CN217639281U - 一种带nb-iot通讯模块的低功耗计量电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带NB‑IOT通讯模块的低功耗计量电能表，包括低功耗主控模块、交流采样模块、NB‑IOT通讯模块、人机交互模块和电源模块，电源模块通过交流采样模块电性连接于市电，交流采样模块输出端连接于低功耗主控模块，低功耗主控模块双向连接于NB‑IOT通讯模块，NB‑IOT通讯模块通过通讯基站信号连接于云端服务器；低功耗主控模块的输入端连接于电源模块的输出端，低功耗主控模块的输出端连接于人机交互模块的输入端。本实用新型采用NB‑IOT通信方式，解决了远程通讯问题，数据直接上传到云端，成本低，功耗小，数据存放于云端服务器，易于开发多种终端应用软件，包括手机APP和装置进行通讯。
Description
技术领域
本实用新型涉及电能计量装置技术领域，具体为一种带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表。
背景技术
当前计量电表普遍采用RS485通讯，RS485为有线通讯方式，在现场部署时需要拉较长的通讯线路，然后通过网关设备转发到以太网传输到远程。部分产品使用通用的4G通讯模块实现远程无线连接，但是4G通讯模组功耗高，通信费用也较大，在很多场合使用受限。现场发生断电后，产品失电，也无法告知到远程监控软件。为此，我们推出一种带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表，包括低功耗主控模块、交流采样模块、NB-IOT通讯模块、人机交互模块和电源模块，所述电源模块通过交流采样模块电性连接于市电，所述交流采样模块输出端连接于低功耗主控模块，所述低功耗主控模块双向连接于NB-IOT通讯模块，所述NB-IOT通讯模块通过通讯基站信号连接于云端服务器；
所述低功耗主控模块的输入端连接于电源模块的输出端，所述低功耗主控模块的输出端连接于人机交互模块的输入端。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型上电后可以通过NB-IOT通讯模块直接实现测量、计量数据上送到云端服务器，不需要布置任何通讯线，不管分布的区域，只要覆盖NB-IOT的通讯信号即可实现远程通讯；市电掉电后产品内部自动切换到电池供电，并主动上报产品市电供电异常的信息，通知后台运维人员尽快安排抢修工作。
本实用新型采用NB-IOT通信方式，解决了远程通讯问题，数据直接上传到云端，成本低，功耗小，数据存放于云端服务器，易于开发多种终端应用软件，包括手机APP和装置进行通讯。产品内部的电池可以在产品断电后继续和APP进行通讯，APP可以获取到掉电信息，并进行线路维护。
附图说明
图1为本实用新型带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表的示意图；
图2为本实用新型低功耗计量电表的应用系统示意图；
图3为本实用新型低功耗计量电表的现场安装示意图。
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。
请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表，包括低功耗主控模块、交流采样模块、NB-IOT通讯模块、人机交互模块和电源模块；
低功耗主控模块采用RN8213B芯片，其内嵌32位ARM Cortex-M0核。低功耗主控模块是整个系统的控制核心，负责采样数据的分析、人机交互模块控制、NB-IOT通讯模块数据交互以及电源模块的检测等任务，此模块主要由RN8213B芯片实现的，RN8213B芯片是一款低功耗、高性能、高集成度、高可靠的单相SOC芯片，该产品内嵌32位ARM Cortex-M0核，能够满足单相智能表计目前及将来持续增长的功能、性能要求。
RN8213B芯片具有比较优秀的低功耗性能，单相智能表计应用时典型功耗约为3.5mA；系统工作在32Khz下功耗约为18μA；睡眠模式下芯片整体功耗约为9μA。
所述电源模块通过交流采样模块电性连接于市电，所述交流采样模块输出端连接于低功耗主控模块，所述低功耗主控模块双向连接于NB-IOT通讯模块，所述NB-IOT通讯模块通过通讯基站信号连接于云端服务器；
流采样模块负责市电信号转换成符合采样要求的信号，并传送给低功耗主控模块的ADC部件,同时把市电连分出一个支路接到电源模块，给电源模块供电；
所述低功耗主控模块的输入端连接于电源模块的输出端，所述低功耗主控模块的输出端连接于人机交互模块的输入端。人机交互模块主要负责测量的市电信息显示和运行状态的指示，包含段式液晶和按键以及指示灯，通过CPU对采样数据的分析可以测量到市电的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电能等参数；
所述电源模块采用市电取电和电池供电。电源模块主要由AC/DC和电池供电两部分的电路组成，实现市电正常时由市电供电，市电断开后由电池供电。所述低功耗主控模块为低功耗计量电表，且低功耗计量电表安装在DIN35导轨条上。
具体的，使用时，该带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表正常接上市电后，低功耗主控模块先对各个功能模块进行初始化，然后控制交流采样模块采样，并分析计算出采样的电力线上的电气测量值、累加电能，同时将测量值和电能数据通过NB-IOT通讯模块上传到云端服务器，供应用软件取用，同时读取云端服务器上的存储的新下发的控制指令，控制指令解析成功后将被低功耗主控模块立即执行。
如果当前市电发生停电，则电源模块主动切换到内部电池供电，低功耗主控模块检测到市电电压低，并且当前切换到电池供电后，停止交流采样、人机交互等工作，降低整机的功耗，仅让NB-IOT通讯模块发送停电事件发生的报文给云端服务器，确认数据发送成功后，整机进入休眠状态。
上电后可以通过NB-IOT通讯模块直接实现测量、计量数据上送到云端服务器，不需要布置任何通讯线，不管分布的区域，只要覆盖NB-IOT的通讯信号即可实现远程通讯；市电掉电后产品内部自动切换到电池供电，并主动上报产品市电供电异常的信息，通知后台运维人员尽快安排抢修工作。
低功耗计量电表的应用系统如图2所示，整个系统由安装在不同位置的低功耗计量电表、通讯网络运营商的通讯基站、云服务器以及各种终端设备上的应用软件。现场可以根据实际需求配置低功耗计量电表的数量，低功耗计量电表通过通讯网络运营商的NB-IOT无线通信基站将数据上传到云端服务器，终端设备(如：手机、电脑等)上的应用软件从云端服务器获取电能计量装置的数据，并在终端设备上进行展示。同时，终端设备上的控制指令(如控制跳闸的指令)下发到云端服务器，电能计量装置也会实时地去云端服务器取控制指令，如果有新下发的指令，将会被对应的电能计量装置立刻执行。
产品在现场安装于标准的DIN35导轨条上，天线布置于周围无遮挡的区域，将L的进线、出线以及N线分别接到对应的端子上既完成产品的安装，产品安装完成后，将产品的ID好配置到云端服务器的白名单，即可以实现此电能计量装置和云端服务器的数据传输。
该带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表通过NB-IOT通讯方式直接连接到云端服务器并存储数据。该带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表具有电池作为后备电源。该带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表采用低功耗设计的硬件，同时软件上在检测到掉电后启动低功耗的策略，市电掉电后可以自动切换到电池供电并将市电掉电上报到云端服务器。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表，包括低功耗主控模块、交流采样模块、NB-IOT通讯模块、人机交互模块和电源模块，其特征在于：所述电源模块通过交流采样模块电性连接于市电，所述交流采样模块输出端连接于低功耗主控模块，所述低功耗主控模块双向连接于NB-IOT通讯模块，所述NB-IOT通讯模块通过通讯基站信号连接于云端服务器；
所述低功耗主控模块的输入端连接于电源模块的输出端，所述低功耗主控模块的输出端连接于人机交互模块的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表，其特征在于：所述低功耗主控模块采用RN8213B芯片，其内嵌32位ARM Cortex-M0核。
3.根据权利要求1所述的一种带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表，其特征在于：所述电源模块采用市电取电和电池供电。
4.根据权利要求1所述的一种带NB-IOT通讯模块的低功耗计量电能表，其特征在于：所述低功耗主控模块为低功耗计量电表，且低功耗计量电表安装在DIN35导轨条上。
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