，并由调制型红外接收头来接收数据；RS485通讯部分经光耦隔离，微处理器通过串口连接485芯片实现RS485信号传输；NB通讯模块以连接器方式接入表端，微处理器通过通讯NB模组，实现电表的物联网数据传输，其中天线分电表内置及外置两种，用以适配不同的安装环境。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型NB-IoT物联网电表采用先进的NB网络通讯技术将电表表内记录的数据信息上传至管理中心，避免了人工上门抄表带来的不便，方便了电力部门对表计的管理。

（2）本实用新型NB-IoT物联网电表提供多种数据通讯接口，方便不同的应用场合。

附图说明

附图1为本实用新型NB-IoT物联网电表电路原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图说明对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述。

NB-IoT物联网电表，含有微处理器、计量部分、电源部分、存储部分、显示部分、继电器部分、按键部分、通讯部分，其中：

电源部分使用T220V4W1H3-03三输出变压器，输出三路向各功能模块提供工作电压，具体地说，三输出变压器，一路供RS485通讯使用，一路供计量使用，一路供微处理器、NB通讯模块、显示部分、继电器驱动等使用，使用681K压敏电阻和复合电阻进行变压器保护，其中，485通讯靠近弱电端子部分为V485，计量电路部分为VEMU，继电器驱动电路部分为V18V，NB通讯靠近模块部分为V12V，单片机部分为VCPU和VRTC，485通讯靠近单片机部分、红外通讯、NB通讯靠近单片机部分和显示部分为VEXT，NB通讯模块供电电路选择DC-DC电源转换芯片（MP2451）；RS485通讯模块和计量以及其他部分更改为使用LDO电源转换芯片（AS78L05）；

计量部分采用高精度单相多功能计量芯片HT7017，通过对电压、电流进行采样，转换成电能计量脉冲输出，由微处理器采集后处理；采样电压、采样电流经阻容构成的采样电路与计量芯片的电压、电流输入引脚相连，输出的计量脉冲经微处理器的PA5引脚采集处理，计量芯片支持UART通讯，其串行数据接收端RX端经光电耦合器OM2与微处理器的PC4引脚连接，其串行数据发送端TX端经光电耦合器OM3与微处理器的PC5引脚连接。计量芯片的复位端经光电耦合器OM1与微处理器的PC6引脚连接。

存储部分由存储芯片24C51，存储芯片的SCL、SDA、WP引脚分别与微处理器的PC13、PC14、PE0引脚连接。

所述继电器部分主要包括继电器驱动电路和继电器检测电路，微处理器的PC9、PC10引脚与继电器驱动电路的控制端连接提供控制信号；当PC9置高电平，当PC10置低电平，驱动继电器合闸，当PC9置低电平，当PC10置高电平，驱动继电器拉闸。继电器检测经光耦隔离，检测线上AC220V信号经二极管整流后供给微控制器，来检测继电器当前状态（拉合闸情况）。

所述通讯电路用于与外部设备进行通讯，实现远程控制拉合闸、抄表功能，具体地，通讯部分包含有红外通讯模块、NB通讯模块、RS485通讯模块：

所述的红外通讯模块由红外发射电路和红外接收电路组成，红外发射电路与红外接收电路均是经典电路，在此不再赘述。其中红外发射电路发送的数据经微处理器的PC0引脚传输给微处理器；红外接收电路经微处理器的PC1引脚接收数据。

所述的RS485通讯模块由RS485接口芯片 SN65HVD3082、光电耦合器OS1、光电耦合器OS2、及稳压二极管、若干电阻组成，其中接口电路RX端与微处理器的PC12引脚连接，接口电路TX端与微处理器的PC11引脚连接。

NB通讯模块均经经串口与微处理器通讯，主要由模块通讯指示电路、NB模组电路、电表接口电路组成，其中NB 模组选用中移物联网有限公司的M5310，本实施例中选用的是该模组的经典电路，在此不再赘述，模组芯片的RXD端口经电表接口电路与微处理器的PC2引脚连接，模组芯片的TXD端口经电表接口电路与微处理器的PC2引脚连接，NB通讯指示电路可分为本地通讯指示和远程通讯指示。

所述显示部分采用低功耗LCD液晶屏，用于显示电能表参数信息，液晶显示部分与微处理器的部分端口相连接。

所述按键部分可支持用户或抄表人员通过按键切换液晶显示内容获取需要的电表数据信息，按键部分信号端与微处理器的PA10引脚相连接；由按键S1、电阻RK1、电阻RK2、电容CK1组成。

所述微处理器的型号为：HT6025。

Claims (2)

1.NB-IoT物联网电表，电路结构上包含微处理器部分、计量部分、电源部分、存储部分、显示部分、继电器部分、按键部分、通讯部分，其特征是：电源部分通过变压器转换，为各功能部分提供所需工作电压；计量部分采用高精度单相多功能计量芯片，将采集到的电压、电流等模拟量信号转换成电能计量脉冲输出，供微处理器处理；存储部分由独立的片外存储芯片构成，存储芯片与微处理器之间I2C通讯，用以保存重要参数数据；所述继电器部分主要包括继电器驱动电路和继电器检测电路，微处理器通过驱动芯片直接驱动继电器的吸合线圈实现拉合闸，通过检测线上AC220V信号来检测继电器当前状态；所述通讯部分用于与外部设备进行通讯，实现远程抄表及拉合闸控制功能；所述显示部分采用低功耗LCD液晶屏，用于显示电能表运行数据信息；所述按键部分采用贴片非锁存按键，可支持用户或抄表人员按键切换液晶显示及触发表NB主动上传；所述微处理器的型号为：HT6025。

2.根据权利要求1所述的NB-IoT物联网电表，其特征是：所述通讯部分包含有红外通讯部分、RS485通讯部分和NB通讯部分，所述的红外通讯部分由红外发射电路和红外接收电路组成，其中微处理器的引脚经三极管驱动红外发射管发送数据，并由调制型红外接收头来接收数据；RS485通讯部分经光耦隔离，微处理器通过串口连接485芯片实现RS485信号传输；NB通讯模块以连接器方式接入表端，微处理器通过通讯NB模组，实现电表的物联网数据传输，其中天线分电表内置及外置两种，用以适配不同的安装环境。

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