CN215064712U - 一种NB-IoT智能水表数据采集终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种NB‑IoT智能水表数据采集终端，包括有多领域数据采集终端、私有云端平台、上位机与设备终端，多个设备终端与多领域数据采集终端之间相互连接并建立通讯，多个设备终端通过上述多领域数据采集终端与私有云平台建立通讯，多领域数据采集终端与私有云端平台建立通讯，该终端不仅能对各个领域数据进行集中采集上报，也能对消防报警，用量异常等特殊情况进行记录与控制，方便用户查看与公共事业局进行统计。

Description

一种NB-IoT智能水表数据采集终端

技术领域

本实用新型涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种NB-IoT智能水表数据采集终端。

背景技术

目前，对于水，电，气等生活必要领域数据进行系统采集，可提高相应抄表效率，提高公共事业局工作质量，以及提高用户体验质量；例如目前现有的智能水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对居民每天所用的用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表，与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比，具有很大的进步，而且智能水表除了可对用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对水量进行控制，并且自动完成阶梯水价的水费计算，同时还能对用水数据进行存储。

如专利号为CN202020342558.9的实用新型专利中公开了一种多表数据采集终端，包括外壳，设置在所述外壳内的线路板；设置在所述线路板上，用于和智能电表通讯连接，采集电表数据的电表通讯组件；设置在所述线路板上，用于和智能水表通讯连接，采集水表数据的水表通讯组件；设置在所述线路板上，用于和智能气表通讯连接，采集气表数据的气表通讯组件；设置在所述线路板上，用于将所述电表数据、所述水表数据以及所述气表数据上传至主站的远程通讯组件；设置在所述线路板上，分别和所述电表通讯组件、所述水表通讯组件、所述气表通讯组件以及所述远程通讯组件相连接，并将所述电表数据、所述水表数据以及所述气表数据转发至所述远程通讯组件的处理器，所述电表通讯组件包括宽带载波本地通讯组件、窄带载波本地通讯组件以及微功率无线通讯组件中的一个或多个，所述电表通讯组件包括用于采集IR46智能电表的数据的蓝牙通讯组件，所述电表通讯组件包括485 通讯组件，所述水表通讯组件包括MBUS通讯组件，所述气表通讯组件包括小无线通讯组件，所述气表通讯组件包括MBUS通讯组件，所述外壳上设置有所述MBUS通讯组件的MBUS接口和多个辅助端子，其中多个所述辅助端子用于作为所述MBUS通讯组件的备用扩展接口，该数据采集终端设置在线路板上，该数据采集终端中的线路板上同时设置了可以和智能电表、智能水表以及智能气表进行通讯的电表通讯组件、水表通讯组件以及气表通讯组件，那么在实际应用中，该数据采集终端即可同时对智能电表、智能水表以及智能气表进行数据采集，从而在一定程度上减少了对各种智能表数据采集的终端设备的数量，进而简化表箱中采集终端的布局安装；

如专利号为CN201920499952.0的实用新型专利中公开了一种基于多终端数据采集系统，包括用于接收数据、发送数据和处理数据的控制中心，控制中心输入端设有用于对通信设施向计算机输入程序和数据或接收计算机输出处理结果的设备进行数据采集和接收的多终端数据采集单元，所述控制中心连接设有用于对采集的数据进行存储和管理的信息存储单元和对通信设施向计算机输入程序和数据或接收计算机输出处理结果的设备进行位置确定的定位单元，所述控制中心输出端设有用于对采集到的数据和位置信息进行查询和管理的管理单元，所述控制中心包括可编程PLC，所述多终端数据采集单元包括数据采集器、温湿度传感器、摄像头、单片机和第一存储器，所述管理单元包括移动终端和管理计算机；所述控制中心用于对数据采集器、温湿度传感器和摄像头采集到的数据进行处理、储存或者发送；所述多终端数据采集单元用于通过数据采集器、温湿度传感器和摄像头对数据进行采集，第一存储器对采集到的数据进行存储，单片机对数据进行处理，之后将该地点设备的数据发送至可编程PLC进行处理；所述管理单元用于通过移动终端进行远程的管理和查询，管理计算机进行定点办公管理；所述信息存储单元通过对各个通信设施向计算机输入程序和数据或接收计算机输出处理结果的设备采集的数据进行汇总，之后对数据进行管理，所述信息存储单元包括第二存储器和控制计算机，所述定位单元包括GPS定位器，所述GPS定位器对各个通信设施向计算机输入程序和数据或接收计算机输出处理结果的设备的具体位置进行定位，所述可编程PLC连接端设有单片机、第二存储器、移动终端、管理计算机和GPS定位器，所述单片机连接端设有数据采集器，所述温湿度传感器、摄像头和第一存储器，该技术方案通过设置多终端数据采集单元和管理单元，有效的对各个通信设施向计算机输入程序和数据或接收计算机输出处理结果的设备的具体数据和位置信息进行精确定位，可以对多个终端设备的数据进行远程监控，同时对多个终端的设备的位置了解，提升了管理力度，增加监察效果；通过设置信息存储单元，控制计算机对数据进行管理，有效的对单个终端设备的信息进行保存和管理，避免数据传输过程中产生流失，提升数据的保护力度；

如专利号为CN201310361545.0的实用新型专利中公开了一种基于MBUS 协议的无线手持数据采集终端，包括：LCD屏幕、LED指示灯、USB接口、程序控制模块、电源电路模块和数据存储模块，其特征在于：还包括GPRS模块、蜂鸣器和MBUS通信模块，所述程序控制模块分别与所述LCD屏幕、LED指示灯、USB接口、电源电路模块、数据存储模块、GPRS模块、蜂鸣器、MBUS通信模块相连，所述GPRS模块使用SIM900A-GPRS无线模块，能够主动连接Internet网络，尝试连接服务器IP，获取网络IP后，建立TCP/IP连接，管理系统主站抄读手持终端上的数据，所述电源电路使用锂电池供电，能够多次充电，节能环保，所述LCD能够显示采集数据值、电池状态、GPRS连接状态，所述LED指示灯使用2个绿色LED，分别指示主站连接状态、数据采集结果，所述蜂鸣器当数据采集成功，蜂鸣器响，该技术方案能够采集终端设备的数据并简化了采集数据终端数据的过程。

但是目前上述现有技术中采集终端中的采集方案均相互独立，对多个终端采集的数据不能统一进行上报，对于查询工作亦或是统计工作都有所阻碍，亦或是存在着效率低，系统运行不稳定等问题，用户在查询水表，电表，燃气表等设备终端数据的时候也无法统一查看，极不方便；且随着居家生活逐步走向智能化，各个领域中需要采集的数据越来越多，各个类型数据单独进行统计，很可能会发生缺失亦或是漏记得情况，容易造成错误判断，对此，特提出一种基于STM32L476的数据采集终端以解决上述问题。

实用新型内容

为了克服现有的方案无法解决领域设备终端数据采集的不足之处，本实用新型提供了一种NB-IoT智能水表数据采集终端，该终端不仅能对各个领域数据进行集中采集上报，也能对消防报警，用量异常等特殊情况进行记录与控制，方便用户查看与公共事业局进行统计，而且本实用新型除自带采集功能外，还能对其他厂家无线产品进行数据收集，更方便使用与查看。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种NB-IoT智能水表数据采集终端，其特征在于：包括有多领域数据采集终端、私有云端平台、上位机与设备终端，多个所述设备终端与所述多领域数据采集终端之间相互连接并建立通讯，多个所述设备终端通过上述多领域数据采集终端与私有云平台建立通讯，所述多领域数据采集终端与私有云端平台建立通讯，多领域数据采集终端将多个设备终端中的各项数据统一上传至私有云端平台，所述私有云端平台与上位机之间建立通讯，所述上位机与多领域数据采集终端之间通过无线方式建立通讯。

进一步，所述多领域数据采集终端包括有MCU主控芯片、控制模块、采集模块、无线通讯模块与电源，所述控制模块、采集模块、无线通讯模块与电源均通过线路与所述MCU主控芯片之间相互连接，无线通讯模块与所述私有云端平台之间建立通讯。

进一步，所述控制模块包括有外部控制模块，外部控制模块与所述设备终端之间通过无线方式进行通讯，所述外部控制模块包括有继电器与传感器，所述继电器与传感器均通过线路与所述外部控制模块之间相互连接。

进一步，所述控制模块还包括有内部控制模块，内部控制模块用于控制所述多领域数据采集终端内部各个模块电源通断。

进一步，所述采集模块与所述无线通讯模块之间相互连接，所述采集模块包括有有线采集模块与无线采集模块，有线采集模块与设备终端之间通过信号线相互连接，无线采集模块与设备终端之间通过NB-IoT方式进行通讯。

进一步，所述多领域数据采集终端还包括有终端显示器，终端显示器通过线路与所述MCU主控芯片之间相互连接。

进一步，所述终端显示器包括有段码液晶屏、液晶驱动模块、按键和LED，所述段码液晶屏、按键和LED均通过线路与MCU主控芯片相互连接。

进一步，所述电源包括有主电源、电源模块、稳压模块与备用电源，备用电源与所述采集模块，通讯模块及显示屏之间相互连接，所述主电源的输出端与电源模块之间相互电性连接，电源模块的输出端与稳压模块之间相互电性连接，电源模块转换后输出12V直流电源，再由12V直流电源经稳压模块转换为各个模块使用电压。

本实用新型的优点在于：本实用新型提供了一种NB-IoT智能水表数据采集终端，包括有多领域数据采集终端、私有云端平台、上位机与设备终端，多个设备终端与所述多领域数据采集终端之间相互连接并建立通讯，多个设备终端通过上述多领域数据采集终端与私有云平台建立通讯，多领域数据采集终端与私有云端平台建立通讯，多领域数据采集终端将多个设备终端中的各项数据统一上传至私有云端平台，私有云端平台与上位机之间建立通讯，上位机与多领域数据采集终端之间通过无线方式建立通讯，本实用新型中的数据采集系统包括有多领域数据采集终端，该多领域数据采集终端主要采用数据采集主电路、数据采集控制电路、数据采集接口以及数据采集电源电路组成终端的硬件部分；系统的软件部分利用数据采集系统主程序流程，以及以水表数据采集为例的流程组成，可实现多领域数据采集终端整体设计；并通过实验证明，可以有效提高数据采集系统的稳定性与可靠性，本实用新型中的多领域数据采集终端不仅能对各个领域数据进行集中采集上报，也能对消防报警，用量异常等特殊情况进行记录与控制，方便用户查看与公共事业局进行统计，而且本实用新型除自带采集功能外，还能对其他厂家无线产品进行数据收集，更方便使用与查看。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的系统结构示意图。

图2为本实用新型中多领域数据采集终端的结构示意图。

图3为本实用新型多领域数据采集终端中MCU主控芯片的电路原理示意图。

图4为本实用新型多领域数据采集终端中主电源的电路原理示意图。

图5为本实用新型多领域数据采集终端中电源模块的电路原理示意图。

图6为本实用新型多领域数据采集终端中采集模块的电路原理示意图。

图7为本实用新型多领域数据采集终端中无线通讯模块的电路原理示意图。

图8为本实用新型多领域数据采集终端中控制模块的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

图1为本实用新型的系统结构示意图，图2为本实用新型中多领域数据采集终端的结构示意图，图3为本实用新型多领域数据采集终端中MCU主控芯片的电路原理示意图，如说明书附图图1，图2与图3所示的一种NB-IoT 智能水表数据采集终端及其多领域数据采集终端，包括有多领域数据采集终端、私有云端平台、上位机与设备终端，多个所述设备终端与所述多领域数据采集终端之间相互连接并建立通讯，多个所述设备终端通过上述多领域数据采集终端与私有云平台建立通讯，所述多领域数据采集终端与私有云端平台建立通讯，多领域数据采集终端将多个设备终端中的各项数据统一上传至私有云端平台，所述私有云端平台与上位机之间建立通讯，所述上位机与多领域数据采集终端之间通过无线方式建立通讯，其中所述多领域数据采集终端包括有MCU主控芯片、控制模块、采集模块、无线通讯模块与电源，所述控制模块、采集模块、无线通讯模块与电源均通过线路与所述MCU主控芯片之间相互连接，无线通讯模块与所述私有云端平台之间建立通讯，所述多领域数据采集终端中的无线通讯模块可以将汇总至多领域数据采集终端中的各项数据统一上传至私有云端平台，本实用新型中的私有云端平台与上位机之间通过4g/以太网的方式进行连接，通讯网络可以通过NBIot，wifi，有线网， 4g等方式进行通讯，对上传数据统一进行分类整理；如需修改控制时再将数据进行下发，可以对多领域数据采集终端中存储数据及状态进行修改；每天由多领域数据采集终端向上定时上报一次，如有特殊情况接收了多领域数据采集端数据上传异常状况则主动上传，所述MCU主控芯片采用STM32L476型的单片机，该MCU主控芯片能以极低的功耗保持待机与运行状态，保证使用电池供电的情况下，该多领域数据采集终端可以在规定年限中正常使用。

实施例2：

图4为本实用新型多领域数据采集终端中主电源的电路原理示意图，图 5为本实用新型多领域数据采集终端中电源模块的电路原理示意图，如说明书附图4与图5所示的一种多领域数据采集终端中的主电源与电源模块，所述电源包括有主电源、电源模块、稳压模块与备用电源，备用电源与所述采集模块，通讯模块及显示屏之间相互连接，所述主电源的输出端与电源模块之间相互电性连接，电源模块的输出端与稳压模块之间相互电性连接，电源模块转换后输出12V直流电源，再由12V直流电源经稳压模块转换为各个模块使用电压，其中的主电源采用220V交流电源，经电源模块转换后输出12V 直流电源，再由12V直流电源经稳压模块转换成5V，3.3V等各个模块使用电压，其中所述备用电源使用用3.6V电池，主要为MCU主控芯片，部分采集模块，无线通讯模块及终端显示器供电，使该多领域数据采集终端上报功能在供电异常情况下保持正常运行。

实施例3：

图6为本实用新型多领域数据采集终端中采集模块的电路原理示意图，图7为本实用新型多领域数据采集终端中无线通讯模块的电路原理示意图。

图8为本实用新型多领域数据采集终端中控制模块的电路原理示意图，如说明书附图7，图8所示的一种数据采集终端的无线通讯模块，所述无线通讯模块与MCU主控芯片之间通过线路相互连接，本实用新型多领域数据采集终端中的无线通讯模块可以实现采集端数据上传的功能，采集模块数据上传可以将各个领域设备终端的采集信息通过lora、sub-1g等方式上传至多领域数据采集终端，对于与终端关联产品，可通过终端对其地址，ID，等内容进行设定与操作；多领域数据采集终端与其他产品通讯时只负责相关数据采集与整理，不做任何改动及操作；数据采集终端中的采集模块可以根据各领域需求定时向多领域数据采集终端进行数据上传，所述控制模块分为内部控制模块与外部控制模块两部分，其中内部控制模块主要由控制多领域数据采集终端内部中的各个模块电源通断，通过切断电源供电降低功耗提高使用寿命，本实用新型中的外部控制模块由继电器以及传感器组成，可以实现用于控制如水表的开关阀，电表的线路通断，燃气表的开关阀，消防报警，照明灯亮灭，监控养老安全报警等作用，所述采集模块分为有线采集模块与无线采集模块两部分，有线部分模块主要可以支持水表，电表，燃气表等基础设备，采集方式以AD转换为主，部分接口支持串口通讯读取模块采集数据；无线采集模块支持包括上述水表，电表，燃气表等基础设备外，还可以支持如消防终端与智能养老终端等设备，可以采集设备终端发出的无线通讯数据信息，主要通讯模块为NBIot。

实施例4：

图1为本实用新型的系统结构示意图，图2为本实用新型中多领域数据采集终端的结构示意图，图3为本实用新型多领域数据采集终端中MCU主控芯片的电路原理示意图，如说明书附图图1，图2与图3所示的一种NB-IoT 智能水表数据采集终端，所述多领域数据采集终端还包括有终端显示器，终端显示器通过线路与所述MCU主控芯片之间相互连接，所述终端显示器包括有段码液晶屏、液晶驱动模块、按键和LED，所述段码液晶屏、按键和LED 均通过线路与MCU主控芯片相互连接，在终端显示器的显示屏界面，客户可以粗略观察多个设备终端的各项数据及报警记录，而使用手机app或是平板客户端等应用，则可查看每天及各异常状态出现时的状态信息，也可通过管理划分处理计费等操作，实现一机多用。

本实用新型中的数据采集电路是根据主芯片STM32L476设计完成，数据采集控制电路中各项数据采集，利用通用I/O口模拟串口与各部分采集模块进行通讯，数据采集系统中的电源电路采用3.6V锂亚电池供电；本实用新型中的多领域数据采集终端不仅能对各个领域数据进行集中采集上报，也能对消防报警，用量异常等特殊情况进行记录与控制，方便用户查看与公共事业局进行统计，而且本实用新型除自带采集功能外，还能对其他厂家无线产品进行数据收集，更方便使用与查看；本实用新型中的MCU主控芯片可以将表示传感器故障和正常的信号转换成对应的显示信号，同时在终端显示器上的显示屏上进行显示，例如显示“故障”或者“正常”。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种NB-IoT智能水表数据采集终端，其特征在于：包括有多领域数据采集终端、私有云端平台、上位机与设备终端，多个所述设备终端与所述多领域数据采集终端之间相互连接并建立通讯，多个所述设备终端通过上述多领域数据采集终端与私有云平台建立通讯，所述多领域数据采集终端与私有云端平台建立通讯，多领域数据采集终端将多个设备终端中的各项数据统一上传至私有云端平台，所述私有云端平台与上位机之间建立通讯，所述上位机与多领域数据采集终端之间通过无线方式建立通讯。

2.根据权利要求1所述的一种NB-IoT智能水表数据采集终端，其特征在于：所述多领域数据采集终端包括有MCU主控芯片、控制模块、采集模块、无线通讯模块与电源，所述控制模块、采集模块、无线通讯模块与电源均通过线路与所述MCU主控芯片之间相互连接，无线通讯模块与所述私有云端平台之间建立通讯。

3.根据权利要求2所述的一种NB-IoT智能水表数据采集终端，其特征在于：所述控制模块包括有外部控制模块，外部控制模块与所述设备终端之间通过无线方式进行通讯，所述外部控制模块包括有继电器与传感器，所述继电器与传感器均通过线路与所述外部控制模块之间相互连接。

4.根据权利要求3所述的一种NB-IoT智能水表数据采集终端，其特征在于：所述控制模块还包括有内部控制模块，内部控制模块用于控制所述多领域数据采集终端内部各个模块电源通断。

5.根据权利要求2所述的一种NB-IoT智能水表数据采集终端，其特征在于：所述采集模块与所述无线通讯模块之间相互连接，所述采集模块包括有有线采集模块与无线采集模块，有线采集模块与设备终端之间通过信号线相互连接，无线采集模块与设备终端之间通过NB-IoT方式进行通讯。

6.根据权利要求2所述的一种NB-IoT智能水表数据采集终端，其特征在于：所述多领域数据采集终端还包括有终端显示器，终端显示器通过线路与所述MCU主控芯片之间相互连接。

7.根据权利要求6所述的一种NB-IoT智能水表数据采集终端，其特征在于：所述终端显示器包括有段码液晶屏、液晶驱动模块、按键和LED，所述段码液晶屏、按键和LED均通过线路与MCU主控芯片相互连接。

8.根据权利要求2所述的一种NB-IoT智能水表数据采集终端，其特征在于：所述电源包括有主电源、电源模块、稳压模块与备用电源，备用电源与所述采集模块，通讯模块及显示屏之间相互连接，所述主电源的输出端与电源模块之间相互电性连接，电源模块的输出端与稳压模块之间相互电性连接，电源模块转换后输出12V直流电源，再由12V直流电源经稳压模块转换为各个模块使用电压。

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