1.基于NB-IoT的智能抄表系统架构
基于NB-IoT的智能抄表系统架构如图11.24所示。
图11.24 基于NB-IoT的抄表方式
智能水表的无线通信选择NB-IoT网络。水表采用电池供电，不需要市电，根据行业标准的要求，电池的使用寿命大于6年，因此整个产品的设计要求充分考虑耗电量问题。电池选择高能锂电池，通过选择低功耗器件，设定精密的微功耗工作方式来确保电池的使用寿命。通过采用双传感器、软件纠错、抗干扰技术、加密技术来保障数据采集、存储、传输的准确度。
2.基于NB-IoT的智能水表方案
目前常用的智能水表方案有两种：
（1）方案一
这种方案是将NB-IoT模组与水表集成为一体。根据不同的水表集成方式不一样。采用低功耗单片机与NB-IoT模组组成水表无线通信模块。
1）水表采用单片机或光电模块采集数据时，采集模块与通信模块的连接接线图如图11.25所示。这种情况下，模块与表之间是通过总线通信的方式采集数据。采用的协议与表的协议一致。如日本爱知水表就是这种通信方式。
2）对于水表为脉冲表时，采用干簧管采集数据，与模块的连接接线方式如图11.26所示。由于干簧管式脉冲表采用双脉冲计数的方式累计读数，表的读数直接由通信模块来计数完成。
图11.25 光电采集模块与通信模块连线图
图11.26 干簧管与通信模块连线图
3）脉冲表采用霍尔传感器采集数据时，数据采集电路为脉冲计数输入接口，连线图如图11.27所示。水表输出的脉冲信号通过输入接口到单片机中进行处理。总线接口采用与水表一致的协议和物理接口。由单片机与水表模块进行通信，采集水表的数据。
图11.27 霍尔传感器与通信模块连线图
（2）方案二
该方案是NB-IoT模块做成单独的传输单元，与水表分离。NB-IoT单元集成有通信接口，直接可以与现有的水表集成。特别适合于目前已有电磁水表的改造。(www.xing528.com)
该类水表由以下几部分组成：低功耗MCU、NB-IoT模组、数据采集电路、信息显示、电源电路、总线接口、存储，如图11.28所示。
1）数据采集电路：数据采集电路为4～20mA的模拟量输入接口，A-D转换的精度为14bit。水表的输出信号可以通过A-D转换采集到MCU中进行处理。
图11.28 NB-IoT模块与水表分离的方案
2）总线接口：总线接口采用RS-485，协议为Modbus-RTU，该协议基本兼容目前国内主流的总线型水表。通过RS-485接口可以实现多个水表通过一个NB-IoT模块进行发送。
3）信息显示：在本次设计中，智能水表信息显示模块采用液晶显示，目前市场上的智能仪表的显示有LCD和LED两种，因为智能水表采用低功耗设计，而LCD的功耗相对LED要小得多。
3.智能水表业务系统
智能水表系统综合管理软件体现了水表软件的功能齐全，包括了实时监测、设备维护、统计分析、历史查询、档案管理等功能模块，里面还包括了设备维护、漏损分析等功能。
主要功能模块如下：
•数据连接：将采集到的数据传输到计算机上进行相应的数据处理。
•抄表管理：可根据需要设置抄表时间、次数等。
•档案管理：可对水表等分类计量。
•实时监测：可随时观察用户表具使用状况（仅对RS-485和M-BUS通信）。
•用户管理：客户档案管理是系统对客户档案的管理，包括查看、创建、删除、修改客户的操作。户号表务管理包括系统对用水户的开户、销户管理，以及对已存在用水户的更换水表管理、更换通信卡管理、户号信息修改的操作。
•系统设置：设置管理员信息及抄表参数等。
•结算缴费：对用户各表费用结算，打印清单，方便用户缴费。
•历史查询：抄表历史查询，对单个用水户在选定时间段内抄表历史记录进行查询，并支持对查询出来的数据进行打印及导出电子表格等功能。报警历史查询，对多个及单个用水户在选定时间段内报警记录进行查询，并通过不同颜色来区分报警记录的处理情况，同样支持对数据进行打印及导出功能。
•统计分析：用水统计可以对多个或单个用户进行用水统计，可以按照日/月/年分别进行统计，并自动生成汇总数据。支持统计数据的打印以及导出至电子表格功能。漏水分析，对考核水表用户在选定时间内的用水数据进行统计分析，给出漏水结论，正常率为100%时，表明不存在漏水情况，其他数据表明存在漏水。可以通过图表和数据列表清晰显示具体漏水时段。
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