基于NB-IoT的智能营收抄表管理系统的制作方法

本实用新型涉及一种抄表管理系统，特别涉及一种基于NB-IoT的智能营收抄表管理系统。

(二)、

背景技术：
：

当前水、气、热等管理企业大多采用机械表、IC卡表、有线远传表、LoRa表等计量仪表。这些计量仪表有些不具备远传数据通讯的功能，有些虽然具备数据远传通讯的功能，但是需要企业自建通讯网络才能实现数据与服务中心的数据交互，实施成本很高，不实用。由于以上原因，现有抄表工作在实际操作中面临抄表难、抄表网络不稳定、抄表系统分离不组合等诸多问题，严重影响了企业的收费管理工作。

(三)、

技术实现要素：
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本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于NB-IoT的智能营收抄表管理系统，该系统可实现智能化的抄表和收费管理，解决了现有技术中的抄表难、网络不稳定的问题，而且减少了企业的管理成本和运营成本。

本实用新型的技术方案：

一种基于NB-IoT的智能营收抄表管理系统，含有营收应用服务器、营收应用服务设备、数据通讯服务器、运营商NB-IoT基站和n个含有NB-IoT通讯模块的智能计量仪表，营收应用服务器、营收应用服务设备和数据通讯服务器的网络口均连接在以太网上，数据通讯服务器的通信口与运营商NB-IoT基站的通信口连接，运营商NB-IoT基站通过无线的方式与n个智能计量仪表中的NB-IoT通讯模块通讯；NB-IoT通讯模块含有NB-IoT通讯控制器、SIM卡、场效应管、三极管和天线，智能计量仪表的CPU通信口与NB-IoT通讯控制器的通信口连接，SIM卡与NB-IoT通讯控制器的SIM卡接口连接，天线与NB-IoT通讯控制器的天线端连接，智能计量仪表的CPU控制信号输出端与三极管的基极连接，三极管的集电极与场效应管的栅极连接，场效应管的源极接智能计量仪表中电源模块的直流电源输出端，场效应管的漏极接NB-IoT通讯控制器的电源端。

NB-IoT通讯模块中还含有第一电阻、第二电阻和第三电阻，智能计量仪表的CPU控制信号输出端通过第一电阻与三极管的基极连接，三极管的发射极接地，三极管的集电极通过第二电阻与场效应管的栅极连接，三极管的集电极还通过第三电阻连接智能计量仪表中电源模块的直流电源输出端；场效应管为PMOS管，三极管为NPN型三极管。

通过场效应管和三极管，智能计量仪表的CPU能控制NB-IoT通讯控制器的供电，在不需要通信时关闭NB-IoT通讯控制器的供电，节约了智能计量仪表的电能，延长了其电池使用时间。

NB-IoT通讯控制器的型号为BC28。

智能计量仪表中除了含有NB-IoT通讯模块，还含有表具流量采集电路、时钟电路等各种电路，这些电路及表具本体共同构成了本系统中的智能计量仪表。

营收应用服务设备含有手机、平板和电脑；智能计量仪表为智能水表、智能气表、智能热量表或智能电表，这些智能计量仪表都具有NB-IoT通讯功能；数据通讯服务器为企业自建的网络服务器或为云服务器(如阿里云、百度云、天翼云等云服务器)。

该系统中的智能计量仪表通过中国移动、中国电信、中国联通等运营商的运营商NB-IoT基站将数据传输到数据通讯服务器，这些数据通讯服务器上有通讯服务程序，用于检测、接收智能计量仪表上传的数据，同时建立有智能数据库，用于存储通讯数据。同时数据通讯服务器通过TCP/IP协议与营收应用服务器的数据共享和数据交互。

该系统中的智能计量仪表与数据通讯服务器间的数据可为多种方式的协议数据，只要协议里面添加一个唯一的协议标识字节，就能让数据通讯服务器实现多种协议表具的数据解析，从而达到系统兼容的目的。

该系统运用了互联网通讯技术，将应用层的各类客户设备通过营收应用服务器进行关联，可在手机、平板等应用平台上添加APP应用、微信公众号、支付宝小程序等多种应用来实现对应用服务器的数据访问，以实现移动化应用的使用场景，同时移动平台用户可通过相关应用对智能计量仪表实现控制管理指令下发，指令通过营收应用服务器传达到数据通讯服务器。

本系统中客户办公电脑可通过浏览器应用直接访问营收应用服务器的应用，同时也可通过PC终端上的应用程序来实现对服务器数据的访问，以及实现控制指令下发到营收应用服务器，营收应用服务器自动将命令传达到数据通讯服务器。

本系统中的数据通讯服务器主动接收智能计量仪表上发的数据，并将数据存储到数据通讯服务器中，同时将通讯服务数据自动采用多线程的方式推送到营收应用服务器，营收应用服务器收到数据后，自动结算表具费用信息，分析表具状态信息，形成应用数据保存到营收应用服务器中供应用平台访问。

本系统中的营收应用服务器结算智能计量仪表费用后，自动对欠费或需要预警的智能计量仪表生成欠费关阀和预警关阀指令，并将指令数据推送到数据通讯服务器，当智能计量仪表在线时自动将指令下发到智能计量仪表，从而远程控制智能计量仪表的阀门，实现对用户的关阀提示。

本系统中的营收应用服务器还自动根据用户在应用平台上的充值操作来计算用户费用信息，对于已经清欠费关阀的用户，自动生成开阀指令，推送到数据通讯服务器，当智能计量仪表上线后，数据通讯服务器实时地将指令下发到智能计量仪表，实现智能计量仪表自动开阀控制或开阀授权，从而用户就可使用。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型在智能计量仪表(智能水表、智能气表、智能热量表、智能电表等)的基础上，添加了NB-IoT通讯模块，该NB-IoT通讯模块可直接通过运营商NB-IoT基站与数据通讯服务器进行数据交互，实现表端数据的主动上发，从而实现了智能化的抄表。

2、本实用新型采用运营商NB-IoT基站实现数据通讯，无需企业单独搭建网络就能实现表具和系统的数据交互，解决了抄表难、网络不稳定的问题，而且减少了企业的管理成本和运营成本，具备很好的推广价值。

3、本实用新型可自动控制表具阀门，实现计费管理、表具开关控制、用户未缴费自动关闭阀门等功能，从而督促用户缴费，解决企业收费难的问题。而且还可实现预付费或后付费等多种计费方式，计费采用服务器端实现，具备计费稳定可靠等特点。

4、本实用新型采用双服务器方式实现数据通讯，将系统服务拆分为数据通讯服务和营收应用服务，使系统更加简洁，效率更高。

5、本实用新型采用的NB-IoT通讯技术具备四大特点：一是广覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；二是具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本，企业预期的单个接连模块不超过5美元。因此，本实用新型具备很好的实施性，应用方便、成本低。

(四)、附图说明：

图1为基于NB-IoT的智能营收抄表管理系统的结构示意图；

图2为NB-IoT通讯模块的电路原理示意图。

(五)、具体实施方式：

参见图1～图2，图中，基于NB-IoT的智能营收抄表管理系统含有营收应用服务器4、营收应用服务设备、数据通讯服务器5、运营商NB-IoT基站6和n个含有NB-IoT通讯模块的智能计量仪表7，营收应用服务器4、营收应用服务设备和数据通讯服务器5的网络口均连接在以太网上，数据通讯服务器5的通信口与运营商NB-IoT基站6的通信口连接，运营商NB-IoT基站6通过无线的方式与n个智能计量仪表7中的NB-IoT通讯模块通讯；NB-IoT通讯模块含有NB-IoT通讯控制器U1、SIM卡J3、场效应管Q7、三极管Q2和天线ANT，智能计量仪表7的CPU通信口与NB-IoT通讯控制器U1的通信口(RXD、TXD)连接，SIM卡J3与NB-IoT通讯控制器U1的SIM卡接口(USIM_VDD、USIM_RST、USIM_CLK、USIM_GND、USIM_DATA)连接，天线ANT与NB-IoT通讯控制器U1的天线端RF_ANT连接，智能计量仪表7的CPU控制信号输出端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极与场效应管Q7的栅极连接，场效应管Q7的源极接智能计量仪表中电源模块的直流电源输出端VCC1(3.1V～4.2V)，场效应管Q7的漏极接NB-IoT通讯控制器U1的电源端VBAT。

NB-IoT通讯模块中还含有第一电阻R11、第二电阻R12和第三电阻R13，智能计量仪表7的CPU控制信号输出端通过第一电阻R11与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极通过第二电阻R12与场效应管Q7的栅极连接，三极管Q2的集电极还通过第三电阻R13连接智能计量仪表中电源模块的直流电源输出端VCC1；场效应管Q7为PMOS管，三极管Q2为NPN型三极管。

通过场效应管Q7和三极管Q2，智能计量仪表7的CPU能控制NB-IoT通讯控制器U1的供电，在不需要通信时关闭NB-IoT通讯控制器U1的供电，节约了智能计量仪表7的电能，延长了其电池使用时间。

NB-IoT通讯控制器U1的型号为BC28。

智能计量仪表7中除了含有NB-IoT通讯模块，还含有表具流量采集电路、时钟电路等各种电路，这些电路及表具本体共同构成了本系统中的智能计量仪表7。

营收应用服务设备含有手机1、平板2和电脑3；智能计量仪表7为智能水表、智能气表、智能热量表或智能电表，这些智能计量仪表7都具有NB-IoT通讯功能；数据通讯服务器5为企业自建的网络服务器或为云服务器(如阿里云、百度云、天翼云等云服务器)。

该系统中的智能计量仪表7通过中国移动、中国电信、中国联通等运营商的运营商NB-IoT基站6将数据传输到数据通讯服务器5，这些数据通讯服务器5上有通讯服务程序，用于检测、接收智能计量仪表7上传的数据，同时建立有智能数据库，用于存储通讯数据。同时数据通讯服务器5通过TCP/IP协议与营收应用服务器4的数据共享和数据交互。

该系统中的智能计量仪表7与数据通讯服务器间5的数据可为多种方式的协议数据，只要协议里面添加一个唯一的协议标识字节，就能让数据通讯服务器5实现多种协议表具的数据解析，从而达到系统兼容的目的。

该系统运用了互联网通讯技术，将应用层的各类客户设备通过营收应用服务器4进行关联，可在手机、平板等应用平台上添加APP应用、微信公众号、支付宝小程序等多种应用来实现对应用服务器的数据访问，以实现移动化应用的使用场景，同时移动平台用户可通过相关应用对智能计量仪表7实现控制管理指令下发，指令通过营收应用服务器4传达到数据通讯服务器5。

本系统中客户办公电脑可通过浏览器应用直接访问营收应用服务器4的应用，同时也可通过PC终端上的应用程序来实现对服务器数据的访问，以及实现控制指令下发到营收应用服务器4，营收应用服务器自动将命令传达到数据通讯服务器5。

本系统中的数据通讯服务器5主动接收智能计量仪表7上发的数据，并将数据存储到数据通讯服务器5中，同时将通讯服务数据自动采用多线程的方式推送到营收应用服务器4，营收应用服务器4收到数据后，自动结算表具费用信息，分析表具状态信息，形成应用数据保存到营收应用服务器4中供应用平台访问。

本系统中的营收应用服务器4结算智能计量仪表7费用后，自动对欠费或需要预警的智能计量仪表7生成欠费关阀和预警关阀指令，并将指令数据推送到数据通讯服务器5，当智能计量仪表7在线时自动将指令下发到智能计量仪表7，从而远程控制智能计量仪表7的阀门，实现对用户的关阀提示。

本系统中的营收应用服务器4还自动根据用户在应用平台上的充值操作来计算用户费用信息，对于已经清欠费关阀的用户，自动生成开阀指令，推送到数据通讯服务器5，当智能计量仪表7上线后，数据通讯服务器实时地将指令下发到智能计量仪表7，实现智能计量仪表7自动开阀控制或开阀授权，从而用户就可使用。