CN110260943A - 一种低功耗智能无线远传工作方法 - Google Patents

一种低功耗智能无线远传工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低功耗智能无线远传工作方法，涉及水表技术领域。该一种低功耗智能无线远传工作方法，包括水表计量终端模块、NB‑IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务***和以下步骤：S1：水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包，S2：按照抄表时间间隔唤醒NB‑IoT无线通信模块，将协议数据包通过串口发送到NB‑IoT无线通信模块。本发明通过设置无线传输采用NB‑IOT模块，支持海量连接(在同一基站的情况下NB‑IoT可以比现有无线技术提供50‑100倍的接入数)、有深度覆盖能力(在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到)、功耗低(低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势)。

Description

一种低功耗智能无线远传工作方法
技术领域
本发明涉及水表技术领域，具体为一种低功耗智能无线远传工作方法。
背景技术
随着我国国民经济的高速发展，人民生活水平日益提高，同时人们对隐私权也越来越重视，而目前大多数为机械式水表，需要人工入户进行抄表，费时费力，也不符合人们对于隐私权的需求。
于是，无需入户的集中抄表技术以及卡表技术就应运而生。但是，集中抄表技术大多采用有线抄表技术，即采用RS-485、MBus等工业总线，需要复杂的布线工程；而卡表不能反写用水量，供水企业不能做盈亏分析。
随着无线技术的发展，供水企业开始采用GPRS远程抄表技术进行集中抄表。然而，由于通讯基站用户容量小、功耗高、信号差等原因，导致GPRS远程抄表技术无法大面积推广。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低功耗智能无线远传工作方法，具备支持海量连接、有深度覆盖能力和功耗低等优点，解决了现有通讯基站用户容量小、功耗高、信号差等原因，导致GPRS远程抄表技术无法大面积推广的问题。
(二)技术方案
为实现上述具备支持海量连接、有深度覆盖能力和功耗低的目的，本发明提供如下技术方案：一种低功耗智能无线远传工作方法，包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务***和以下步骤：
S1：水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包；
S2：按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块，将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块；
S3：NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输，将数据包通过通信网络传输到云端服务器；
S4：云端服务器对数据包进行数据解析；
S5：解析后的数据推送到智慧水务***；
S6：智慧水务***按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量，同时进行大数据分析、总结用水规律，再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息，分析出更适合用户的新的抄表时间间隔；
S7：智慧水务***将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包，经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包；
S8：NB-IoT无线通信模块将智慧水务***下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机，然后进入休眠状态；
S9：水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析，更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息，返回S1。
优选的，NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为824-849MHz，下行为869-894MHz，发射功率为23dB-40dB，接收灵敏度为-129dB。
优选的，NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART，NB-IoT无线通信模块工作电压为3.1V-4.2V，NB-IoT无线通信模块工作温度为-30℃-85℃。
优选的，智慧水务***内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块，记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接，判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接，反馈单元信号输出端与单片机信号连接。
优选的，水表计量终端模块外部设置有显示器。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种低功耗智能无线远传工作方法，具备以下有益效果：
1、无线传输采用NB-IOT模块，支持海量连接(在同一基站的情况下NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数)、有深度覆盖能力(在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到)、功耗低(低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势)。
2、NB-IOT无线传输模块在上报数据时处于开启状态，其他时间处于休眠状态，进一步保证了低功耗。
3、采用大数据技术智能调控抄表时间间隔，再次降低功耗，从而使得用电池供电的智能无线远传水表可以达到6年甚至更长的工作寿命。
具体实施方式
实施例一：
一种低功耗智能无线远传工作方法，包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务***和以下步骤：
S1：水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包。
S2：按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块，将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块，NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为840MHz，下行为870MHz，发射功率为30dB，接收灵敏度为-129dB，NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART，NB-IoT无线通信模块工作电压为3.2V，NB-IoT无线通信模块工作温度为25℃。
S3：NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输，将数据包通过通信网络传输到云端服务器。
S4：云端服务器对数据包进行数据解析。
S5：解析后的数据推送到智慧水务***，智慧水务***内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块，记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接，判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接，反馈单元信号输出端与单片机信号连接，防止数据通信暂时中断等问题，智慧水务***也会把每天的用水量存储在单片机中的Flash中，可以通过水表专用接口查询读取每天、每周、每月甚至每年的用水量，防止出现用水争端等问题，智慧水务***如果连续多次都没有收到水表的数据，也就会向工作人员发出异常信息。
S6：智慧水务***按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量，同时进行大数据分析、总结用水规律，再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息，分析出更适合用户的新的抄表时间间隔。
S7：智慧水务***将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包，经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包。
S8：NB-IoT无线通信模块将智慧水务***下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机，然后进入休眠状态。
S9：水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析，更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息，水表计量终端模块外部设置有显示器，返回S1。
NB-IoT远传技术在继承了GPRS远程抄表功能的同时还拥有海量容量，相同基站通讯用户容量是GPRS远程抄表的10倍，而且，信号覆盖更强，可覆盖到室内与地下室，尤其是具有更低功耗，在相同的使用环境条件下NB-IoT模块的待机时间更是远超GPRS。
实施例二：
一种低功耗智能无线远传工作方法，包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务***和以下步骤：
S1：水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包。
S2：按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块，将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块，NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为830MHz，下行为870MHz，发射功率为25dB，接收灵敏度为-129dB，NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART，NB-IoT无线通信模块工作电压为3.2V，NB-IoT无线通信模块工作温度为0℃。
S3：NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输，将数据包通过通信网络传输到云端服务器。
S4：云端服务器对数据包进行数据解析。
S5：解析后的数据推送到智慧水务***，智慧水务***内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块，记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接，判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接，反馈单元信号输出端与单片机信号连接，防止数据通信暂时中断等问题，智慧水务***也会把每天的用水量存储在单片机中的Flash中，可以通过水表专用接口查询读取每天、每周、每月甚至每年的用水量，防止出现用水争端等问题，智慧水务***如果连续多次都没有收到水表的数据，也就会向工作人员发出异常信息。
S6：智慧水务***按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量，同时进行大数据分析、总结用水规律，再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息，分析出更适合用户的新的抄表时间间隔。
S7：智慧水务***将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包，经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包；
S8：NB-IoT无线通信模块将智慧水务***下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机，然后进入休眠状态。
S9：水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析，更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息，水表计量终端模块外部设置有显示器，返回S1。
NB-IoT远传技术在继承了GPRS远程抄表功能的同时还拥有海量容量，相同基站通讯用户容量是GPRS远程抄表的10倍，而且，信号覆盖更强，可覆盖到室内与地下室；尤其是具有更低功耗，在相同的使用环境条件下NB-IoT模块的待机时间更是远超GPRS。
实施例三
一种低功耗智能无线远传工作方法，包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务***和以下步骤：
S1：水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包。
S2：按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块，将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块，NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为849MHz，下行为894MHz，发射功率为40dB，接收灵敏度为-129dB，NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART，NB-IoT无线通信模块工作电压为3.2V，NB-IoT无线通信模块工作温度为35℃。
S3：NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输，将数据包通过通信网络传输到云端服务器。
S4：云端服务器对数据包进行数据解析。
S5：解析后的数据推送到智慧水务***，智慧水务***内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块，记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接，判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接，反馈单元信号输出端与单片机信号连接，防止数据通信暂时中断等问题，智慧水务***也会把每天的用水量存储在单片机中的Flash中，可以通过水表专用接口查询读取每天、每周、每月甚至每年的用水量，防止出现用水争端等问题，智慧水务***如果连续多次都没有收到水表的数据，也就会向工作人员发出异常信息。
S6：智慧水务***按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量，同时进行大数据分析、总结用水规律，再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息，分析出更适合用户的新的抄表时间间隔。
S7：智慧水务***将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包，经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包。
S8：NB-IoT无线通信模块将智慧水务***下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机，然后进入休眠状态。
S9：水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析，更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息，水表计量终端模块外部设置有显示器，返回S1。
NB-IoT远传技术在继承了GPRS远程抄表功能的同时还拥有海量容量，相同基站通讯用户容量是GPRS远程抄表的10倍，而且，信号覆盖更强，可覆盖到室内与地下室；尤其是具有更低功耗，在相同的使用环境条件下NB-IoT模块的待机时间更是远超GPRS。
综上所述：本发明通过设置无线传输采用NB-IOT模块，支持海量连接(在同一基站的情况下NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数)、有深度覆盖能力(在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到)、功耗低(低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势)，NB-IOT无线传输模块在上报数据时处于开启状态，其他时间处于休眠状态，进一步保证了低功耗，采用大数据技术智能调控抄表时间间隔，再次降低功耗，从而使得用电池供电的智能无线远传水表可以达到6年甚至更长的工作寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低功耗智能无线远传工作方法，包括水表计量终端模块、NB-IoT无线通信模块、云端服务器、智慧水务***和以下步骤：
S1：水表计量终端模块中的单片机将用水量、电池电量等信息按照协议格式打包成数据包；
S2：按照抄表时间间隔唤醒NB-IoT无线通信模块，将协议数据包通过串口发送到NB-IoT无线通信模块；
S3：NB-IoT无线通信模块与小区基站点对点进行数据传输，将数据包通过通信网络传输到云端服务器；
S4：云端服务器对数据包进行数据解析；
S5：解析后的数据推送到智慧水务***；
S6：智慧水务***按照阶梯水价的计费原则计算出剩余水量，同时进行大数据分析、总结用水规律，再结合电池电量、供水企业的数据采集需求等信息，分析出更适合用户的新的抄表时间间隔；
S7：智慧水务***将剩余水量、抄表时间间隔等数据进行打包，经云端服务器向原NB-IoT无线通信模块下发数据包；
S8：NB-IoT无线通信模块将智慧水务***下发的数据包通过串口发至水表终端的单片机，然后进入休眠状态；
S9：水表计量终端模块的单片机将收到的数据包解析，更新存储剩余水量、抄表时间间隔等信息，返回S1。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗智能无线远传工作方法，其特征在于：NB-IoT无线通信模块的工作频段上行为824-849MHz，下行为869-894MHz，发射功率为23dB-40dB，接收灵敏度为-129dB。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗智能无线远传工作方法，其特征在于：NB-IoT无线通信模块的数据接口采用UART，NB-IoT无线通信模块工作电压为3.1V-4.2V，NB-IoT无线通信模块工作温度为-30℃-85℃。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗智能无线远传工作方法，其特征在于：智慧水务***内部设置有记录模块、反馈单元和判断模块，记录模块信号输出端与判断模块信号输入端信号连接，判断模块信号输出端与反馈单元信号输入端信号连接，反馈单元信号输出端与单片机信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗智能无线远传工作方法，其特征在于：水表计量终端模块外部设置有显示器。
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