CN219551600U - 一种燃气表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃气表，包括：包括NB‑IOT模组，NB‑IOT模组包括输入检测模块以及输出控制模块，其中，输入检测模块对燃气表的运行信息进行检测，并将运行信息通过消息邮箱方式发送至输出控制模块，运行信息包括计量信息、电源信息以及按键信息；输出控制模块接收运行信息，根据运行信息生成控制信号，以根据控制信号对燃气表进行控制。通过本实用新型提供的燃气表，通过在NB‑IOT模组内设计输入检测模块和输出控制模块，分别实现对模组外部输入检测模块部件和输出控制模块部件进行管理控制，以实现燃气表和网络云服务器的数据交互，增加了模组芯片功能的集成度，提高了燃气表的稳定性。

Description

一种燃气表

技术领域

本实用新型涉及智能设备领域，具体涉及一种燃气表。

背景技术

随着物联网的快速发展，越来越多的设备实现智能化，基于物联网技术的燃气表也逐渐被广泛应用。在燃气普及率逐渐提高的同时，智能燃气表相比于传统燃气表，操作更加方便灵活，这使得智能燃气表的需求量也越来越高。

在现有技术中，现有的智能燃气表通常围绕微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)和NB(Narrow Band，窄带)模组进行功能设计。在进行通信时，通过MCU打开并控制NB模组，实现与网络云服务器的NB通讯数据交互，这使得MCU功能设计成为智能燃气表中的核心技术设计。然而，MCU为核心的智能燃气表通常设计复杂，易导致稳定性不高以及可靠性低的缺陷。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中智能燃气表以MCU为核心，导致产品成本高，却设计复杂，难以做到较高的稳定性与可靠性问题，从而提供了一种燃气表。

根据第一方面，本实用新型提供了一种燃气表，包括NB-IOT模组，所述NB-IOT模组包括输入检测模块以及输出控制模块，其中，

所述输入检测模块对燃气表的运行信息进行检测，并将所述运行信息通过消息邮箱方式发送至所述输出控制模块，所述运行信息包括计量信息、电源信息以及按键信息；

所述输出控制模块接收所述运行信息，根据所述运行信息生成控制信号，以根据所述控制信号对燃气表进行控制。

在一实施例中，所述输入检测模块包括计量采集模块，所述计量采集模块为脉冲采样电路。

在一实施例中，所述输入检测模块还包括开盖检测模块，所述开盖检测模块为开盖检测开关电路。

在一实施例中，还包括储能电容，所述储能电容为阀控模块提供电能的同时，还与所述NB-IOT模组连接，向所述NB-IOT模组供电。

在一实施例中，所述输入检测模块还包括电源管理模块，所述电源管理模块对外接电源的上下电动作以及剩余电量进行监测。

在一实施例中，所述电源管理模块包括降压电路，所述降压电路与所述NB-IOT模组连接。

在一实施例中，所述降压电路为LDO降压电路，降低主电源输入的电压。

在一实施例中，还包括拆表倾斜检测模块，所述拆表倾斜检测模块对燃气表的移动信号进行检测。

在一实施例中，所述拆表倾斜检测模块为倾斜开关检测电路。

在一实施例中，还包括阀门驱动模块，所述阀门驱动模块与所述NB-IOT模组连接，根据所述NB-IOT模组的控制指令驱动阀门进行动作。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的一种燃气表，通过在NB-IOT模组内设计输入检测模块与输出控制模块方式，分别实现对模组外部输入模块部件、输出模块部件进行管理控制，结合NB-IOT模组自身的NB通讯功能，以实现燃气表与网络云服务器的数据交互，将NB-IOT模组的功能发挥最大化，取消了传统的MCU设计，仅通过NB-IOT模组即可实现燃气表所用应用功能设计，增加了模组芯片功能的集成度，提高了智能燃气表的稳定性和可靠性。

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，就可以根据这些附图得知本实施例的详细技术方案。

图1是本实用新型实施例提供的NB-IOT模组的连接结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的燃气表的整体结构框图。

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，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。

目前，公知的NB-IOT智能燃气表设计技术，一般都是围绕MCU及NB模组进行功能设计，在通信时，由MCU打开并控制NB模组，连接NB基站网络，最终实现与网络云服务器进行数据交互，并完成燃气表的各种业务应用功能。在通讯完成后，又由MCU关闭NB模组电源，或使NB模组进入省电模式(UE Power Saving Mode，PSM)。MCU同时也处理智能燃气表的计量计数、阀门控制以及数据存储等应用功能。使得MCU设计仍然是NB-IOT智能燃气表的核心技术设计，智能燃气表的设计开发仍然离不开MCU。然而，此类MCU为核心的智能燃气表通常不带操作系统且设计复杂，使得燃气表的稳定性、可靠性很难得到保证。

另外，在芯片技术竞争日趋严酷的背景下，单纯以MCU技术设计智能应用，有一定的局限性，容易在不同方面受到不同程度的技术限制，同时给燃气行业智能技术的发展与应用带来一定的风险。

本实用新型实施例提供一种燃气表，如图1所示，该燃气表包括NB-IOT模组/芯片(以下简称为NB-IOT模组)、电源管理模块、按键、计量采集模块、开盖检测模块、报警器检测模块、拆表倾斜检测模块、SIM IC、配置/AT接口、烧录接口、NB天线、蓝牙天线、红外通信模块、液晶驱动芯片、液晶屏、存储模块以及led灯和阀控模块。

其中，NB-IOT模组是控制中心，其它外部所有模块、部件都与之相连，且同时都在同一块线路板上。其它外部模块部件分成三类，一是输入，二是输出，三是NB通讯所需的。如下表所示：

NB-IOT模组在以往燃气表中也仅当作NB通讯作用，燃气表功能却是设计在MCU中的。

本实施例不仅将NB-IOT模组用作NB通讯，更关键的，还在NB-IOT模组内构建输入检测模块与输出控制模块，分别实现对模组外部输入检测模块部件、模组外部输出控制模块部件进行管理控制。输入检测模块要检测计量信息、电源信息、按键信息、开盖报警信息、外部泄漏报警器报警信息以及拆表报警信息等，并进行相应处理，将各信息通过消息邮箱方式发送给输出控制模块。输出控制模块接收到相关信息后，根据消息类型，通过模组外部输出模块部件进行处理控制，如存储数据、液晶显示以及控制阀门开关等，也可直接控制NB-IOT模组自身通过NB-IOT网络与网络云服务器通信，上报燃气表信息，或接受网络云服务器指信令，控制燃气表运行。

在NB-IOT模组中设计燃气表应用功能，取消了传统的MCU，仅通过NB-IOT模组既实现燃气表所用应用功能设计，又完成了NB通信功能设计，增加了芯片功能的集成度，也提高智能燃气表的稳定性和可靠性。

NB-IOT模组1作为控制中心，是集成计量采集、阀门控制、数据记录、人机交互、参数配置、检测通信于一体的嵌入式软硬件设计，整合NB通信、本地串口通信及蓝牙通信等功能于一体，在统一的操作系统调度运行下，最终实现智能燃气表的稳定可靠运行。

如图2所示，输入检测模块与输出控制模块处于NB-IOT模组1中，是智能燃气表的应用控制核心。其中，输入检测模块是智能燃气表外部输入检测类模块部件的总体管理检测任务，输出控制模块是智能燃气表外部输出控制类模块部件的总体管理控制任务，NB通讯所需类外部部件模块由NB-IOT模组1自行管理。

NB-IOT模组1中的二次开发包是开发软件包，二次开发包中包含应用程序框架、二次开发接口及各种NB通信的基础应用，应用任务在该开发包基础上开发，运行于NB-IOT模组1内部，并对各硬件接口、部件实施控制。固有模块为NB-IOT模组1自带的功能模块，固有模块包括无线射频协议栈及各硬件接口驱动等，主要完成NB通信、应用程序烧录及模块的AT指令处理等功能。

在应用程序运行时，输入检测模块检测到各种事件信息后，向输出控制模块通过消息邮箱方式传递事件信息，如短按键、长按键、上电、掉电、燃气泄漏、开盖以及拆表报警等，输出控制模块收到各消息后，根据消息类型，控制燃气表相应的外部输出类模块部件进行相应动作，实现各种控制功能，如开阀、关阀、NB上告通信、液晶显示及数据存储等。

NB-IOT模组1还包括低功耗操作系统，低功耗操作系统为NB-IOT模组1自带的操作系统，低功耗操作系统能够在燃气表无任务运行时，控制燃气表进行休眠，从而降低燃气表的功耗。

具体地，NB-IOT模组1可以是带OpenCPU功能的NB-IOT模组，也可以是带OpenCPU功能的NB-IOT芯片，此处不作限定。以NB-IOT模组1为设计中心，在NB-IOT模组1中设计燃气表功能，利用NB-IOT模组1中的操作系统、固有模块以及二次开发包，以使得智能燃气表无需依赖MCU，也能够实现相应的功能。

计量采集模块4是主线路板的一部分，由NB-IOT模组1中的输入检测模块进行检测管理，输入检测模块采集计量信息，经过数据加工，最终生成并维护了燃气表计量关键信息，即燃气表用气累积量，在需要时可以通过液晶显示、计费结算，也可以通过NB通信方式发送给网络云服务器，还可以时不时地作为冻结数据存储起来，用于用气记录查询。

具体地，计量采集模块4可以是脉冲采样电路，也可以是光电直读采集通讯电路，还可以是超声波计量通讯电路，此处不作限定。

开盖检测模块5是主线路板的一部分，由NB-IOT模组1中的输入检测模块进行检测管理，输入检测模块采集开盖报警信息，产生开盖报警事件，最终控制燃气表开关阀、显示并上报相关信息到网络云服务器。

具体地，开盖检测模块5通过GPIO接口和NB-IOT模组1连接，开盖检测模块5可以为开盖检测开关电路，用于识别燃气表具面盖是否被人为打开。当面盖安装上后，会按压电路中的轻触开关，使之处于断开状态，若，面盖被拆除，电路中的轻触开关将会闭合，输入检测模块就会立即采集到轻触开关的闭合信号，从而产生报警。

在一实施例中，如图2所示，该燃气表还包括电源管理模块2，电源管理模块2包括上下电及电量检测电路21，上下电及电量检测电路21属于模组外的输入检测类模块，由输入检测模块进行检测管理，用于对外接电源的上下电动作及剩余电量值进行监测，采集电源信息，产生电源相关事件，如上电、下电及电源电压状态变化等，最终根据不同事件，控制燃气表不同的运行方式，如开关阀、显示或上报信息到网络云服务器等。在一实施例中，电源管理模块2还包括储能电容23，储能电容23主要是在外接电源上电时进行充电，存储电能，在外接电源掉电或电能不足时，释放电能，辅助供电。

储能电容23要向NB-IOT模组1辅助供电，保证外接电源供电不足时，NB通信过程中有充足电能消耗。

储能电容23还用于向阀控模块12供电，以使得阀控模块12有充足的电量控制阀门进行动作，从而保证阀控模块12的正常运行，避免因外电源掉电或电量不足导致无法关闭或打开阀门的情况。

在一实施例中，电源管理模块2还包括降压电路22，降压电路22主要对外接电源(通常为电池)进行降压处理，为整个线路板供电。

具体地，降压电路22可以为DC-DC降压芯片和LDO降压芯片组成的两级降压电路，也可以为两个降压芯片组成的两级LDO降压电路。在两级降压电路中，第1级将输入电压降到5V，给储能电容23及第2级降压电路供电，第2级降压电路将5V电压降到3.3V，给各电路模块使用。

在一实施例中，该燃气表还包括拆表倾斜检测模块7，倾斜检测模块7属于模组外的输入检测类模块，由输入检测模块进行检测管理，用于检测燃气表的拆表移动信号，采集拆表报警信息，产生拆表报警事件，最终控制燃气表开关阀、显示并上报信息到网络云服务器。

具体地，拆表倾斜检测模块7为倾斜开关电路，用于识别燃气表是否被拆除移动。其中，利用倾斜开关电路对燃气表的拆除移动情况进行检测为现有技术，此处不再赘述。其中，倾斜开关电路可以包括倾斜传感器，倾斜传感器对燃气表的方向或倾斜度进行检测，以实现对燃气表的拆除移动情况进行检测。

在一实施例中，开盖检测模块5是主线路板的一部分，由NB-IOT模组1中的输入检测模块进行检测管理，输入检测模块采集开盖报警信息，产生开盖报警事件，最终控制燃气表开关阀、显示并上报相关信息到网络云服务器。

具体地，开盖检测模块5通过GPIO接口和NB-IOT模组1连接，开盖检测模块5可以为开盖检测开关电路，用于识别燃气表面盖是否被人为打开。当面盖安装上后，会按压电路中的轻触开关，使之处于断开状态，若，面盖被拆除，电路中的轻触开关将会闭合，输入检测模块就会立即采集到轻触开关的闭合信号，从而产生报警。

在一实施例中，报警器检测模块6，属于模组外的输入检测类模块，由NB-IOT模组1内的输入检测模块统一管理，用于连接外接燃气泄漏报警器，并检测外部报警器是否产生报警信号，若采集到燃气泄漏报警信息，产生燃气泄漏报警事件，最终控制燃气表关阀、显示并上报信息到网络云服务器。

在一实施例中，按键3，属于模组外的输入检测类部件，由NB-IOT模组1内输入检测模块进行检测管理。用于采集短按、长按信息，产生短按、长按事件。

具体的，按键3指安装在线路板上的轻触按键，通过GPIO口和NB-IOT模组1连接，由输入检测任务检测是否有按键信号，并确认是短按或长按事件。通过按键信号的采集，以便于识别用户的需求，最终实现人为的按键信息输入，实现人机交互功能。

在一实施例中，该燃气表还包括阀控模块12，阀控模块12属于模组外的输出控制类模块，由NB-IOT模组1内的输出控制模块统一管理，在输出控制模块接收需要控制阀门的事件信息后，对各种阀控条件进行逻辑运算、判断，若最终结果是要控制阀门的，才进行开阀、关阀的控制动作。

在一实施例中，存储模块10，属于模组外的输出控制类模块，由NB-IOT模组1内的输出控制模块统一管理，在输出控制模块接收需要控制阀门的事件信息后，需要读取或存储数据时，才控制存储模块进行数据读写操作。

具体的，存储模块10通过IIC/SPI接口和NB-IOT模组1连接，由输出控制模块控制数据的读写操作，用于存储表参数、冻结数据及事件记录等，实现数据存储功能。存储模块10可以是EEPROM存储模块，也可以是FLASH存储模块，此处不作限定。

在一实施例中，LED灯11，属于模组外的输出控制类部件，由NB-IOT模组1内的输出控制模块统一管理，指示燃气表的相关运行状态。如收到本地指令进行处理时，指示灯闪烁，也可以外接异常时，闪烁几次，提示燃气表工作异常。

在一实施例中，红外通信模块8，属于模组外的输出控制类模块，由NB-IOT模组1内的输出控制模块统一管理，用于燃气表各项参数的读取与设置。

具体的，红外通信模块8通过UART接口与NB-IOT模组1连接，由输出控制模块控制红外通信。红外通信模块8主要由红外发送管与接收管组成，可以是远红外通信模块，也可以是近红外通信模块。远红外通信模块8还需要NB-IOT模组1提供PWM信号，对UART通信数据进行PWM调制。

液晶驱动芯片9与液晶屏，属于模组外的输出控制类部件，由NB-IOT模组1内的输出控制模块统一管理，用于显示燃气表运行过程中的相关信息，指示燃气表当前运行状态，如NB的信号强度、当前累积使用气量、阀门的开关状态及外接电源(电池)状态等等。

具体的，液晶驱动芯片9外接液晶屏，液晶驱动芯片9通过IIC/SPI接口和NB-IOT模组1连接，由输出控制任务控制，接收输出控制任务的显示指令及显示数据，控制液晶屏显示，液晶屏的规格可以根据实际应用场景变换而变换。液晶屏由液晶驱动芯片9进行驱动显示，其中的COM接口与SEG液晶段的连接关系，在液晶驱动芯片9的存储器中有一一对应的关系，并由输出控制任务控制的IIC通信数据进行对应控制，最终实现各种显示功能。

上述的SIM IC、配置/AT接口、烧录接口、NB天线、蓝牙天线属于NB通讯所需的部件或接口，由NB-IOT模组1自行管理运用。

具体的，SIM-IC通过SIM卡接口和NB-IOT模组1连接。SIM-IC为运营商的SIM卡芯片，内部存有IMSI号，即国际移动用户识别码，用于标识NB-IOT网络的用户身份。通过SIM-IC识别用户的身份，以避免被非法用户修改数据等的可能性，提高安全性。

配置/AT接口通过UART口与NB-IOT模组1连接，用于燃气表具的参数配置、读取及NB-IOT模组1的AT指令操作和控制。

烧录接口通过UART口与NB-IOT模组1，用于固件烧录与调试检测。

NB天线可以是板载天线，焊接安装在线路板上，也可以是外接天线，通过天线座插在线路板上，用于NB通信。

蓝牙天线可以是板载天线，绘制在线路板上，也可以是外接天线，通过天线座插在线路板上，用于蓝牙通信。

本实用新型提供的一种燃气表，通过在NB-IOT模组内设计输入检测模块与输出控制模块方式，分别实现对模组外部输入模块部件、输出模块部件进行管理控制，结合NB-IOT模组自身的NB通讯功能，以实现燃气表与网络云服务器的数据交互，将NB-IOT模组的功能发挥最大化，取消了传统的MCU设计，仅通过NB-IOT模组即可实现燃气表所用应用功能设计，增加了模组芯片功能的集成度，提高了智能燃气表的稳定性和可靠性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种燃气表，其特征在于，包括NB-IOT模组，所述NB-IOT模组包括输入检测模块以及输出控制模块，其中，

所述输入检测模块对燃气表的运行信息进行检测，并将所述运行信息通过消息邮箱方式发送至所述输出控制模块，所述运行信息包括计量信息、电源信息以及按键信息；

所述输出控制模块接收所述运行信息，根据所述运行信息生成控制信号，以根据所述控制信号对燃气表进行控制。

2.根据权利要求1所述的燃气表，其特征在于，所述输入检测模块包括计量采集模块，所述计量采集模块为脉冲采样电路。

3.根据权利要求1所述的燃气表，其特征在于，所述输入检测模块还包括开盖检测模块，所述开盖检测模块为开盖检测开关电路。

4.根据权利要求1所述的燃气表，其特征在于，还包括储能电容，所述储能电容为阀控模块提供电能的同时，还与所述NB-IOT模组连接，向所述NB-IOT模组供电。

5.根据权利要求1所述的燃气表，其特征在于，所述输入检测模块还包括电源管理模块，所述电源管理模块对外接电源的上下电动作以及剩余电量进行监测。

6.根据权利要求5所述的燃气表，其特征在于，所述电源管理模块包括降压电路，所述降压电路与所述NB-IOT模组连接。

7.根据权利要求6所述的燃气表，其特征在于，所述降压电路为LDO降压电路，降低主电源输入的电压。

8.根据权利要求1所述的燃气表，其特征在于，还包括拆表倾斜检测模块，所述拆表倾斜检测模块对燃气表的震动信号进行检测。

9.根据权利要求8所述的燃气表，其特征在于，所述拆表倾斜检测模块为倾斜开关检测电路。

10.根据权利要求1所述的燃气表，其特征在于，还包括阀门驱动模块，所述阀门驱动模块与所述NB-IOT模组连接，根据所述NB-IOT模组的控制指令驱动阀门进行动作。