一种零功耗远传水表的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种零功耗远传水表的系统及方法，克服现有技术中智能水表在未计量状态下消耗大量无用功耗的问题，系统包括：智能水表，所述智能水表连接有MCU以及磁感开关元件，所述磁感开关元件连接有供电模块，所述供电模块与MCU连接，所述MCU连接有NB

【技术实现步骤摘要】
一种零功耗远传水表的系统及方法


[0001]本专利技术涉及智能水表
，特别涉及了一种零功耗远传水表的系统及方法。

技术介绍

[0002]目前智能水表常用的计量方式有光电直读、摄像直读、脉冲计量、无磁计量、超声波计量，通讯方式有IC卡、射频卡、蓝牙、LoRa以及NB
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IoT等。光电直读水表的缺点在于电路结构复杂，元件多，电路部分体积较大，成本较高，嵌入表也较困难；对原表结构改动较大，精度要求高，安装精度要求高。因此精度成本高，成品率低，长期应用故障率高；在字轮处于进位状态时，有读数盲区，这时读到的将是乱数；光电直读水表的维护成本高，由于电子采集器部分与水表为一体表，如果水表或采集部分有一方损坏，那么就需要更换一体表，这样更换成本高。摄像直读水表的缺点在于需要增加摄像头，成本较高；拍摄的照片质量受水表安装环境影响较大，光线、温度产生的水汽、表盘上的污渍都会可能导致照片无法解析表盘读数；照片传输数据量大，速度慢。
[0003]其他计量方式的水表需要MCU一直保持在低功耗状态，当计量信号触发时，MCU唤醒进行计量；或者MCU主动周期性唤醒进行计量。这类水表在未触发计量时也需要保持MCU低功耗运行，产生不必要的电池电量损耗，水表的电池大部分消耗在此状态。以NB
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IoT通讯的水表缺点在于无法兼顾水表的功耗。当NB
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IoT模组使用PSM (Power Saving Mode，省电模式)时，这种模式下功耗能保持较低状态，但水表无法接收服务器下发的命令，当只有设备主动上报数据后才可接收命令。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中智能水表在未计量状态下消耗大量无用功耗的问题，提供了一种零功耗远传水表的方法及系统，减少表计在未计量状态下消耗的功耗，大幅降低水表功耗，使水表的静态功耗趋于零。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种零功耗远传水表的系统，包括：智能水表，所述智能水表连接有MCU以及磁感开关元件，所述磁感开关元件连接有供电模块，所述供电模块与MCU连接，所述MCU连接有NB
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IoT通讯模块，所述NB
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IoT通讯模块与服务器连接。
[0006]智能水表与磁感开关元件磁性连接，工作时，利用磁性连接特性，控制磁感开关元件的导通与闭合。磁感开关元件闭合，供电模块给MCU供电，MCU工作，开始对智能水表进行计量；计量结束后，服务器通过NB
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IoT通讯模块发送控制指令给MCU，MCU根据控制指令发送控制信号给供电模块，供电模块断开连接，停止给MCU供电，系统恢复到零功耗状态。减少了智能水表在未计量状态下消耗的功耗，大幅降低智能水表功耗，使智能水表的静态功耗趋于零。
[0007]作为优选，所述智能水表包括齿轮，所述齿轮的某一轮齿为加磁轮齿，所述加磁轮齿与磁感开关元件磁性连接，通过加磁轮齿与磁感开关元件的距离，控制磁感开关元件的
导通与断开。
[0008]水表的黑色齿轮是表盘上的最小计量指示，智能水表有水流动时黑色齿轮总是最先转动。本专利技术中的智能水表将传统机械水表黑色齿轮的某一个轮齿上加磁。磁感开关元件是一种磁感应的开关元件，当黑色齿轮转动时，带有磁性的轮齿靠近磁感开关元件，磁感开关元件闭合导通，带有磁性的轮齿远离磁感开关元件，磁感开关元件断开。
[0009]作为优选，所述供电模块包括电源模块以及用于控制电源模块是否给MCU进行供电的电源控制模块，所述电源控制模块分别与MCU、磁感开关元件连接。
[0010]电源控制模块用于控制电源模块是否给MCU进行供电。初始状态下，电源控制模块处于断开状态，电源模块未给MCU供电，整个电路处于零功耗状态。当智能水表有水流动时，黑色齿轮开始转动，带有磁性的轮齿靠近磁感开关元件时，触发磁感开关元件导通，电源控制模块随即闭合并立即自锁，电源模块开始给MCU供电。当MCU发出的关闭电源控制信号给电源控制模块时，电源控制模块断开连接，电源模块停止给MCU供电，电路恢复到零功耗状态。
[0011]作为优选，所述MCU包括计量模块，所述计量模块包括脉冲计量模块以及无磁计量模块中的一种，所述MCU用于将用水数据和水表参数通过NB
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IoT通讯模块传送给服务器。
[0012]MCU通过脉冲计量、无磁计量等方式计量用水量，将用水数据和水表参数通过NB
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IoT模块远传至服务器，并接收服务器下发的命令。在未有水流动和未有待处理事件时，发送关闭电源控制信号给电源控制模块。
[0013]作为优选，所述NB
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IoT通讯模块包括PSM工作模式、DRX工作模式以及eDRX工作模式，所述PSM工作模式时，MCU无法收到服务器下发数据；所述DRX工作模式时，能够根据DRX周期实时接收服务器下发数据；所述eDRX工作模式时，维持PTW后进入一段不进行接收数据的IDLE状态。
[0014]PSM工作模式全名为Power Saving Mode，就是省电模式。当设备处于PSM模式中的PSM状态时，是不能收到服务器下发的数据，只有系统进行一次数据发送使自己进入到连接状态再转到空闲状态时才能接收到服务器下发数据。DRX工作模式全名为Discontinuous Reception，就是不连续接收模式，DRX周期设置的较小，接收服务器的下发数据时延越小。eDRX工作模式：全名为extended Discontinuous Reception，就是不连续接收的扩展模式，eDRX模式的接收数据的时延不但由DRX周期决定，还由eDRX周期决定。本专利技术中智能水表在正常运行时对服务器下发命令响应的实时性要求并不高，可以等到智能水表通过NB
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IoT模块数据上报时再接收命令。
[0015]一种零功耗远传水表的方法，包括以下步骤：S1：判断智能水表状态，若智能水表有水流流过，触发磁感开关元件导通，并将导通信号传递给电源控制模块；S2：电源控制模块在接收到导通信号后立即自锁，并控制电源模块给MCU供电；S3：计量模块计算用水量，计量结束后电源模块断开。
[0016]用户在用水时，智能水表有水流流过，智能水表表盘上的黑色齿轮率先开始转动，当带有磁的轮齿转动靠近磁感开关元件时，触发磁感开关元件导通，并将信号传递给电源控制模块，开启计量模式。并在计量结束后，断开电源模块，有效控制电源电路通断，降低水表的功耗。
[0017]作为优选，所述步骤S1还包括：若智能水表处于初始状态，电源控制模块通路断开，电源模块停止对MCU供电。此时，整个智能水表处于零功耗状态。
[0018]作为优选，智能水表没有水流流过，MCU停止计量并向电源控制模块发送切断电源信号，电源控制模块断开电源通路，电源模块停止给MCU供电，智能水表回到零功耗状态。有效控制电源电路通断，降低水表的功耗。
[0019]因此，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术采用有磁性轮齿的水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零功耗远传水表的系统，其特征在于，包括智能水表，所述智能水表连接有MCU以及磁感开关元件，所述磁感开关元件连接有供电模块，所述供电模块与MCU连接，所述MCU连接有NB
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IoT通讯模块，所述NB
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IoT通讯模块与服务器连接。2.根据权利要求1所述的一种零功耗远传水表的系统，其特征在于，所述智能水表包括齿轮，所述齿轮的某一轮齿为加磁轮齿，所述加磁轮齿与磁感开关元件磁性连接，通过加磁轮齿与磁感开关元件的距离，控制磁感开关元件的导通与断开。3.根据权利要求1或2所述的一种零功耗远传水表的系统，其特征在于，所述供电模块包括电源模块以及用于控制电源模块是否给MCU进行供电的电源控制模块，所述电源控制模块分别与MCU、磁感开关元件连接。4.根据权利要求1或2所述的一种零功耗远传水表的系统，其特征在于，所述MCU包括计量模块，所述计量模块包括脉冲计量模块以及无磁计量模块中的一种，所述MCU用于将用水数据和水表参数通过NB
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IoT通讯模块传送给服务器。5.根据权利要求1所述的一种零功耗远传水表的系统，其特征在于，所述NB
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵涛，杨守望，程晨瓯，焦绍华，贾灵，
申请(专利权)人：利尔达科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：