一种基于NB通信功能的预付费的物联网水表的制作方法

本实用新型涉及智能水表技术领域，具体涉及一种基于nb通信功能的预付费的物联网水表。

背景技术：

随着社会的发展，全国正进行水网改造，实行一户一表制，出现了抄表难，收费难等问题，这给供水单位带来很大的工作压力，现有的水网改造中多数采用的是机械水表，机械水表用于计量用水的流量，人工进行抄表，出现先用水后付费的情况，对于工作人员而言压力较大，需要挨家挨户的进行抄表，工作效率十分的低下；随着nb-iot通信技术的推广应用，采用nb-iot通信技术的智能水表应运而生，智控模块负责水表的机电转换并采集用水信息，以nb-iot形式来实现与云端平台数据交互，通过按键或者卡片形式实现人机交互功能，从而实现用户用水信息采集、表端数据抄收、水表的控制等功能，但是现有技术中应用nb-iot通信技术的智能水表，并没有用户预缴费功能的相关技术方案，结合上述技术问题，本实用新型提供了一种新的技术方案来解决上述技术问题。

本实用新型将最新的nb通信技术和ic卡技术、互联网技术等结合起来设计了既能实现预付费功能，又能实现nb通信功能的智能水表。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于nb通信功能的预付费的物联网水表，采用先进的nb通讯技术和ic卡技术、互联网技术等接合，实现了对水量的计量，本实用新型同时具备手机移动网络交费和传统营业厅ic卡充值交费功能，便于不同的用户群使用。

一种基于nb通信功能的预付费的物联网水表，包括控制器，所述控制器与多台水表连接，所述控制器包括读卡模块，所述读卡模块与ic卡配合，所述控制器还连接有移动终端。

所述移动终端包括账户登录端、密码登录端以及水费结算端、水费存储端以及账户定时提醒端。

所述每台水表均与进水管道连接，所述进水管道上设有流量传感器，所述流量传感器与水表之间在进水管道上设有控制阀门，所述控制阀门与控制器连接。

所述控制器包括主控制芯片，所述主控制芯片与读卡模块、流量采集模块、nb-iot通讯模块、电源管理模块、执行模块、实时时钟模块连接；其中，所述流量采集模块与每个进水管道上的流量传感器相连接。

所述主控制芯片还连接有存储模块。

所述主控制芯片还连接有人机交互模块。

所述主控制芯片还连接有显示模块。

所述电源管理模块包括锂电池及升压电路。

所述流量传感器采用干簧管，所述干簧管安装在进水管道上。

所述流量传感器包括设置在进水管道内的叶轮，所述叶轮的上方设有表盘，所述表盘设置在进水管道的外侧，所述表盘上设有表针，所述表针与叶轮之间设有齿轮，所述表盘的正上方设置有摄像设备，所述摄像设备与nb-iot通讯模块连接。

所述控制阀门包括电机，所述电机与执行模块连接，所述电机的输出轴与阀柄连接，所述阀柄与阀体连接，所述阀体内设有阀球。

综上所述，本实用新型中，对水费实现预付费时，可以通过ic卡，ic卡与读卡模块配合，读卡模块用于读取ic卡中信息并通讯至所述控制器，所述读卡模块与所述主控制器采用spi方式通信；也可以通过移动终端进行预存，所述水表用于记录用户用水数据和消费记录，并将用水数据和消费记录上传至控制器，所述控制器用于根据用水数据和消费记录以及水费充值信息，实现水费的预存和结算；移动终端与控制器连接通信，并通过app、微信小程序或公众号等进行水费充值；本实用新型采用先进的nb通讯技术和ic卡技术、互联网技术等结合，使其具备手机移动网络交费和传统营业厅ic卡充值交费功能，便于不同的用户群使用。

附图说明

图1是本实用新型的控制器的连接框图；

图2是本实用新型的电源管理模块的电路图；

图3是本实用新型的时钟模块的电路图；

图4是本实用新型的实施例6的控制器的连接框图；

附图标记：

1、读卡模块2、ic卡3、移动终端4、控制阀门

5、流量传感器6、主控制芯片7、流量采集模块8、nb-iot通讯模块

9、电源管理模块10、执行模块11、实时时钟模块12、存储模块

13、人机交互模块14、显示模块15、摄像设备。

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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，本实用新型中提及的各安装方式、通信协议及各技术术语，都是所属技术领域中早已明确知晓的技术用语，故不再做过多解释。此外，对于相同的部件采用了相同的附图标记，但这并不影响也不应构成本领域技术人员对技术方案的准确理解。

实施例1：

一种基于nb通信功能的预付费的物联网水表，包括控制器，所述控制器与多台水表连接，水表用于记录用户用水数据和消费记录，并将用水数据和消费记录上传至控制器，所述控制器包括读卡模块1，所述读卡模块1与ic卡2配合，读卡模块1用于读取ic卡2中信息并通讯至所述控制器，所述读卡模块1与所述主控制器采用spi方式通信；所述控制器还连接有移动终端3，移动终端3可以采用手机、pad、电脑等装置，通过移动终端3实现水费的预存；本实用新型中，对水费实现预付费时，可以通过ic卡2，ic卡2与读卡模块3配合，读卡模块1用于读取ic卡2中信息并通讯至所述控制器，所述读卡模块2与所述主控制器采用spi方式通信；也可以通过移动终端3进行预存；所述水表用于记录用户用水数据和消费记录，并将用水数据和消费记录上传至控制器，所述控制器用于根据用水数据和消费记录以及水费充值信息，实现水费的预存和结算；移动终端3与控制器连接通信，并通过app、微信小程序或公众号进行水费充值。

作为一种优选方案，所述移动终端3包括账户登录端、密码登录端以及水费结算端、水费存储端以及账户定时提醒端；用户通过账户登录端登录指定账户，进而通过密码登录端进行密码登录进入，然后可进行两项操作：一是通过水费结算端进行费用结算操作，如通过微信、银行账户、支付宝进行费用转账结算；一种是通过水费存储端，将微信、银行账户或支付宝上的费用的一部分预存到水费存储端；同时，账户定时提醒端会定期发送信息给移动终端，提醒用户是否该缴费了或者提醒水费存储端内水费的余额。

实施例2：

本实施例与实施例不同的地方在于，当用户的水费欠费之后，可以通过控制控制阀门4，控制其停水，防止出现用户恶意欠费的情况，具体地，所述每台水表均与进水管道连接，所述进水管道上设有流量传感器5，所述流量传感器5与水表之间在进水管道上设有控制阀门4，所述控制阀门4与控制器连接；流量传感器5用于监测通过进水管道流入的水量，并将信号传输给控制器，当流入的水量高于用于预定的水量时，控制器控制控制阀门4关闭，使水流无法继续通过，停止对用户的供水。

实施例3：

本实施例对控制器做具体的限定，具体地，所述控制器包括主控制芯片6，所述主控制芯片6与读卡模块1、流量采集模块7、nb-iot通讯模块8、电源管理模块9、执行模块10、实时时钟模块11连接；其中，所述流量采集模块7与每个进水管道上的流量传感器5相连接；其中，所述流量采集模块7与每个进水管道上的流量传感器5相连接，流量采集模块7通过对水表上的流量传感器5进行检测，来实现检测用水情况，流量采集模块7将每块水表的流量信息传给主控制芯片6；所述主控制芯片6通过流量传感器5采集每个水表的流量信息；所述主控制芯片6通过nb-iot通讯模块8实现数据远传功能；所述主控制芯片控制电源管理模块9为nb-iot通讯模块8供电；所述执行模块10用于控制控制阀门4的开启和闭合；所述主控制芯片6通过实时时钟模块11实现实时时钟功能。

作为一种优选方案，所述主控制芯片6还连接有存储模块12，存储模块12实现数据的存取功能，并且可以查看历史的数据，防止出现错误，实现有据可查；存储模块12采用常规的模块用于数据存储。

作为一种优选方案，所述主控制芯片6还连接有人机交互模块13；实现人机交互功能。

作为一种优选方案，所述主控制芯片6还连接有显示模块14，显示模块14优选液晶显示模块；实现信息显示功能，用于显示各个需要进行显示的数据；显示模块14及存储模块12采用常规的模块分别用于信息显示以及数据存储。

作为一种优选方案，所述电源管理模块9包括锂电池及升压电路，该升压电路采用fp6717芯片；电源管理模块采用锂电池供电并通过升压电路为nb-iot通讯模块供电，该升压电路采用fp6717芯片并在主控制芯片的控制下为nb-iott通讯模块供电；其通过vi管脚和lx管脚搭建外围的lc震荡电路实现电压升压的操作，并且通过fb管脚的外为电阻选定出fp6717的输出电压，芯片的输入电压为3.6v输出电压为4.2v同时可以提供3a的大电流输出，实现电压升压及大电流驱动功能，以此确保bc95_b5模块的供电；主控制芯片会实时检测锂电池的使用情况，并且会上报给云平台实际的电池电压值，当主控制芯片判定锂电池电量达到预警值时，会主动上报锂电池低压信息通知给云平台，以便于锂电池的更换，确保矩阵式nb-iot远传智能水表的正常工作。

作为一种优选方案，所述主控制芯片6采用pic16lf1947芯片，主控制芯片6采用美国microchip的pic16lf1947作为主控制芯片6，实现整个矩阵式nb-iot远传智能水表的监测以及控制功能，其通过流量采集模块7实现同时对多个水表的流量进行机电转换以及采集和记录的工作，主控制芯片6控制电源管理模块9的输出通断以及与nb-iot通讯模块8的通信实现与云平台数据的交互，主控制芯片6通过实时时钟模块11(pcf8563芯片)实现实时时钟功能，并且根据时钟定时与云平台交互数据，主控制芯片6通过对人机交互模块13(按键电路)的检测实现人机交互功能，并在有效按键后实时与云平台交互数据；主控制芯片6通过显示模块进行信息显示功能，主控制芯片6通过存储模块12进行数据的存取功能。

作为一种优选方案，所述nb-iot通讯模块8采用bc95_b5模块；nb-iot通讯模块8采用移远公司的bc95_b5模块实现物联网的传输，根据移远公司提供的设计规范设计电路形式，通过bc95_b5模块可以连接基站，实现矩阵式nb-iot远传智能水表通过物联网与云平台的数据通信。

作为一种优选方案，所述实时时钟模块11采用pcf8563芯片；实时时钟模块11用于定时与云平台进行nb-iot的通信，该模块采用实时时钟pcf8563，其通过外部晶振32.768k的震荡作为时基，在scl管脚和sda管脚加上上拉电阻提高驱动能力和抗干扰能力，并通过这两个管脚与主控制芯片的通信。

本实用新型的主控制芯片的电路图、nb—iot通讯模块的电路图均为现有技术，本实用新型在此不做具体的赘述，具体的图纸可以参考专利号为cn2018219921933的专利文件。

实施例4：

本实施例对控制阀门4进行具体的限定，具体地，所述控制阀门4包括电机，所述电机与执行模块10连接，所述电机的输出轴与阀柄连接，所述阀柄与阀体连接，所述阀体例设有阀球；通过操作阀柄打开或者关闭阀球，主控制芯片6通过执行模块10，控制电机正反转，从而控制阀球的开启和关闭，使水流通过或者截止。

实施例5：

本实施例对流量传感器5做具体的限定，具体地，所述流量传感器5采用现有技术中的干簧管并安装在进水管道上进行流量检测。

实施例6：

本实施例与实施例5不同的地方在于，本实施例与实施例5中的流量传感器5的结构不同，具体地，所述流量传感器5包括设置在进水管道内的叶轮，所述叶轮的上方设有表盘，所述表盘设置在进水管道的外侧，所述表盘上设有表针，所述表针与叶轮之间设有齿轮，所述表盘的正上方设置有摄像设备15，摄像设备采用现有技术中的摄像机即可，具体信号不做具体的限定，摄像设备15与nb-iot通讯模块8连接；通过存储模块12输入或者读取用户的买水量，当水流经过所述进水管进入水表时，叶轮在水流的作用下旋转，所述表针在所述叶轮与所述齿轮的共同作用下旋转，显示水流量，摄像设备15通过nb-iot通讯模块8将表盘实时的流量发送给主控制芯片6，主控制芯片6与存储模块12内的数据进行对比，当水流量达到存储模块内预先输入的水量时，主控制芯片6控制控制阀门4关闭，停止对客户的供水。

本实用新型中，nb-iot通讯模块8的联网流程为先对nb-iot通讯模块8进行供电，待电平稳定后操作nb-iot通讯模块寻找基站，连接基站成功后申请nb-iot的网络服务，连接指定的平台地址，连接完成后通过物联网进行水表数据的交互；主控制芯片6在需要联网时操作fp6717芯片的en管脚为高电平实现bc95-b5模块供电，当不需要联网的时候则将en关键设置为低电平，断掉bc95-b5模块的供电，并将fp6717操作为掉电模式，降低整体的功耗；芯片p8563时钟芯片11通过物联网进行校时这样可以确保时钟的准确性；主控制芯片6可以根据时钟来进行定时与云平台进行nb-iot的数据通信。

本实用新型的工作过程为：水表用于记录用户用水数据和消费记录，并将用水数据和消费记录上传至控制器，所述控制器用于根据用水数据和消费记录以及水费充值信息，实现水费的预存和结算；对水费实现预付费时，可以通过ic卡2实现预付，使用ic卡时，需要到指定的机构进行充值，如自来水公司等，ic卡2与读卡模块1配合，读卡模块1用于读取ic卡2中信息并通讯至所述控制器，实现水费的预存和结算；也可以通过移动终端3进行预存，用户通过账户登录端登录指定账户，进而通过密码登录端进行密码登录进入，然后可进行两项操作：一是通过水费结算端进行费用结算操作，如通过微信、银行账户、支付宝、app、微信小程序或公众号等进行费用转账结算；一种是通过水费存储端，将微信、银行账户、支付宝、app、微信小程序或公众号上的费用的一部分预存到水费存储端；同时，账户定时提醒端会定期发送信息给移动终端3，提醒用户是否该缴费了或者提醒水费存储端内水费的余额；然后控制器将用户预先购买的最大水量存储到存储模块12内，主控制芯片6pic16lf1947根据程序设定，实现每三秒对各个水表检测流量采样情况，若检测出有用量的产生则会记录在主控制芯片6的存储模块12内，当采集的用量累计的到一定值的时候会通过nb-iot通讯模块8传输给云平台实现实时监控，并且云平台会根据传回的表信息将相应的表最新操作命令下传给主控制芯片6，当主控制芯片6与云平台数据交互的时候，主控制芯片6在上传云平台数据后，云平台可以对主控制芯片6进行不同的表的表号、水量等信息进行设置，当主控制芯片6在与云平台数据交互后，或者主控制芯片6检测到有效用水后，都会在显示模块14(如液晶显示屏等)上显示对应基表的相关信息，当流量传感器5监测通过进水管道流入的水量高于预先设定的最大水量时，将信号传输给主控制芯片6，主控制芯片6通过执行模块10控制电机启动，关闭控制阀门4，使水流无法继续通过，停止对用户的供水；当用户通过按键操作矩阵式nb-iot远传智能水表时，主控制芯片6会检测其操作的有效性，若有效的情况下会实时进行与云平台数据的交互工作；主控制芯片6会实时检测锂电池的使用情况，并且会上报给云平台实际的电池电压值，当主控制芯片6判定锂电池电量达到预警值时，会主动上报锂电池低压信息通知给云平台，以便于锂电池的更换，确保矩阵式nb-iot远传智能水表的正常工作。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

综上所述，本实用新型中，对水费实现预付费时，可以通过ic卡，ic卡与读卡模块配合，读卡模块用于读取ic卡中信息并通讯至所述控制器，所述读卡模块与所述主控制器采用spi方式通信；也可以通过移动终端进行预存，所述水表用于记录用户用水数据和消费记录，并将用水数据和消费记录上传至控制器，所述控制器用于根据用水数据和消费记录以及水费充值信息，实现水费的预存和结算；移动终端与后控制器连接通信，并通过app、微信小程序或公众号进行水费充值；本实用新型采用先进的nb通讯技术和ic卡技术、互联网技术等结合，使其具备手机移动网络交费和传统营业厅ic卡充值交费功能，便于不同的用户群使用。

对于本领域技术人员而言，本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。