WO2021128416A1

WO2021128416A1 - M-bus 接收电路和基于 m-bus 的 4g 水表采集器

Info

Publication number: WO2021128416A1
Application number: PCT/CN2019/130561
Authority: WO
Inventors: 李冬; 聂菊保; 李冠儒; 李冠熙; 朱俊胜
Original assignee: 深圳市创仁科技有限公司
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2021-07-01
Also published as: CN111009109A; US20220155125A1; CN111710145A; CN111833582A; CN111681402A; CN111009109B; CN111681403A

Abstract

一种M-BUS接收电路（8）和基于M-BUS的4G水表采集器。其中M-BUS接收电路（8）设置在控制单元（2）和M-BUS过流保护电路之间且用于连接控制单元（2）和M-BUS过流保护电路，M-BUS接收电路（8）由稳压芯片U1、施密特触发器U5B和U5C、电压比较器U3A和U3B、三极管Q2和Q4、二极管D1、D2、D8-D11、运算放大器U15A和U15B、稳压二极管ZW10和ZW11、若干阻容电路构成。该M-BUS接收电路（8）可大幅提高信噪比，可靠性和稳定性明显提高。同理，基于M-BUS的4G水表采集器，能够有效提高水表数据采集的稳定性。

Description

M-BUS接收电路和基于M-BUS的4G水表采集器

技术领域

本发明涉及数据采集器技术领域，尤其涉及一种M-BUS接收电路和基于M-BUS的4G水表采集器。

背景技术

目前市场上的远程水表大都是将同一楼层的多个水表的信息传送到水表采集器上，再经水表采集器将收集起来的数据上传至计算机管理系统上，完成远程抄表工作。但现有的水表采集器多采用M-BUS芯片进行供电和数据传输，在实际使用中发现，采用M-BUS芯片的水表采集器的水表通讯接口供电不稳定，信噪比也比较低，稳定性低的水表采集器在使用上多有不便。

技术问题

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可大幅提高信噪比，实现数据接收稳定性高的M-BUS接收电路和基于M-BUS的4G水表采集器。

技术解决方案

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种M-BUS接收电路，设置在控制单元和M-BUS过流保护电路之间且用于连接控制单元和M-BUS过流保护电路，所述M-BUS接收电路包括电容C3、电容C2、稳压芯片U1、二极管D1、电阻R16、电阻R10、电阻R8、电阻R17、电容C9、电阻R9、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、施密特触发器U5C、电阻R124、电阻R105、三极管Q2、电阻R12、电阻R103、电阻R33、施密特触发器U5B、电压比较器U3B、电阻R32、电阻R34、电容C75、电阻R15、二极管D2、电阻R117、电容C7、电容C5、电容C8、电容C10、电压比较器U3A、电阻R29、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、电容C15、电容C16、电容C17、电容C81、电容C6、电阻R18、电阻R20、电阻R205、电阻R203、电阻R204、电阻R201、电阻R202、电阻R7、电容C202、电容C200、电容C201、电容C203、电容C4、运算放大器U15A、稳压二极管ZW10、稳压二极管ZW11和运算放大器U15B；

所述电容C3和电容C2并联连接，所述电容C3和电容C2并联后的一端接地，所述电容C3和电容C2并联后的另一端与稳压芯片U1的第三引脚均与32V电源电连接；所述二极管D1的负极与稳压芯片U1的第三引脚电连接，所述二极管D1的正极与稳压芯片U1的第二引脚电连接；所述稳压芯片U1的第二引脚分别电阻R10的一端和电阻R8的一端电连接，所述电阻R10的另一端分别与稳压芯片U1的第一引脚、电阻R16的一端、电容C9的一端和电阻R17的一端电连接，所述电阻R16的另一端与三极管Q4的集电极电连接，所述三极管Q4的基极与电阻R22的一端电连接，所述电阻R22的另一端分别与电阻R9的一端、施密特触发器U5C的输出端和电阻R21的一端电连接，所述电阻R9的另一端接3.3V电源，所述施密特触发器U5C的两个输入端相互连接且与控制单元电连接，所述电阻R21的另一端与三极管Q4的发射极电连接且均接地；所述电容C9的另一端、电阻R17的另一端和电阻R8的另一端相互连接且均接地；

所述电阻R124的一端与控制单元电连接，所述电阻R124的另一端分别与电阻R105的一端和三极管Q2的基极电连接，所述电阻R105的另一端与三极管Q2的发射极相互连接且均接地；所述三极管Q2的集电极与电阻R12的一端电连接，所述电阻R12的另一端分别与施密特触发器U5B的一输入端和电阻R103的一端电连接，所述电阻R103的另一端与电阻R33的一端相互连接且均接3.3V电源；所述电阻R33的另一端分别与施密特触发器U5B的另一输入端和电压比较器U3B的输出端电连接，所述施密特触发器U5B的输出端与控制单元电连接；所述电压比较器U3B的正向输入端分别与电阻R32的一端、电阻R34的一端和电容C75的一端电连接，所述电阻R32的一端接3.3V电源，所述电阻R34的另一端和电容C75的另一端相互连接且均接地；所述电压比较器U3B的反向输入端通过电阻R15接3.3V电源；

所述电压比较器U3B的反向输入端分别与电容C8的一端、电容C10的一端和电压比较器U3A的输出端电连接，所述电容C10的另一端接地，所述电容C8的另一端分别与电压比较器U3A的正向输入端、二极管D8的正极、二极管D10的负极和电阻R18的一端电连接；所述电压比较器U3A的反向输入端分别与电阻R29的一端、二极管D8的负极、二极管D9的正极、电容C15的一端、电容C16的一端、电容C17的一端、电容C81的一端和电阻R20的一端电连接，所述电阻R29的另一端、电容C15的另一端、电容C16的另一端、电容C17的另一端和电容C81的另一端相互连接且均接地；所述二极管D9的负极与二极管D10的正极电连接，所述电阻R20的另一端分别与二极管D11的负极和电容C6的一端电连接，所述电容C6的另一端接地，所述二极管D11的正极和电阻R18的另一端均与运算放大器U15B的输出端电连接；

所述运算放大器U15B的反向输入端与运算放大器U15B的输出端电连接，所述运算放大器U15B的正向输入端分别与运算放大器U15A的输出端、电容C202的一端和电阻R205的一端电连接；所述电容C202的另一端、电阻R205的另一端、电容C200的一端和电阻R203的一端均与运算放大器U15A的反向输入端电连接，所述电容C200的另一端接地，所述电阻R203的另一端分别与电阻R201的一端和稳压二极管ZW10的正极电连接，所述电阻R201的另一端接地，所述稳压二极管ZW10的负极分别与稳压芯片U1的第二引脚和电阻R7的一端电连接，所述电阻R7的另一端分别与稳压二极管ZW11的负极、电容C4的一端和M-BUS过流保护电路电连接；所述稳压二极管ZW11的正极分别与电阻R202的一端和电阻R204的一端电连接，所述电阻R202的另一端接地，所述电阻R204的另一端分别与电容C201的一端和运算放大器U15A的正向输入端电连接，所述电容C201的另一端接地，所述运算放大器U15A的电源端通过电容C203后接地；

所述二极管D2的正极接32V电源，所述二极管D2的负极分别与电阻R117的一端和电容C7的一端电连接，所述电阻R117的另一端与电容C5的一端电连接，所述电容C7的另一端和电容C5的另一端相互连接且均接地。

本发明采用的另一种技术方案为：

一种基于M-BUS的4G水表采集器，包括电源模块、控制单元、4G通讯模块、蓝牙通讯模块、SIM卡电路、水表通讯接口、天线、防雷电路和上述的M-BUS接收电路；

所述电源模块分别与控制单元和4G通讯模块电连接，所述控制单元分别与SIM卡电路、蓝牙通讯模块和M-BUS接收电路电连接，所述4G通讯模块与天线电连接，所述M-BUS接收电路与水表通讯接口电连接，所述水表通讯接口与防雷电路电连接。

有益效果

本发明的有益效果在于：

本发明提供的M-BUS接收电路，设置在控制单元和M-BUS过流保护电路之间且用于连接控制单元和M-BUS过流保护电路，其中M-BUS接收电路由可调稳压电源LM317、施密特触发器CD4093、比较器LM393、三极管Q2、三极管Q4、二极管D2、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D1及若干阻容电路构成，系统通过12VDC升压至32VDC电压通过可调稳压电源U1将电压调整为±15VDC，由稳压管将电压降为7.5VDC，再通过比较器U3第一脚输出高电平输入到第二比较器IN-管脚与IN+管脚的1.5VDC，在第7脚输出低电平触发施密特触发器接收MBUS通讯数据。三极管Q2基极受单片机控制使能施密特触发器，在需要接收MBUS数据时，该引脚将被使能，三极管Q4为调整稳压器U1的ADJ引脚控制调整电压在15VDC左右，二极管D2与电容将32VDC电压进行隔离，即在输入12VDC电源在有波动时，不会在mS等级的时间内影响MBUS通讯，二极管D10将比较器第2引脚的信号进行隔离与二极管D8，二极管D9组成限幅电路，防止比较器进入过零比较；二极管D1接在稳压器U1的输入脚和接地脚，防止保护电压信号接反而损坏稳压器U1的效果。因此，本发明提供的M-BUS接收电路可大幅提高信噪比，可靠性和稳定性明显提高。同理，本发明还提供的基于M-BUS的4G水表采集器，能够有效提高水表数据采集的稳定性。

附图说明

图1为本发明的M-BUS接收电路的电路连接图；

图2为本发明的控制单元的电路连接图；

图3为本发明的基于M-BUS的4G水表采集器的模块连接图；

图4为本发明的电源模块的电路连接图；

图5为本发明的4G通讯模块的电路连接图；

图6为本发明的SIM卡电路的电路连接图；

图7为本发明的蓝牙通讯模块的电路连接图；

图8为本发明的水表通讯接口的电路连接图；

图9为本发明的防雷电路的第一分支电路的电路连接图；

图10为本发明的防雷电路的第二分支电路的电路连接图；

图11为本发明的防雷电路的第三分支电路的电路连接图；

图12为本发明的防雷电路的第四分支电路的电路连接图；

图13为本发明的防雷电路的第五分支电路的电路连接图；

图14为本发明的过流保护电路的电路连接图；

图15为本发明的M-BUS电源电路的12VDC-32VDC的电路连接图；

图16为本发明的M-BUS电源电路的4.2VDC-7.2VDC的电路连接图；

图17为本发明的存储模块的电路连接图；

图18为本发明的蜂鸣器模块的电路连接图；

图19为本发明的温度感应模块的电路连接图；

图20为本发明的指示灯模块的电路连接图；

图21为本发明的收发器的电路连接图；

图22为本发明的7.2V电池电量检测电路的电路连接图；

图23为本发明的开关式稳压电路的电路连接图；

图24为本发明的485通讯电路的电路连接图；

图25为本发明的复位电路的电路连接图；

图26为本发明的电池充电过压保护电路连接图；

图27为本发明的MCU供电端π型低通滤波电路连接图；

图28为本发明的程序下载接口电路的电路连接图；

图29为本发明的存储器电源控制输出电路的电路连接图；

标号说明：

1、电源模块；2、控制单元；3、蓝牙通讯模块；4、4G通讯模块；5、SIM卡电路；6、防雷电路；7、水表通讯接口；8、M-BUS接收模块；9、M-BUS电源电路；10、RS-485通讯接口电路；11、天线。

本发明的实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图29，具体如图1，本发明提供的一种M-BUS接收电路，设置在控制单元和M-BUS过流保护电路之间且用于连接控制单元和M-BUS过流保护电路，所述M-BUS接收电路包括电容C3、电容C2、稳压芯片U1、二极管D1、电阻R16、电阻R10、电阻R8、电阻R17、电容C9、电阻R9、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、施密特触发器U5C、电阻R124、电阻R105、三极管Q2、电阻R12、电阻R103、电阻R33、施密特触发器U5B、电压比较器U3B、电阻R32、电阻R34、电容C75、电阻R15、二极管D2、电阻R117、电容C7、电容C5、电容C8、电容C10、电压比较器U3A、电阻R29、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、电容C15、电容C16、电容C17、电容C81、电容C6、电阻R18、电阻R20、电阻R205、电阻R203、电阻R204、电阻R201、电阻R202、电阻R7、电容C202、电容C200、电容C201、电容C203、电容C4、运算放大器U15A、稳压二极管ZW10、稳压二极管ZW11和运算放大器U15B；

其中，电容C3的电容值为0.1uF；电容C2的电容值为0.01uF；稳压芯片U1的型号为LM317AMDT；二极管D1的型号为SS16；电阻R16的阻值为2.4KΩ；电阻R10的阻值为160Ω；电阻R8的阻值为5.1KΩ；电阻R17的阻值为1MΩ；电容C9的电容值为0.01uF；电阻R9的阻值为1MΩ；电阻R21的阻值为10KΩ；电阻R22的阻值为1KΩ；三极管Q4的型号为MMBT5551；施密特触发器U5C的型号为4093；电阻R124的阻值为1KΩ；电阻R105的阻值为1KΩ；三极管Q2的型号为MMBT5551；电阻R12的阻值为1KΩ；电阻R103的阻值为100Ω；电阻R33的阻值为1KΩ；施密特触发器U5B的型号为4093；电压比较器U3B的型号为LM393A；电阻R32的阻值为10KΩ；电阻R34的阻值为10KΩ；电容C75的电容值为0.1uF；电阻R15的阻值为1KΩ；二极管D2的型号为1N4148；电阻R117的阻值为100Ω；电容C7的电容值为0.1uF；电容C5的电容值为4.7uF；电容C8的电容值为39pF；电容C10的电容值为0.001uF；电压比较器U3A的型号为LM393A；电阻R29的阻值为3MΩ；二极管D8、二极管D9和二极管D10的型号均为1N4148；二极管D11的型号为BAT41ZFILM；电容C15、电容C16、电容C17和电容C81的电容值均为4.7uF；电容C6的电容值为1000pF；电阻R18、电阻R20的阻值均为4.7KΩ；电阻R205的阻值为33KΩ；电阻R203、电阻R204的阻值均为1KΩ；电阻R201、电阻R202的阻值为5.1KΩ，精度为1%；电阻R7的阻值为2Ω，瓦数为5W；电容C202的电容值为39pF，电压值为50V；电容C200、电容C201、电容C203的电容值均为0.1μF，电压值均为50V；电容C4的电容值为0.22μF，电压值为50V；运算放大器U15A和运算放大器U15B的型号均为LM258；稳压二极管ZW10和稳压二极管ZW11的型号均为ZMM2V4。

本发明的技术效果为：

本发明提供的M-BUS接收电路，设置在控制单元和M-BUS过流保护电路之间且用于连接控制单元和M-BUS过流保护电路，其中M-BUS接收电路由可调稳压电源LM317、施密特触发器CD4093、比较器LM393、三极管Q2、三极管Q4、二极管D2、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D1及若干阻容电路构成，系统通过12VDC升压至32VDC电压通过可调稳压电源U1将电压调整为±15VDC，由稳压管将电压降为7.5VDC，再通过比较器U3第一脚输出高电平输入到第二比较器IN-管脚与IN+管脚的1.5VDC，在第7脚输出低电平触发施密特触发器接收MBUS通讯数据。三极管Q2基极受单片机控制使能施密特触发器，在需要接收MBUS数据时，该引脚将被使能，三极管Q4为调整稳压器U1的ADJ引脚控制调整电压在15VDC左右，二极管D2与电容将32VDC电压进行隔离，即在输入12VDC电源在有波动时，不会在mS等级的时间内影响MBUS通讯，二极管D10将比较器第2引脚的信号进行隔离与二极管D8，二极管D9组成限幅电路，防止比较器进入过零比较；二极管D1接在稳压器U1的输入脚和接地脚，防止保护电压信号接反而损坏稳压器U1的效果。因此，本发明提供的M-BUS接收电路可大幅提高信噪比，可靠性和稳定性明显提高。

参阅图2，所述控制单元包括型号为STM32L15xRC的控制芯片U7，所述施密特触发器U5C的两个输入端均与控制芯片U7的第二十九引脚（标号为USART3_TX）电连接，所述电阻R124的一端与控制芯片U7的第五十九引脚（标号为EN1）电连接，所述施密特触发器U5B的输出端与控制芯片U7的第三十引脚（标号为USART3_RX）电连接。图2中各电子元器件的具体参数如下：

电阻R134的阻值为1MΩ，电阻R135、R52、R69、R63的阻值为10KΩ，MOS管的型号为2301，SL1的型号为SL353LT。电容C26、C32、C43的电容值为0.1μF，电阻R59的阻值为1KΩ；电容C31、C33的电容值为12pF；晶振器X1的晶振频率为32.768K。

上述的控制单元由一单片机芯片U7、各个旁路电容、各个控制电容、各个控制电阻及晶振、通讯接口组成，电容C26与单片机VDD_1电源引脚连接，电容C32与单片机VDD_2电源引脚连接，电容C30与电阻R61与单片机芯片的RST引脚连接组成复位电路，晶振器的一端与单片机芯片的OSC32_OUT引脚连接同时接至电容C31，另一端与与单片机芯片的OSC32_IN引脚连接同时接至电容C33组成振荡电路，提供32.768kHz的时钟频率。

参阅图3，本发明还提供的一种基于M-BUS的4G水表采集器，包括电源模块1、控制单元2、4G通讯模块4、蓝牙通讯模块3、SIM卡电路5、水表通讯接口7、天线11、防雷电路6和上述的M-BUS接收电路8；

所述电源模块1分别与控制单元2和4G通讯模块4电连接，所述控制单元2分别与SIM卡电路5、蓝牙通讯模块3和M-BUS接收电路8电连接，所述4G通讯模块4与天线11电连接，所述M-BUS接收电路8与水表通讯接口7电连接，所述水表通讯接口7与防雷电路6电连接。

同理，本发明提供的基于M-BUS的4G水表采集器，能够有效提高水表数据采集的稳定性。

参阅图4，所述电源模块包括电感J0、电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、二极管D15、电阻RP1、稳压管ZD1、插接口J2、MOS管Q5、电阻R35、电阻R37、电阻R40、电阻R42、电容C19、稳压芯片U9、电容C34、电容C35、瓷片电容E4、瓷片电容E5、电容C36和电容C37；

其中，电感J0的标称为0R；电感L1、电感L2、电感L3、电感L4的标称均为220R/1A；二极管D15的型号为SS34；电阻RP1的型号为PTC GP250-3A；稳压管ZD1的型号为SMBJ15；插接口J2的型号为Component_1；MOS管Q5的型号为2302；电阻R35的阻值为4.7KΩ；电阻R37的阻值为100KΩ；电阻R40的阻值为1MΩ；电阻R42的阻值为1MΩ；电容C19的电容值为0.1uF；稳压芯片U9的型号为S-812C33；电容C34的电容值为200μF，电压值为25V；电容C35的电容值为100nF；瓷片电容E4和瓷片电容E5的电容值为22μF；电容C36的电容值为100nF；电容C37的电容值为0.22F。

所述电感J0的一端与电池+BAT电连接，所述电感J0的另一端与二极管D15的负极电连接，所述二极管D15的正极分别与电感L1的一端、电感L2的一端和电阻R42的一端电连接，所述电感L1的另一端分别与电感L2的另一端、电阻RP1的一端和稳压管ZD1的一端电连接，所述电阻RP1的另一端与插接口J2的第一引脚电连接，所述稳压管ZD1的另一端分别与插接口J2的第二引脚、插接口J2的第三引脚、电感L3的一端和电感L4的一端电连接；所述电感L3的另一端和电感L4的另一端相互连接且均接地；所述电阻R42的另一端分别与MOS管Q5的栅极、电阻R40的一端和电容C19的一端电连接；所述电阻R40的另一端、电容C19的另一端和电阻R37的一端相互连接且均接地；所述电阻R37的另一端分别与电阻R35的一端和控制芯片U7的第三十八引脚电连接，所述电阻R35的另一端与MOS管Q5的源极电连接，所述MOS管Q5的漏极接3.3V电源；

所述稳压芯片U9的第二引脚、电容C34的一端、电容C35的一端和瓷片电容E4的一端相互连接且均与电池+BAT电连接，所述稳压芯片U9的第三引脚、瓷片电容E5的一端、电容C36的一端和电容C37的一端相互连接且均接3.3V电源，所述电容C34的另一端、电容C35的另一端、瓷片电容E4的另一端、稳压芯片U9的第一引脚、瓷片电容E5的另一端、电容C36的另一端和电容C37的另一端相互连接且均接地。

上述的电源模块由电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、二极管ZD1、二极管D15、开关管Q5、电阻R35、电阻R37、电阻R40、电阻R42及接插口Component_1组成，用于给各控制单元提供电压信号，其中，接插口Component_1与电阻RP1的一端连接，接插口Component_1与电感L3、电感L4、二极管ZD1连接并接地，电阻RP1的另一端与电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、二极管ZD1连接组成过压及滤波电路，开关管Q5、电阻R35、电阻R37、电阻R40、电阻R42组成电压控制电路。通过上述结构解决采集器现场取电难的问题，通过采用功耗技术，电源的待机电流<0.3μA，可长时间供电，使突破现场取电难的制约成为可能。

参阅图5，所述4G通讯模块包括集成芯片GSM1、电容C46、电容C47、电容C48、电容C49、瓷片电容E8、瓷片电容E9、稳压二极管Z6、电阻R100、三极管Q19、二极管D22、二极管D23、电阻R106、电阻R114、电阻R88、电容C54和电容C55；

其中，电容C46的电容值为10pF；电容C47的电容值为33pF；电容C48的电容值为100nF；电容C49的电容值为0.022μF；瓷片电容E8的电容值为22μF；瓷片电容E9的电容值为220μF，电压值为25V；稳压二极管Z6的型号为ZMM5V1ST；电阻R100的阻值为1KΩ；三极管Q19的型号为9013；二极管D22和二极管D23的型号为1N4148；电阻R106、电阻R114的阻值为10KΩ；电阻R88的阻值为0R。

所述集成芯片GSM1的型号为M26FA-03-STD，所述电容C46的一端、电容C47的一端、电容C48的一端、电容C49的一端、瓷片电容E8的一端、瓷片电容E9的一端和稳压二极管Z6的负极相互连接且均与集成芯片GSM1的第四十二引脚以及第四十三引脚电连接；所述电容C46的另一端、电容C47的另一端、电容C48的另一端、电容C49的另一端、瓷片电容E8的另一端、瓷片电容E9的另一端和稳压二极管Z6的正极相互连接且均接地；

所述三极管Q19的基极通过电阻R100与控制芯片U7的第十五引脚电连接，所述三极管Q19的集电极与集成芯片GSM1的第七引脚电连接，所述三极管Q19的发射极接地；

所述集成芯片GSM1的第十一引脚、第十二引脚、第十三引脚和第十四引脚分别与SIM卡电路电连接；

所述集成芯片GSM1的第十七引脚分别与二极管D23的正极和电阻R114的一端电连接，所述二极管D23的负极与控制芯片U7的第十六引脚电连接，所述电阻R114的另一端与集成芯片GSM1的第二十四引脚电连接；所述集成芯片GSM1的第十八引脚与二极管D22的正极电连接，所述二极管D22的负极分别与电阻R106的一端和控制芯片U7的第十七引脚电连接，所述电阻R106的另一端接地；所述集成芯片GSM1的第三十五引脚分别与电阻R88的一端和电容C54的一端电连接，所述电容C54的另一端接地，所述电阻R88的另一端分别与电容C55的一端和IPEX天线接口电连接，所述IPEX天线接口与天线电连接，所述电容C55的另一端接地。

上述的4G通讯模块由模块芯片GSM1、电容C46、电容C47、电容C48、电容E8、电容E9、电容C49、电容C54、电容C55、天线J13、电容C68、电容C69、电容C70、电容C71、二极管Z6、二极管D22、二极管D23、三极管Q19、电阻R106、电阻R88、电阻R100、电阻R114、电阻R115、电阻R116和SIM卡及卡槽SIM CARO组成，其中，电容C46、电容C47、电容C48、电容E8、电容E9、电容C49、二极管Z6并联接入蓝牙芯片的VBAT与GND之间。电容C54、电容C55、电阻R88组成天线信号收发电路接至4G芯片RF_AIN引脚完成4G数据接收与发送。三极管Q19、电阻R100组成信号控制开关。二极管D22、二极管D23组成与4G芯片RXD和TXD引脚连接，组成信号隔离电路。通过上述结构解决采集器网络的速率慢的问题，该采集器是现有GRPS、CDMA网络速率的30-18000倍。

参阅图6，所述SIM卡电路包括集成芯片U13、电阻R115、电阻R116、集成芯片U12、电容C68、电容C69、电容C70和电容C71；

其中，电阻R116的阻值为0R；电容C68的电容值为0.1uF；电容C69、电容C70和电容C71的电容值为22pF。

所述集成芯片U13为M2M-SMD，所述集成芯片U12为SIM-CARD；

所述集成芯片U13的第一引脚和第九引脚接地，所述集成芯片U13的第二引脚通过电阻R115与集成芯片GSM1的第十一引脚电连接，所述集成芯片U13的第三引脚通过电阻R116与集成芯片GSM1的第十一引脚电连接，所述集成芯片U13的第六引脚与集成芯片GSM1的第十三引脚电连接，所述集成芯片U13的第七引脚与集成芯片GSM1的第十二引脚电连接，所述集成芯片U13的第八引脚与集成芯片GSM1的第十四引脚电连接；

所述集成芯片U12的第一引脚分别与集成芯片GSM1的第十四引脚和电容C68的一端电连接，所述集成芯片U12的第二引脚分别与集成芯片GSM1的第十二引脚和电容C69的一端电连接，所述集成芯片U12的第三引脚分别与集成芯片GSM1的第十三引脚和电容C70的一端电连接，所述集成芯片U12的第七引脚分别与集成芯片GSM1的第十一引脚和电容C71的一端电连接，所述集成芯片U12的第五引脚、电容C68的另一端、电容C69的另一端、电容C70的另一端和电容C71的另一端相互连接且均接地。

由上述电路连接关系可知，通过天线J13、电容C68、电容C69、电容C70、电容C71、SIM卡及SIM CARO卡槽相接组成SIM卡槽模块，实现可支持SIM卡通讯。

参阅图7，所述蓝牙通讯模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、电容C1、MOS管Q1、集成芯片U4、电容C11、电容C12、电阻R13、二极管D6和二极管D7；

其中，电阻R1的阻值为47KΩ；电阻R2的阻值为1KΩ；电阻R5的阻值为4.7KΩ；电容C1的电容值为0.1uF；MOS管Q1的型号为2301；电容C11的电容值为0.1uF；电容C12的电容值为22uF；电阻R13的阻值为10KΩ；二极管D6和二极管D7的型号为1N4148；

所述电阻R1的一端与MOS管Q1的源极电连接且均接3.3V电源；所述电阻R1的另一端分别与MOS管Q1的栅极和电阻R5的一端电连接，所述电阻R5的另一端与控制芯片U7的第三十三引脚电连接；所述MOS管Q1的漏极分别与电容C1的一端和电阻R2的一端电连接，所述电容C1的另一端和电阻R2的另一端均接地；所述MOS管Q1的漏极与电阻R13的一端电连接；

所述电阻R13的另一端分别与集成芯片U4的第十七引脚和二极管D6的正极电连接，所述二极管D6的负极与控制芯片U7的第四十二引脚电连接；所述二极管D7的负极与集成芯片U4的第十六引脚电连接；所述二极管D7的正极与控制芯片U7的第四十三引脚电连接；所述集成芯片U4的第一引脚、第六引脚和第十四引脚均接地；所述集成芯片U4的第二引脚分别与电容C11的一端和电容C12的一端电连接，所述电容C11的另一端和电容C12的另一端均接地。

上述的蓝牙模块由蓝牙控制芯片U4、电容C11、电容C12、电阻R13、二极管D6、二极管D7组成，其中，电容C11、电容C12的一端与蓝牙控制芯片U4的VDD连接，另一端与GND引脚相连接组成旁路电路，二极管D6、二极管D7组成与蓝牙芯片RX和TX引脚连接，组成信号隔离电路。通过上述结构解决采集器近端通讯接口需用连接线且容易接触不良的问题，该采集器内置蓝牙模块，可通过手机APP用蓝牙连接进行操作。

参阅图8，所述水表通讯接口包括电阻R57、MOS管Q9、电阻R62、电阻R58、电容C27、接口J10和接口J11；

其中，电阻R57的阻值为47KΩ；MOS管Q9的型号为2301；电阻R62的阻值为4.7KΩ；电阻R58的阻值为1KΩ；电容C27的电容值为0.1uF；

所述电阻R57的一端与MOS管Q9的源极电连接且均接3.3V电源；所述电阻R57的另一端分别与MOS管Q9的栅极和电阻R62的一端电连接，所述电阻R62的另一端与控制芯片U7的第三十九引脚电连接，所述MOS管Q9的漏极分别与电容C27的一端和电阻R58的一端电连接，所述电容C27的另一端接地，所述电阻R58的另一端接地；

所述接口J10的第一引脚、接口J11的第一引脚和MOS管Q9的漏极相互连接；所述接口J10的第二引脚、接口J11的第二引脚和控制芯片U7的第二十九引脚电连接；所述接口J10的第三引脚、接口J11的第三引脚和控制芯片U7的第三十引脚电连接；所述接口J10的第四引脚接地，所述接口J11的第四引脚接地，所述接口J11的第五引脚接电池+BAT。

由上述电路连接关系可知，水表通讯接口包括接插口J11、电阻R57、电阻R62、电阻R58、电容C27及MOS管Q9组成，其中，电阻R57、电阻R62、电阻R58、电容C27及MOS管Q9组成水表电源控制，实现采集器与水表处于同一电平。

参阅图9-13，所述防雷电路包括第一分支电路、第二分支电路、第三分支电路、第四分支电路和第五分支电路；

具体如图9，所述第一分支电路包括电阻R48、电阻R54、MOS管Q8、二极管D16、继电器RL1、二极管Z2、接口J5和继电器RL5；其中，电阻R48的阻值为10KΩ；电阻R54的阻值为1MΩ；MOS管Q8的型号为2302；二极管D16的型号为1N4148；继电器RL1的型号为HFD4/5；二极管Z2的型号为TVS-Z；继电器RL5的型号为HF42F/05；

所述电阻R48的一端与控制芯片U7的第五十四引脚电连接，所述电阻R48的另一端分别与MOS管Q8的栅极和电阻R54的一端电连接，所述MOS管Q8的源极和电阻R54的另一端均接地；所述MOS管Q8的漏极分别与二极管D16的正极、继电器RL1的第八引脚和继电器RL5的第八引脚电连接，所述二极管D16的负极分别与继电器RL1的第一引脚和继电器RL5的第一引脚电连接，所述继电器RL1的第三引脚与继电器RL5的第六引脚电连接，所述继电器RL1的第六引脚与继电器RL5的第三引脚电连接，所述继电器RL1的第四引脚分别与二极管Z2的一端、接口J5的第一引脚和继电器RL5的第五引脚电连接，所述继电器RL1的第五引脚分别与二极管Z2的另一端、接口J5的第二引脚和继电器RL5的第四引脚电连接；

具体如图10，所述第二分支电路包括电阻R56、电阻R60、MOS管Q10、二极管D17、继电器RL2、二极管Z3、接口J9和继电器RL6；其中，电阻R56的阻值为10KΩ；电阻R60的阻值为1MΩ；MOS管Q10的型号为2302；二极管D17的型号为1N4148；继电器RL2的型号为HFD4/5；二极管Z3的型号为TVS-Z；继电器RL6的型号为HF42F/05；

所述电阻R56的一端与控制芯片U7的第五十五引脚电连接，所述电阻R56的另一端分别与MOS管Q10的栅极和电阻R60的一端电连接，所述MOS管Q10的源极和电阻R60的另一端均接地；所述MOS管Q10的漏极分别与二极管D17的正极、继电器RL2的第八引脚和继电器RL6的第八引脚电连接，所述二极管D17的负极分别与继电器RL2的第一引脚和继电器RL6的第一引脚电连接，所述继电器RL2的第三引脚与继电器RL6的第六引脚电连接，所述继电器RL2的第六引脚与继电器RL6的第三引脚电连接，所述继电器RL2的第四引脚分别与二极管Z3的一端、接口J9的第一引脚和继电器RL6的第五引脚电连接，所述继电器RL2的第五引脚分别与二极管Z3的另一端、接口J9的第二引脚和继电器RL6的第四引脚电连接；

具体如图11，所述第三分支电路包括电阻R64、电阻R65、MOS管Q11、二极管D18、继电器RL3、二极管Z4、接口J12和继电器RL7；其中，电阻R64的阻值为10KΩ；电阻R65的阻值为1MΩ；MOS管Q11的型号为2302；二极管D18的型号为1N4148；继电器RL3的型号为HFD4/5；二极管Z4的型号为TVS-Z；继电器RL7的型号为HF42F/05；

所述电阻R64的一端与控制芯片U7的第五十六引脚电连接，所述电阻R64的另一端分别与MOS管Q11的栅极和电阻R65的一端电连接，所述MOS管Q11的源极和电阻R65的另一端均接地；所述MOS管Q11的漏极分别与二极管D18的正极、继电器RL3的第八引脚和继电器RL7的第八引脚电连接，所述二极管D18的负极分别与继电器RL3的第一引脚和继电器RL7的第一引脚电连接，所述继电器RL3的第三引脚与继电器RL7的第六引脚电连接，所述继电器RL3的第六引脚与继电器RL7的第三引脚电连接，所述继电器RL3的第四引脚分别与二极管Z4的一端、接口J12的第一引脚和继电器RL7的第五引脚电连接，所述继电器RL3的第五引脚分别与二极管Z4的另一端、接口J12的第二引脚和继电器RL7的第四引脚电连接；

具体如图12，所述第四分支电路包括电阻R80、电阻R82、MOS管Q16、二极管D19、继电器RL4、二极管Z5、接口J14和继电器RL8；其中，电阻R80的阻值为10KΩ；电阻R82的阻值为1MΩ；MOS管Q16的型号为2302；二极管D19的型号为1N4148；继电器RL4的型号为HFD4/5；二极管Z5的型号为TVS-Z；继电器RL8的型号为HF42F/05；

所述电阻R80的一端与控制芯片U7的第五十七引脚电连接，所述电阻R80的另一端分别与MOS管Q16的栅极和电阻R82的一端电连接，所述MOS管Q16的源极和电阻R82的另一端均接地；所述MOS管Q16的漏极分别与二极管D19的正极、继电器RL4的第八引脚和继电器RL8的第八引脚电连接，所述二极管D19的负极分别与继电器RL4的第一引脚和继电器RL8的第一引脚电连接，所述继电器RL4的第三引脚与继电器RL8的第六引脚电连接，所述继电器RL4的第六引脚与继电器RL8的第三引脚电连接，所述继电器RL4的第四引脚分别与二极管Z5的一端、接口J14的第一引脚和继电器RL8的第五引脚电连接，所述继电器RL4的第五引脚分别与二极管Z5的另一端、接口J14的第二引脚和继电器RL8的第四引脚电连接；

具体如图13，所述第五分支电路包括电阻R131、电阻R132、电阻R129、电阻R130、MOS管Q24和MOS管Q23；其中，电阻R131的阻值为10KΩ；电阻R132、电阻R129的阻值为1MΩ；电阻R130的阻值为1KΩ；MOS管Q24的型号为2302；MOS管Q23的型号为2301；

所述电阻R131的一端与控制芯片U7的第五十八引脚电连接，所述电阻R131的另一端分别与MOS管Q24的栅极和电阻R132的一端电连接，所述MOS管Q24的源极和电阻R132的另一端均接地；所述MOS管Q24的漏极与电阻R130的一端电连接，所述电阻R130的另一端分别与电阻R129的一端和MOS管Q23的栅极电连接，所述电阻R129的另一端与MOS管Q23的源极电连接，所述MOS管Q23的漏极接3.3V电源。

由上述描述可知，防雷电路由TVS瞬态抑制二极管ZD2、TVS瞬态抑制二极管ZD3、TVS瞬态抑制二极管ZD4、TVS瞬态抑制二极管ZD5、通讯接插口J5，通讯接插口J9，通讯接插口J12和通讯接插口J14组成，其中，TVS瞬态抑制二极管ZD2与通讯接插口J5相连组成第一路防雷电路；TVS瞬态抑制二极管ZD3与通讯接插口J9相连组成第二路防雷电路；TVS瞬态抑制二极管ZD4与通讯接插口J12相连组成第三路防雷电路；TVS瞬态抑制二极管ZD5与通讯接插口J14相连组成第四路防雷电路。

如图14，本发明的基于M-BUS的4G水表采集器还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括电容C58、瓷片电容E10、电阻R99、MOS管Q18、电阻R101、三极管Q21、电阻R109、电阻R111、施密特触发器U5D、电阻R128、电阻R107、电容C66、电容C18、二极管D21、电容C62、施密特触发器U5A、电阻R25、三极管Q22、电阻R113、电阻R110、稳压二极管ZW2、电容C67、电阻R28、电阻R31、电阻R97、电阻R125、电阻R126、电阻R127、电容C76、三极管Q20、电阻R108、稳压二极管ZW3、电阻R112、电阻R98、电容C13、电容C14和稳压二极管ZW4；

其中，电容C58的电容值为0.1μF；瓷片电容E10的电容值为220μF，电压为50V；电阻R99的阻值为100KΩ；MOS管Q18的型号为IRFR9024N；电阻R101的阻值为1KΩ；三极管Q21的型号为MMBT5551；电阻R109的阻值为1KΩ；电阻R111的阻值为1MΩ；施密特触发器U5D的型号为4093；电阻R128的阻值为10KΩ；电阻R107的阻值为1.5MΩ；电容C66的电容值为10μF；电容C18的电容值为0.1μF；二极管D21的型号为1N4148；电容C62的电容值为0.1μF；施密特触发器U5A的型号为4093；电阻R25的阻值为10KΩ；三极管Q22的型号为MMBT5551；电阻R113的阻值为10KΩ；电阻R110的阻值为51KΩ；稳压二极管ZW2的型号为ZMM15；电容C67的电容值为0.1μF；电阻R28的阻值为1MΩ；电阻R31的阻值为30KΩ；电阻R97的阻值为100KΩ；电阻R125的阻值为1MΩ；电阻R126的阻值为1MΩ；电阻R127的阻值为0R；电容C76的电容值为0.1μF；三极管Q20的型号为5401；电阻R108的阻值为10KΩ；稳压二极管ZW3的型号为ZMM15；电阻R112的阻值为10KΩ；电阻R98的阻值为30KΩ；电容C13的电容值为0.1μF；电容C14的电容值为0.1μF；稳压二极管ZW4的型号为ZMM3V6；

所述电容C58的一端、瓷片电容E10的一端、电阻R99的一端和MOS管Q18的源极相互连接，所述电容C58的另一端和瓷片电容E10的另一端均接地，所述MOS管Q18的栅极分别与电阻R99的另一端和电阻R101的一端电连接，所述电阻R101的另一端与三极管Q21的集电极电连接，所述三极管Q21的发射极接地，所述三极管Q21的基极分别与电阻R109的一端和电阻R111的一端电连接，所述电阻R111的另一端接地，所述电阻R109的另一端分别与施密特触发器U5D的输出端和电阻R128的一端电连接，所述电阻R128的另一端与控制芯片U7的第五十八引脚电连接，所述施密特触发器U5D的两个输入端相互连接且分别与二极管D21的负极、电阻R107的一端、电容C66的一端、电容C18的一端和电阻R125的一端电连接；所述电容C66的另一端和电容C18的另一端均接地，所述二极管D21的正极分别与电阻R107的另一端和施密特触发器U5A的输出端电连接，所述施密特触发器U5A的电源端接3.3V电源，所述施密特触发器U5A的电源端通过电容C62接地，所述施密特触发器U5A的两个输入端相互连接且分别与电阻R25的一端和三极管Q22的集电极电连接，所述电阻R25的另一端接3.3V电源，所述三极管Q22的基极分别与电阻R113的一端和稳压二极管ZW2的正极电连接，所述电阻R113的另一端和三极管Q22的发射极均接地，所述稳压二极管ZW2的负极分别与电容C67的一端、电阻R28的一端和电阻R110的一端电连接，所述电容C67的另一端分别与电阻R126的一端、电容C76的一端和电阻R97的一端电连接且均接地；所述电阻R126的另一端分别与电阻R125的另一端、电容C76的另一端和电阻R127的一端电连接，所述电阻R127的另一端与控制芯片U7的第三十五引脚电连接，所述电阻R97的另一端与电阻R31的一端电连接，所述电阻R31的另一端分别与电阻R28的另一端、电容C13的一端和电阻R98的一端电连接，所述电阻R98的另一端分别与电容C14的一端和稳压二极管ZW4的负极电连接且均与控制芯片U7的第三十五引脚电连接；所述电容C13的另一端、电容C14的另一端和稳压二极管ZW4的正极均接地；所述电阻R110的另一端与三极管Q20的集电极电连接，所述三极管Q20的基极分别与稳压二极管ZW3的负极和电阻R108的一端电连接，所述电阻R108的另一端与三极管Q20的发射极电连接；所述稳压二极管ZW3的正极通过电阻R112与M-BUS接收电路中的稳压二极管ZW11的负极电连接。

由上述描述的电路连接关系可知，上述的过流保护电路由施密特触发器U5、开关调整管Q18、开关调整管Q20、开关调整管Q22、开关调整管Q23、开关调整管Q24、稳压管ZW2、稳压管ZW3、稳压管ZW4、二极管D21等半导体器件和为数不多的阻容器件组成，在系统中如果能耗消耗过大，单片机通过485-I_DET管脚控制触发施密特触发器U5，开启\关闭开关调整管Q18，达到过流保护的目的。

如图15，本发明的基于M-BUS的4G水表采集器还包括M-BUS电源电路9，所述M-BUS电源电路9包括瓷片电容E6、电容C51、电阻R83、电感L7、电阻R90、电阻R91、电容C56、集成芯片U10、二极管D20、电容C52、电阻R92、电容C59、电容C57、电阻R84、电阻R89、电阻R85、电阻R93、电阻R87、电容C50、电容C44、电容C45、瓷片电容E7和MOS管Q17；

其中，瓷片电容E6的电容值为22μF；电容C51的电容值为0.1μF；电阻R83的阻值为100KΩ；电感L7的电感值为22μH；电阻R90的阻值为33KΩ；电阻R91的阻值为100KΩ；电容C56的电容值为0.1μF；二极管D20的型号为SS36；电容C52的电容值为0.1μF；电阻R92的阻值为12KΩ；电容C59的电容值为4700pF；电容C57的电容值为100pF；电阻R84的阻值为510KΩ；电阻R89的阻值为20KΩ；电阻R85的阻值为82KΩ；电阻R93的阻值为10KΩ；电阻R87的阻值为10R；电容C50的电容值为18pF；电容C44的电容值为0.1μF；电容C45的电容值为4.7μF；瓷片电容E7的电容值为220μF，电压值为50V；MOS管Q17的型号为2302；

所述集成芯片U10的型号为MPQ3426；

所述瓷片电容E6的一端、电容C51的一端、电阻R83的一端和电感L7的一端均与集成芯片U10的第三引脚电连接，所述瓷片电容E6的另一端和电容C51的另一端均接地，所述电阻R83的另一端分别与集成芯片U10的第二引脚和电阻R90的一端电连接，所述电阻R91的一端与集成芯片U10的第十四引脚电连接，所述电容C56的一端与集成芯片U10的第十二引脚电连接，所述电阻R90的另一端、电阻R91的另一端和电容C56的另一端均接地，所述集成芯片U10的第八引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚和第十五引脚均接地，所述集成芯片U10的第四引脚、第五引脚和第六引脚相互连接且分别与电感L7的另一端和二极管D20的正极电连接，所述二极管D20的负极分别与电阻R84的一端、电容C50的一端、电容C44的一端、电容C45的一端和瓷片电容E7的一端电连接且均接32V电源；所述电容C44的另一端、电容C45的另一端和瓷片电容E7的另一端均接地；所述集成芯片U10的第十三引脚分别与电阻R84的另一端、电容C50的另一端、电阻R89的一端和电阻R85的一端电连接，所述电阻R89的另一端与MOS管Q17的源极电连接且均接地，所述电阻R85的另一端与MOS管Q17的漏极电连接，所述MOS管Q17的源极与电阻R93的一端电连接，所述MOS管Q17的栅极分别与电阻R93的另一端和电阻R87的一端电连接，所述电阻R87的另一端与施密特触发器U5C第十引脚电连接；所述集成芯片U10的第一引脚分别与电阻R92的一端和电容C57的一端电连接，所述电阻R92的另一端与电容C59的一端电连接，所述电容C57的另一端和电容C59的另一端均接地；所述集成芯片U10的第七引脚通过电容C52接地。

由上述描述的电路连接关系可知，12VDC转32VDC升压电路由PWM开关调整器U10、储能电感L7、调整管Q17及周边阻容器件组成，通过boost开光电源拓扑结构将12VDC的电压升压到32VDC供MBUS通信总线完成MBUS通信功能。

如图16，所述M-BUS电源电路还包括电容C73、电容C72、电容C74、电阻R119、集成芯片U8、电阻R118、电阻R120、电阻R121、电阻R122、电阻R123、电容C38、电容C39、电容C40、电容C41和电感L9；其中，电容C73的电容值为22uF；电容C72的电容值为0.1μF；电容C74的电容值为0.022uF；电阻R119的阻值为1MΩ；电阻R118的阻值为20R；电阻R120的阻值为24KΩ；电阻R121的阻值为10R；电阻R122的阻值为3.3KΩ；电阻R123的阻值为1KΩ；电容C38的电容值为0.1μF；电容C39的电容值为15pF；电容C40的电容值为1μF；电容C41的电容值为22μF；电感L9的电感值为1.5μH。

所述集成芯片U8的型号为MP2233；

所述集成芯片U8的第一引脚通过电容C74接地；所述集成芯片U8的第二引脚通过电容C73接地且所述集成芯片U8的第二引脚接电池+BAT；所述集成芯片U8的第四引脚接地；所述集成芯片U8的第六引脚通过电阻R119接地且所述集成芯片U8的第六引脚与控制芯片U7的第五十八引脚电连接；所述集成芯片U8的第七引脚通过电容C72接地；所述集成芯片U8的第五引脚通过电阻R118与电容C38的一端电连接，所述集成芯片U8的第三引脚分别与电容C38的另一端和电感L9的一端电连接，所述电感L9的另一端、电阻R121的一端、电容C40的一端和电容C41的一端相互连接且均接3.3V电源；所述电容C40的另一端和电容C41的另一端均接地；所述集成芯片U8的第八引脚与电阻R120的一端电连接，所述电阻R120的另一端分别与电容C39的一端、电阻R122的一端和电阻R123的一端电连接，所述电容C39的另一端分别与电阻R121的另一端和电阻R122的另一端电连接，所述电阻R123的另一端接地。

由上述描述的电路连接关系可知，4.2VDC—7.2VDC降压电路由可调式-降压-开关稳压器U8、储能电感L9及外围阻容起降构成，可调式-降压-开关稳压器U8通过可变更的PWM频率达到将4.2VDC—7.2VDC的电池电压降为稳定的3.3VDC供系统使用。

如图17，本发明的基于M-BUS的4G水表采集器还包括存储模块，所述存储模块包括集成芯片U6；

所述集成芯片U6的型号为AT25FS010；所述集成芯片U6的第一引脚与控制芯片U7的第二十六引脚电连接；所述集成芯片U6的第二引脚与控制芯片U7的第二十二引脚电连接；所述集成芯片U6的第三引脚、第七引脚和第八引脚相互连接；所述集成芯片U6的第四引脚接地；所述集成芯片U6的第五引脚与控制芯片U7的第二十三引脚电连接；所述集成芯片U6的第六引脚与控制芯片U7的第二十一引脚电连接。

由上述描述的电路连接关系可知，通过型号为AT25FS010的集成芯片U6实现对采集到的数据进行存储，以满足后续的查询需求。

如图18，本发明的基于M-BUS的4G水表采集器还包括蜂鸣器模块，所述蜂鸣器模块包括电阻R70、电阻R73、三极管Q13和蜂鸣器BL1；

其中，电阻R70的阻值为1KΩ；电阻R73的阻值为10KΩ；三极管Q13的型号为9013；蜂鸣器BL1的型号为TMB9.5A（3V）。

所述电阻R70的一端与控制芯片U7的第二十七引脚电连接；所述电阻R70的另一端分别与电阻R73的一端和三极管Q13的基极电连接，所述电阻R73的另一端与三极管Q13的发射极电连接且均接地，所述三极管Q13的集电极与蜂鸣器BL1的一端电连接，所述蜂鸣器BL1的另一端接3.3V电源。

由上述描述的电路连接关系可知，当出现异常情况时，通过蜂鸣器BL1实现提醒功能。

如图19，本发明的基于M-BUS的4G水表采集器还包括温度感应模块，所述温度感应模块包括电容C24、电容C25、电阻R55和热敏电阻RT1；

其中，电容C24、电容C25的电容值为0.1μF；电阻R55的阻值为10KΩ；热敏电阻RT1的阻值为10KΩ。

所述电容C24的一端分别与电阻R55的一端和所述集成芯片U6的第三引脚电连接，所述电容C24的另一端、热敏电阻RT1的一端和电容C25的一端均接地；所述电阻R55的另一端、热敏电阻RT1的另一端和电容C25的另一端相互连接且均与控制芯片U7的第三十四引脚电连接。

由上述描述的电路连接关系可知，通过热敏电阻RT1进行温度采样，便于对水表采集器的环境温度进行监控，达到更好保护水表采集器以及确保数据采集过程中的稳定性。

如图20，本发明的基于M-BUS的4G水表采集器还包括指示灯模块，所述指示灯模块包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3、发光二极管LED4、发光二极管LED5、发光二极管LED6、发光二极管LED7、电阻R66、电阻R74、电阻R79、MOS管Q14、电阻R75、电阻R76和电阻R77；

其中，发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3、发光二极管LED4、发光二极管LED5、发光二极管LED6和发光二极管LED7的型号均为LED-0805；电阻R66的阻值为330R；电阻R74的阻值为10KΩ；电阻R79的阻值为1MΩ；MOS管Q14的型号为2302；电阻R75、电阻R76和电阻R77的阻值均为330R；

所述发光二极管LED1的正极与控制芯片U7的第五十四引脚电连接；所述发光二极管LED2的正极与控制芯片U7的第五十五引脚电连接；所述发光二极管LED3的正极与控制芯片U7的第五十六引脚电连接；所述发光二极管LED4的正极与控制芯片U7的第五十七引脚电连接；所述发光二极管LED1的负极、所述发光二极管LED2的负极、所述发光二极管LED3的负极和所述发光二极管LED4的负极相互连接且与电阻R66的一端电连接，所述电阻R66的另一端与MOS管Q14的漏极电连接，所述MOS管Q14的栅极分别与电阻R74的一端和电阻R79的一端电连接，所述电阻R74的另一端与控制芯片U7的第五十一引脚电连接，所述电阻R79的另一端和MOS管Q14的源极电连接且均接地；所述发光二极管LED5的正极、发光二极管LED6的正极和发光二极管LED7的正极均接3.3V电源，所述发光二极管LED5的负极通过电阻R75与控制芯片U7的第五十引脚电连接，所述发光二极管LED6的负极通过电阻R76与控制芯片U7的第五十二引脚电连接，所述发光二极管LED7的负极通过电阻R77与控制芯片U7的第五十三引脚电连接。

由上述描述的电路连接关系可知，通过多个发光二极管能够指示多种使用状态，例如充电状态、亏电状态、正常状态、异常状态、数据采集状态等等，便于操作者能够快速获知水表采集器的当前状态。

另外，如图21-29所示，本发明还提供基于M-BUS的4G水表采集器的外围电路设计，如图21为收发器的电路连接图，图中各电子元器件的具体参数下：

二极管D4的型号为SMB-SS34，电阻R14、电阻R24的阻值为100Ω，电阻R19的阻值为2.2KΩ，电阻R11和电阻R26的阻值为4.7KΩ，集成芯片U2的型号为MAX3430，电阻R6和电阻R3的阻值为10KΩ，电阻R4和R27的阻值为100KΩ，三极管Q3的型号为9013，电阻R30的阻值为33KΩ，二极管D5和D10的型号为1N4148。通过图21的电路连接以及各电子元器件的参数配合，实现收发功能。

图22为本发明的7.2V电池电量检测电路的电路连接图；图中各电子元器件的具体参数下：

电阻R67和电阻R81的阻值为1MΩ，电阻R72的阻值为1KΩ，电阻R68的阻值为680KΩ，电阻R68的阻值为10KΩ，电阻R71的阻值为100KΩ，电阻R78和电阻R133的阻值为10KΩ，三极管Q12的型号为2301，三极管Q15的型号为2302，电容C42、C78和C77均为0.1μF。通过图22的电路连接以及各电子元器件的参数配合，实现7.2V电池电量检测功能。

图23为本发明的开关式稳压电路的电路连接图；图中各电子元器件的具体参数下：

电容C64、C63、C65、C53的电容值为0.1μF；瓷片电容E11的电容值为22μF，电压值为20V；电阻R96的阻值为1MΩ，集成芯片U11的型号为MP2233，电阻R86的阻值为20R，电阻R94的阻值为24KΩ，电阻R104的阻值为1KΩ，电阻R102的阻值为4.02KΩ，电容C60的电容值为15pF，电感L8的电感值为1.5μH，电阻R95的阻值为10R，电容C61的电容值为1μF。通过图23的电路连接以及各电子元器件的参数配合，实现稳压功能。

图24为本发明的485通讯电路的电路连接图；图中各电子元器件的具体参数下：

电阻R36、R39的阻值为1MΩ，电阻R38的阻值为4.7KΩ，电阻R41的阻值为100KΩ，三极管Q6的型号为2302；电阻R45、R47的阻值为10KΩ，电容C20、C21的电容值为0.1μF，电阻R43的阻值为1KΩ。通过图24的电路连接以及各电子元器件的参数配合，实现485通讯功能。

图25为本发明的复位电路的电路连接图；图中各电子元器件的具体参数下：电阻R61的阻值为10KΩ，电容C30的电容值为0.1μF。通过图25的电路连接以及各电子元器件的参数配合，实现复位功能。

图26为本发明的电池充电过压保护电路连接图，图中各电子元器件的具体参数下：

电阻R44、R46的电流值为2A，Z1的型号为BA201N，ZD2的型号为SMBJ36。

图27为本发明的MCU供电端π型低通滤波电路连接图，图中各电子元器件的具体参数下：

电容C28、C29的电容值为100nF，瓷片电容E2的电容值为10μF，电压值为16V，瓷片电容E3的电容值为100μF，电压值为10V，电感L5、L6均为120R。

图28为本发明的程序下载接口电路的电路连接图；图中各电子元器件的具体参数下：电容C23的电容值为100nF，电阻R50、R51的阻值均为10KΩ。通过图28的电路连接以及各电子元器件的参数配合，实现程序下载功能。

图29为本发明的存储器电源控制输出电路的电路连接图；图中各电子元器件的具体参数下：

电阻R49的阻值为47KΩ，电阻R53的阻值为4.7KΩ，电容C22的电容值为100nF，瓷片电容E1的电容值为22μF，MOS管Q7的型号为2301。通过图29的电路连接以及各电子元器件的参数配合，实现存储器电源控制功能。

综上所述，本发明提供的一种M-BUS接收电路，设置在控制单元和M-BUS过流保护电路之间且用于连接控制单元和M-BUS过流保护电路，其中M-BUS接收电路由可调稳压电源LM317、施密特触发器CD4093、比较器LM393、三极管Q2、三极管Q4、二极管D2、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D1及若干阻容电路构成，系统通过12VDC升压至32VDC电压通过可调稳压电源U1将电压调整为±15VDC，由稳压管将电压降为7.5VDC，再通过比较器U3第一脚输出高电平输入到第二比较器IN-管脚与IN+管脚的1.5VDC，在第7脚输出低电平触发施密特触发器接收MBUS通讯数据。三极管Q2基极受单片机控制使能施密特触发器，在需要接收MBUS数据时，该引脚将被使能，三极管Q4为调整稳压器U1的ADJ引脚控制调整电压在15VDC左右，二极管D2与电容将32VDC电压进行隔离，即在输入12VDC电源在有波动时，不会在mS等级的时间内影响MBUS通讯，二极管D10将比较器第2引脚的信号进行隔离与二极管D8，二极管D9组成限幅电路，防止比较器进入过零比较；二极管D1接在稳压器U1的输入脚和接地脚，防止保护电压信号接反而损坏稳压器U1的效果。因此，本发明提供的M-BUS接收电路可大幅提高信噪比，可靠性和稳定性明显提高。同理，本发明还提供的基于M-BUS的4G水表采集器，能够有效提高水表数据采集的稳定性。通过上述电源模块结构解决采集器现场取电难的问题，通过采用功耗技术，电源的待机电流<0.3μA，可长时间供电，使突破现场取电难的制约成为可能。通过上述4G通讯模块结构解决采集器网络的速率慢的问题，该采集器是现有GRPS、CDMA网络速率的30-18000倍。通过上述蓝牙模块结构解决采集器近端通讯接口需用连接线且容易接触不良的问题，该采集器内置蓝牙模块，可通过手机APP用蓝牙连接进行操作。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

一种M-BUS接收电路，设置在控制单元和M-BUS过流保护电路之间且用于连接控制单元和M-BUS过流保护电路，其特征在于，包括电容C3、电容C2、稳压芯片U1、二极管D1、电阻R16、电阻R10、电阻R8、电阻R17、电容C9、电阻R9、电阻R21、电阻R22、三极管Q4、施密特触发器U5C、电阻R124、电阻R105、三极管Q2、电阻R12、电阻R103、电阻R33、施密特触发器U5B、电压比较器U3B、电阻R32、电阻R34、电容C75、电阻R15、二极管D2、电阻R117、电容C7、电容C5、电容C8、电容C10、电压比较器U3A、电阻R29、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、电容C15、电容C16、电容C17、电容C81、电容C6、电阻R18、电阻R20、电阻R205、电阻R203、电阻R204、电阻R201、电阻R202、电阻R7、电容C202、电容C200、电容C201、电容C203、电容C4、运算放大器U15A、稳压二极管ZW10、稳压二极管ZW11和运算放大器U15B；

所述电容C3和电容C2并联连接，所述电容C3和电容C2并联后的一端接地，所述电容C3和电容C2并联后的另一端与稳压芯片U1的第三引脚均与32V电源电连接；所述二极管D1的负极与稳压芯片U1的第三引脚电连接，所述二极管D1的正极与稳压芯片U1的第二引脚电连接；所述稳压芯片U1的第二引脚分别电阻R10的一端和电阻R8的一端电连接，所述电阻R10的另一端分别与稳压芯片U1的第一引脚、电阻R16的一端、电容C9的一端和电阻R17的一端电连接，所述电阻R16的另一端与三极管Q4的集电极电连接，所述三极管Q4的基极与电阻R22的一端电连接，所述电阻R22的另一端分别与电阻R9的一端、施密特触发器U5C的输出端和电阻R21的一端电连接，所述电阻R9的另一端接3.3V电源，所述施密特触发器U5C的两个输入端相互连接且与控制单元电连接，所述电阻R21的另一端与三极管Q4的发射极电连接且均接地；所述电容C9的另一端、电阻R17的另一端和电阻R8的另一端相互连接且均接地；

所述电阻R124的一端与控制单元电连接，所述电阻R124的另一端分别与电阻R105的一端和三极管Q2的基极电连接，所述电阻R105的另一端与三极管Q2的发射极相互连接且均接地；所述三极管Q2的集电极与电阻R12的一端电连接，所述电阻R12的另一端分别与施密特触发器U5B的一输入端和电阻R103的一端电连接，所述电阻R103的另一端与电阻R33的一端相互连接且均接3.3V电源；所述电阻R33的另一端分别与施密特触发器U5B的另一输入端和电压比较器U3B的输出端电连接，所述施密特触发器U5B的输出端与控制单元电连接；所述电压比较器U3B的正向输入端分别与电阻R32的一端、电阻R34的一端和电容C75的一端电连接，所述电阻R32的一端接3.3V电源，所述电阻R34的另一端和电容C75的另一端相互连接且均接地；所述电压比较器U3B的反向输入端通过电阻R15接3.3V电源；

所述电压比较器U3B的反向输入端分别与电容C8的一端、电容C10的一端和电压比较器U3A的输出端电连接，所述电容C10的另一端接地，所述电容C8的另一端分别与电压比较器U3A的正向输入端、二极管D8的正极、二极管D10的负极和电阻R18的一端电连接；所述电压比较器U3A的反向输入端分别与电阻R29的一端、二极管D8的负极、二极管D9的正极、电容C15的一端、电容C16的一端、电容C17的一端、电容C81的一端和电阻R20的一端电连接，所述电阻R29的另一端、电容C15的另一端、电容C16的另一端、电容C17的另一端和电容C81的另一端相互连接且均接地；所述二极管D9的负极与二极管D10的正极电连接，所述电阻R20的另一端分别与二极管D11的负极和电容C6的一端电连接，所述电容C6的另一端接地，所述二极管D11的正极和电阻R18的另一端均与运算放大器U15B的输出端电连接；

所述运算放大器U15B的反向输入端与运算放大器U15B的输出端电连接，所述运算放大器U15B的正向输入端分别与运算放大器U15A的输出端、电容C202的一端和电阻R205的一端电连接；所述电容C202的另一端、电阻R205的另一端、电容C200的一端和电阻R203的一端均与运算放大器U15A的反向输入端电连接，所述电容C200的另一端接地，所述电阻R203的另一端分别与电阻R201的一端和稳压二极管ZW10的正极电连接，所述电阻R201的另一端接地，所述稳压二极管ZW10的负极分别与稳压芯片U1的第二引脚和电阻R7的一端电连接，所述电阻R7的另一端分别与稳压二极管ZW11的负极、电容C4的一端和M-BUS过流保护电路电连接；所述稳压二极管ZW11的正极分别与电阻R202的一端和电阻R204的一端电连接，所述电阻R202的另一端接地，所述电阻R204的另一端分别与电容C201的一端和运算放大器U15A的正向输入端电连接，所述电容C201的另一端接地，所述运算放大器U15A的电源端通过电容C203后接地；

所述二极管D2的正极接32V电源，所述二极管D2的负极分别与电阻R117的一端和电容C7的一端电连接，所述电阻R117的另一端与电容C5的一端电连接，所述电容C7的另一端和电容C5的另一端相互连接且均接地。
根据权利要求1所述的M-BUS接收电路，其特征在于，所述控制单元包括型号为STM32L15xRC的控制芯片U7，所述施密特触发器U5C的两个输入端均与控制芯片U7的第二十九引脚电连接，所述电阻R124的一端与控制芯片U7的第五十九引脚电连接，所述施密特触发器U5B的输出端与控制芯片U7的第三十引脚电连接。
一种基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，包括电源模块、控制单元、4G通讯模块、蓝牙通讯模块、SIM卡电路、水表通讯接口、天线、防雷电路和权利要求2所述的M-BUS接收电路；

所述电源模块分别与控制单元和4G通讯模块电连接，所述控制单元分别与SIM卡电路、蓝牙通讯模块和M-BUS接收电路电连接，所述4G通讯模块与天线电连接，所述M-BUS接收电路与水表通讯接口电连接，所述水表通讯接口与防雷电路电连接。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，所述电源模块包括电感J0、电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、二极管D15、电阻RP1、稳压管ZD1、插接口J2、MOS管Q5、电阻R35、电阻R37、电阻R40、电阻R42、电容C19、稳压芯片U9、电容C34、电容C35、瓷片电容E4、瓷片电容E5、电容C36和电容C37；

所述电感J0的一端与电池+BAT电连接，所述电感J0的另一端与二极管D15的负极电连接，所述二极管D15的正极分别与电感L1的一端、电感L2的一端和电阻R42的一端电连接，所述电感L1的另一端分别与电感L2的另一端、电阻RP1的一端和稳压管ZD1的一端电连接，所述电阻RP1的另一端与插接口J2的第一引脚电连接，所述稳压管ZD1的另一端分别与插接口J2的第二引脚、插接口J2的第三引脚、电感L3的一端和电感L4的一端电连接；所述电感L3的另一端和电感L4的另一端相互连接且均接地；所述电阻R42的另一端分别与MOS管Q5的栅极、电阻R40的一端和电容C19的一端电连接；所述电阻R40的另一端、电容C19的另一端和电阻R37的一端相互连接且均接地；所述电阻R37的另一端分别与电阻R35的一端和控制芯片U7的第三十八引脚电连接，所述电阻R35的另一端与MOS管Q5的源极电连接，所述MOS管Q5的漏极接3.3V电源；

所述稳压芯片U9的第二引脚、电容C34的一端、电容C35的一端和瓷片电容E4的一端相互连接且均与电池+BAT电连接，所述稳压芯片U9的第三引脚、瓷片电容E5的一端、电容C36的一端和电容C37的一端相互连接且均接3.3V电源，所述电容C34的另一端、电容C35的另一端、瓷片电容E4的另一端、稳压芯片U9的第一引脚、瓷片电容E5的另一端、电容C36的另一端和电容C37的另一端相互连接且均接地。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，所述4G通讯模块包括集成芯片GSM1、电容C46、电容C47、电容C48、电容C49、瓷片电容E8、瓷片电容E9、稳压二极管Z6、电阻R100、三极管Q19、二极管D22、二极管D23、电阻R106、电阻R114、电阻R88、电容C54和电容C55；

所述集成芯片GSM1的型号为M26FA-03-STD，所述电容C46的一端、电容C47的一端、电容C48的一端、电容C49的一端、瓷片电容E8的一端、瓷片电容E9的一端和稳压二极管Z6的负极相互连接且均与集成芯片GSM1的第四十二引脚以及第四十三引脚电连接；所述电容C46的另一端、电容C47的另一端、电容C48的另一端、电容C49的另一端、瓷片电容E8的另一端、瓷片电容E9的另一端和稳压二极管Z6的正极相互连接且均接地；

所述三极管Q19的基极通过电阻R100与控制芯片U7的第十五引脚电连接，所述三极管Q19的集电极与集成芯片GSM1的第七引脚电连接，所述三极管Q19的发射极接地；

所述集成芯片GSM1的第十一引脚、第十二引脚、第十三引脚和第十四引脚分别与SIM卡电路电连接；

所述集成芯片GSM1的第十七引脚分别与二极管D23的正极和电阻R114的一端电连接，所述二极管D23的负极与控制芯片U7的第十六引脚电连接，所述电阻R114的另一端与集成芯片GSM1的第二十四引脚电连接；所述集成芯片GSM1的第十八引脚与二极管D22的正极电连接，所述二极管D22的负极分别与电阻R106的一端和控制芯片U7的第十七引脚电连接，所述电阻R106的另一端接地；所述集成芯片GSM1的第三十五引脚分别与电阻R88的一端和电容C54的一端电连接，所述电容C54的另一端接地，所述电阻R88的另一端分别与电容C55的一端和IPEX天线接口电连接，所述IPEX天线接口与天线电连接，所述电容C55的另一端接地。
根据权利要求5所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，所述SIM卡电路包括集成芯片U13、电阻R115、电阻R116、集成芯片U12、电容C68、电容C69、电容C70和电容C71；

所述集成芯片U13为M2M-SMD，所述集成芯片U12为SIM-CARD；

所述集成芯片U13的第一引脚和第九引脚接地，所述集成芯片U13的第二引脚通过电阻R115与集成芯片GSM1的第十一引脚电连接，所述集成芯片U13的第三引脚通过电阻R116与集成芯片GSM1的第十一引脚电连接，所述集成芯片U13的第六引脚与集成芯片GSM1的第十三引脚电连接，所述集成芯片U13的第七引脚与集成芯片GSM1的第十二引脚电连接，所述集成芯片U13的第八引脚与集成芯片GSM1的第十四引脚电连接；

所述集成芯片U12的第一引脚分别与集成芯片GSM1的第十四引脚和电容C68的一端电连接，所述集成芯片U12的第二引脚分别与集成芯片GSM1的第十二引脚和电容C69的一端电连接，所述集成芯片U12的第三引脚分别与集成芯片GSM1的第十三引脚和电容C70的一端电连接，所述集成芯片U12的第七引脚分别与集成芯片GSM1的第十一引脚和电容C71的一端电连接，所述集成芯片U12的第五引脚、电容C68的另一端、电容C69的另一端、电容C70的另一端和电容C71的另一端相互连接且均接地。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，所述蓝牙通讯模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、电容C1、MOS管Q1、集成芯片U4、电容C11、电容C12、电阻R13、二极管D6和二极管D7；

所述电阻R1的一端与MOS管Q1的源极电连接且均接3.3V电源；所述电阻R1的另一端分别与MOS管Q1的栅极和电阻R5的一端电连接，所述电阻R5的另一端与控制芯片U7的第三十三引脚电连接；所述MOS管Q1的漏极分别与电容C1的一端和电阻R2的一端电连接，所述电容C1的另一端和电阻R2的另一端均接地；所述MOS管Q1的漏极与电阻R13的一端电连接；

所述电阻R13的另一端分别与集成芯片U4的第十七引脚和二极管D6的正极电连接，所述二极管D6的负极与控制芯片U7的第四十二引脚电连接；所述二极管D7的负极与集成芯片U4的第十六引脚电连接；所述二极管D7的正极与控制芯片U7的第四十三引脚电连接；所述集成芯片U4的第一引脚、第六引脚和第十四引脚均接地；所述集成芯片U4的第二引脚分别与电容C11的一端和电容C12的一端电连接，所述电容C11的另一端和电容C12的另一端均接地。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，所述水表通讯接口包括电阻R57、MOS管Q9、电阻R62、电阻R58、电容C27、接口J10和接口J11；

所述电阻R57的一端与MOS管Q9的源极电连接且均接3.3V电源；所述电阻R57的另一端分别与MOS管Q9的栅极和电阻R62的一端电连接，所述电阻R62的另一端与控制芯片U7的第三十九引脚电连接，所述MOS管Q9的漏极分别与电容C27的一端和电阻R58的一端电连接，所述电容C27的另一端接地，所述电阻R58的另一端接地；

所述接口J10的第一引脚、接口J11的第一引脚和MOS管Q9的漏极相互连接；所述接口J10的第二引脚、接口J11的第二引脚和控制芯片U7的第二十九引脚电连接；所述接口J10的第三引脚、接口J11的第三引脚和控制芯片U7的第三十引脚电连接；所述接口J10的第四引脚接地，所述接口J11的第四引脚接地，所述接口J11的第五引脚接电池+BAT。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，所述防雷电路包括第一分支电路、第二分支电路、第三分支电路、第四分支电路和第五分支电路；

所述第一分支电路包括电阻R48、电阻R54、MOS管Q8、二极管D16、继电器RL1、二极管Z2、接口J5和继电器RL5；所述电阻R48的一端与控制芯片U7的第五十四引脚电连接，所述电阻R48的另一端分别与MOS管Q8的栅极和电阻R54的一端电连接，所述MOS管Q8的源极和电阻R54的另一端均接地；所述MOS管Q8的漏极分别与二极管D16的正极、继电器RL1的第八引脚和继电器RL5的第八引脚电连接，所述二极管D16的负极分别与继电器RL1的第一引脚和继电器RL5的第一引脚电连接，所述继电器RL1的第三引脚与继电器RL5的第六引脚电连接，所述继电器RL1的第六引脚与继电器RL5的第三引脚电连接，所述继电器RL1的第四引脚分别与二极管Z2的一端、接口J5的第一引脚和继电器RL5的第五引脚电连接，所述继电器RL1的第五引脚分别与二极管Z2的另一端、接口J5的第二引脚和继电器RL5的第四引脚电连接；

所述第二分支电路包括电阻R56、电阻R60、MOS管Q10、二极管D17、继电器RL2、二极管Z3、接口J9和继电器RL6；所述电阻R56的一端与控制芯片U7的第五十五引脚电连接，所述电阻R56的另一端分别与MOS管Q10的栅极和电阻R60的一端电连接，所述MOS管Q10的源极和电阻R60的另一端均接地；所述MOS管Q10的漏极分别与二极管D17的正极、继电器RL2的第八引脚和继电器RL6的第八引脚电连接，所述二极管D17的负极分别与继电器RL2的第一引脚和继电器RL6的第一引脚电连接，所述继电器RL2的第三引脚与继电器RL6的第六引脚电连接，所述继电器RL2的第六引脚与继电器RL6的第三引脚电连接，所述继电器RL2的第四引脚分别与二极管Z3的一端、接口J9的第一引脚和继电器RL6的第五引脚电连接，所述继电器RL2的第五引脚分别与二极管Z3的另一端、接口J9的第二引脚和继电器RL6的第四引脚电连接；

所述第三分支电路包括电阻R64、电阻R65、MOS管Q11、二极管D18、继电器RL3、二极管Z4、接口J12和继电器RL7；所述电阻R64的一端与控制芯片U7的第五十六引脚电连接，所述电阻R64的另一端分别与MOS管Q11的栅极和电阻R65的一端电连接，所述MOS管Q11的源极和电阻R65的另一端均接地；所述MOS管Q11的漏极分别与二极管D18的正极、继电器RL3的第八引脚和继电器RL7的第八引脚电连接，所述二极管D18的负极分别与继电器RL3的第一引脚和继电器RL7的第一引脚电连接，所述继电器RL3的第三引脚与继电器RL7的第六引脚电连接，所述继电器RL3的第六引脚与继电器RL7的第三引脚电连接，所述继电器RL3的第四引脚分别与二极管Z4的一端、接口J12的第一引脚和继电器RL7的第五引脚电连接，所述继电器RL3的第五引脚分别与二极管Z4的另一端、接口J12的第二引脚和继电器RL7的第四引脚电连接；

所述第四分支电路包括电阻R80、电阻R82、MOS管Q16、二极管D19、继电器RL4、二极管Z5、接口J14和继电器RL8；所述电阻R80的一端与控制芯片U7的第五十七引脚电连接，所述电阻R80的另一端分别与MOS管Q16的栅极和电阻R82的一端电连接，所述MOS管Q16的源极和电阻R82的另一端均接地；所述MOS管Q16的漏极分别与二极管D19的正极、继电器RL4的第八引脚和继电器RL8的第八引脚电连接，所述二极管D19的负极分别与继电器RL4的第一引脚和继电器RL8的第一引脚电连接，所述继电器RL4的第三引脚与继电器RL8的第六引脚电连接，所述继电器RL4的第六引脚与继电器RL8的第三引脚电连接，所述继电器RL4的第四引脚分别与二极管Z5的一端、接口J14的第一引脚和继电器RL8的第五引脚电连接，所述继电器RL4的第五引脚分别与二极管Z5的另一端、接口J14的第二引脚和继电器RL8的第四引脚电连接；

所述第五分支电路包括电阻R131、电阻R132、电阻R129、电阻R130、MOS管Q24和MOS管Q23；所述电阻R131的一端与控制芯片U7的第五十八引脚电连接，所述电阻R131的另一端分别与MOS管Q24的栅极和电阻R132的一端电连接，所述MOS管Q24的源极和电阻R132的另一端均接地；所述MOS管Q24的漏极与电阻R130的一端电连接，所述电阻R130的另一端分别与电阻R129的一端和MOS管Q23的栅极电连接，所述电阻R129的另一端与MOS管Q23的源极电连接，所述MOS管Q23的漏极接3.3V电源。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括电容C58、瓷片电容E10、电阻R99、MOS管Q18、电阻R101、三极管Q21、电阻R109、电阻R111、施密特触发器U5D、电阻R128、电阻R107、电容C66、电容C18、二极管D21、电容C62、施密特触发器U5A、电阻R25、三极管Q22、电阻R113、电阻R110、稳压二极管ZW2、电容C67、电阻R28、电阻R31、电阻R97、电阻R125、电阻R126、电阻R127、电容C76、三极管Q20、电阻R108、稳压二极管ZW3、电阻R112、电阻R98、电容C13、电容C14和稳压二极管ZW4；

所述电容C58的一端、瓷片电容E10的一端、电阻R99的一端和MOS管Q18的源极相互连接，所述电容C58的另一端和瓷片电容E10的另一端均接地，所述MOS管Q18的栅极分别与电阻R99的另一端和电阻R101的一端电连接，所述电阻R101的另一端与三极管Q21的集电极电连接，所述三极管Q21的发射极接地，所述三极管Q21的基极分别与电阻R109的一端和电阻R111的一端电连接，所述电阻R111的另一端接地，所述电阻R109的另一端分别与施密特触发器U5D的输出端和电阻R128的一端电连接，所述电阻R128的另一端与控制芯片U7的第五十八引脚电连接，所述施密特触发器U5D的两个输入端相互连接且分别与二极管D21的负极、电阻R107的一端、电容C66的一端、电容C18的一端和电阻R125的一端电连接；所述电容C66的另一端和电容C18的另一端均接地，所述二极管D21的正极分别与电阻R107的另一端和施密特触发器U5A的输出端电连接，所述施密特触发器U5A的电源端接3.3V电源，所述施密特触发器U5A的电源端通过电容C62接地，所述施密特触发器U5A的两个输入端相互连接且分别与电阻R25的一端和三极管Q22的集电极电连接，所述电阻R25的另一端接3.3V电源，所述三极管Q22的基极分别与电阻R113的一端和稳压二极管ZW2的正极电连接，所述电阻R113的另一端和三极管Q22的发射极均接地，所述稳压二极管ZW2的负极分别与电容C67的一端、电阻R28的一端和电阻R110的一端电连接，所述电容C67的另一端分别与电阻R126的一端、电容C76的一端和电阻R97的一端电连接且均接地；所述电阻R126的另一端分别与电阻R125的另一端、电容C76的另一端和电阻R127的一端电连接，所述电阻R127的另一端与控制芯片U7的第三十五引脚电连接，所述电阻R97的另一端与电阻R31的一端电连接，所述电阻R31的另一端分别与电阻R28的另一端、电容C13的一端和电阻R98的一端电连接，所述电阻R98的另一端分别与电容C14的一端和稳压二极管ZW4的负极电连接且均与控制芯片U7的第三十五引脚电连接；所述电容C13的另一端、电容C14的另一端和稳压二极管ZW4的正极均接地；所述电阻R110的另一端与三极管Q20的集电极电连接，所述三极管Q20的基极分别与稳压二极管ZW3的负极和电阻R108的一端电连接，所述电阻R108的另一端与三极管Q20的发射极电连接；所述稳压二极管ZW3的正极通过电阻R112与M-BUS接收电路中的稳压二极管ZW11的负极电连接。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，还包括M-BUS电源电路，所述M-BUS电源电路包括瓷片电容E6、电容C51、电阻R83、电感L7、电阻R90、电阻R91、电容C56、集成芯片U10、二极管D20、电容C52、电阻R92、电容C59、电容C57、电阻R84、电阻R89、电阻R85、电阻R93、电阻R87、电容C50、电容C44、电容C45、瓷片电容E7和MOS管Q17；

所述集成芯片U10的型号为MPQ3426；

所述瓷片电容E6的一端、电容C51的一端、电阻R83的一端和电感L7的一端均与集成芯片U10的第三引脚电连接，所述瓷片电容E6的另一端和电容C51的另一端均接地，所述电阻R83的另一端分别与集成芯片U10的第二引脚和电阻R90的一端电连接，所述电阻R91的一端与集成芯片U10的第十四引脚电连接，所述电容C56的一端与集成芯片U10的第十二引脚电连接，所述电阻R90的另一端、电阻R91的另一端和电容C56的另一端均接地，所述集成芯片U10的第八引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚和第十五引脚均接地，所述集成芯片U10的第四引脚、第五引脚和第六引脚相互连接且分别与电感L7的另一端和二极管D20的正极电连接，所述二极管D20的负极分别与电阻R84的一端、电容C50的一端、电容C44的一端、电容C45的一端和瓷片电容E7的一端电连接且均接32V电源；所述电容C44的另一端、电容C45的另一端和瓷片电容E7的另一端均接地；所述集成芯片U10的第十三引脚分别与电阻R84的另一端、电容C50的另一端、电阻R89的一端和电阻R85的一端电连接，所述电阻R89的另一端与MOS管Q17的源极电连接且均接地，所述电阻R85的另一端与MOS管Q17的漏极电连接，所述MOS管Q17的源极与电阻R93的一端电连接，所述MOS管Q17的栅极分别与电阻R93的另一端和电阻R87的一端电连接，所述电阻R87的另一端与施密特触发器U5C第十引脚电连接；所述集成芯片U10的第一引脚分别与电阻R92的一端和电容C57的一端电连接，所述电阻R92的另一端与电容C59的一端电连接，所述电容C57的另一端和电容C59的另一端均接地；所述集成芯片U10的第七引脚通过电容C52接地。
根据权利要求11所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，所述M-BUS电源电路还包括电容C73、电容C72、电容C74、电阻R119、集成芯片U8、电阻R118、电阻R120、电阻R121、电阻R122、电阻R123、电容C38、电容C39、电容C40、电容C41和电感L9；

所述集成芯片U8的型号为MP2233；

所述集成芯片U8的第一引脚通过电容C74接地；所述集成芯片U8的第二引脚通过电容C73接地且所述集成芯片U8的第二引脚接电池+BAT；所述集成芯片U8的第四引脚接地；所述集成芯片U8的第六引脚通过电阻R119接地且所述集成芯片U8的第六引脚与控制芯片U7的第五十八引脚电连接；所述集成芯片U8的第七引脚通过电容C72接地；所述集成芯片U8的第五引脚通过电阻R118与电容C38的一端电连接，所述集成芯片U8的第三引脚分别与电容C38的另一端和电感L9的一端电连接，所述电感L9的另一端、电阻R121的一端、电容C40的一端和电容C41的一端相互连接且均接3.3V电源；所述电容C40的另一端和电容C41的另一端均接地；所述集成芯片U8的第八引脚与电阻R120的一端电连接，所述电阻R120的另一端分别与电容C39的一端、电阻R122的一端和电阻R123的一端电连接，所述电容C39的另一端分别与电阻R121的另一端和电阻R122的另一端电连接，所述电阻R123的另一端接地。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块包括集成芯片U6；

所述集成芯片U6的型号为AT25FS010；

所述集成芯片U6的第一引脚与控制芯片U7的第二十六引脚电连接；

所述集成芯片U6的第二引脚与控制芯片U7的第二十二引脚电连接；

所述集成芯片U6的第三引脚、第七引脚和第八引脚相互连接；

所述集成芯片U6的第四引脚接地；

所述集成芯片U6的第五引脚与控制芯片U7的第二十三引脚电连接；

所述集成芯片U6的第六引脚与控制芯片U7的第二十一引脚电连接。
根据权利要求13所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，还包括蜂鸣器模块，所述蜂鸣器模块包括电阻R70、电阻R73、三极管Q13和蜂鸣器BL1；

所述电阻R70的一端与控制芯片U7的第二十七引脚电连接；所述电阻R70的另一端分别与电阻R73的一端和三极管Q13的基极电连接，所述电阻R73的另一端与三极管Q13的发射极电连接且均接地，所述三极管Q13的集电极与蜂鸣器BL1的一端电连接，所述蜂鸣器BL1的另一端接3.3V电源。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，还包括温度感应模块，所述温度感应模块包括电容C24、电容C25、电阻R55和热敏电阻RT1；

所述电容C24的一端分别与电阻R55的一端和所述集成芯片U6的第三引脚电连接，所述电容C24的另一端、热敏电阻RT1的一端和电容C25的一端均接地；所述电阻R55的另一端、热敏电阻RT1的另一端和电容C25的另一端相互连接且均与控制芯片U7的第三十四引脚电连接。
根据权利要求3所述的基于M-BUS的4G水表采集器，其特征在于，还包括指示灯模块，所述指示灯模块包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3、发光二极管LED4、发光二极管LED5、发光二极管LED6、发光二极管LED7、电阻R66、电阻R74、电阻R79、MOS管Q14、电阻R75、电阻R76和电阻R77；

所述发光二极管LED1的正极与控制芯片U7的第五十四引脚电连接；所述发光二极管LED2的正极与控制芯片U7的第五十五引脚电连接；所述发光二极管LED3的正极与控制芯片U7的第五十六引脚电连接；所述发光二极管LED4的正极与控制芯片U7的第五十七引脚电连接；所述发光二极管LED1的负极、所述发光二极管LED2的负极、所述发光二极管LED3的负极和所述发光二极管LED4的负极相互连接且与电阻R66的一端电连接，所述电阻R66的另一端与MOS管Q14的漏极电连接，所述MOS管Q14的栅极分别与电阻R74的一端和电阻R79的一端电连接，所述电阻R74的另一端与控制芯片U7的第五十一引脚电连接，所述电阻R79的另一端和MOS管Q14的源极电连接且均接地；所述发光二极管LED5的正极、发光二极管LED6的正极和发光二极管LED7的正极均接3.3V电源，所述发光二极管LED5的负极通过电阻R75与控制芯片U7的第五十引脚电连接，所述发光二极管LED6的负极通过电阻R76与控制芯片U7的第五十二引脚电连接，所述发光二极管LED7的负极通过电阻R77与控制芯片U7的第五十三引脚电连接。