基于NB-IoT的智能電表的原理及設(shè)計(jì)

今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利——一種基于NB-IoT的智能電表。該專(zhuān)利由鄭州啟碩電子科技有限公司申請(qǐng)，并于2017年12月1日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說(shuō)明

本發(fā)明涉及智能電表領(lǐng)域，尤其是一種基于NB-IoT的智能電表。

發(fā)明背景

物聯(lián)網(wǎng)是指利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過(guò)新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。

基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）成為萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支；NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)；NB-IoT具備四大特點(diǎn)：一是廣覆蓋，將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力；二是具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬(wàn)個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年；四是更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過(guò)5美元。

智能電表是智能電網(wǎng)的智能終端，智能電表除了具備傳統(tǒng)電能表基本用電量的計(jì)量功能以外，為了適應(yīng)智能電網(wǎng)和新能源的使用還具有雙向多種費(fèi)率計(jì)量功能、用戶(hù)端控制功能、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信功能、防竊電功能等智能化的功能，智能電表代表著未來(lái)節(jié)能型智能電網(wǎng)最終用戶(hù)智能化終端的發(fā)展方向。現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)發(fā)展逐漸完善，但目前電表發(fā)生故障時(shí)采用上報(bào)的方式與統(tǒng)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行通訊，具有一定的延時(shí)性，同時(shí)若故障直接導(dǎo)致電表?yè)p壞，則無(wú)法上報(bào)故障情況，導(dǎo)致電網(wǎng)公司收到的故障情況有誤，從而分析數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于NB-IoT的智能電表，通過(guò)設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元和時(shí)鐘單元實(shí)時(shí)檢測(cè)電表狀態(tài)，設(shè)置物聯(lián)通信單元響應(yīng)主站進(jìn)行狀態(tài)信息的傳輸；解決了現(xiàn)有電表故障發(fā)生時(shí)才上報(bào)故障導(dǎo)致主站接收故障情況有延時(shí)且數(shù)據(jù)不完整導(dǎo)致接收的故障信息不準(zhǔn)確的問(wèn)題，達(dá)到了電表實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)且通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通信單元進(jìn)行傳輸，避免故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確、有延時(shí)的缺點(diǎn)，便于國(guó)家電網(wǎng)正確分析用電數(shù)據(jù)，便于后期管理的效果。

一種基于NB-IoT的智能電表，包括本體，所述本體上設(shè)置有電能計(jì)量單元、時(shí)鐘電路、狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元、物聯(lián)通信單元、電源和處理器；所述電源與電能計(jì)量單元、時(shí)鐘電路、狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元、物聯(lián)通信單元和處理器電性連接；所述電能計(jì)量單元、時(shí)鐘電路、狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元和物聯(lián)通信單元與處理器電性連接。

所述本體上還設(shè)置有ESAM單元；所述ESAM單元與處理器和物聯(lián)通信單元電性連接。所述本體上還設(shè)置有繼電器，所述繼電器與處理器電性連接。所述物聯(lián)通信單元包括NB-IoT通信模塊和濾波電路，所述濾波電路與NBIoT通信模塊電性連接，所述NB-IoT通信模塊與處理器電性連接。

本發(fā)明的有益效果是：（1）本發(fā)明通過(guò)設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元和時(shí)鐘單元實(shí)時(shí)檢測(cè)電表狀態(tài)，設(shè)置物聯(lián)通信單元響應(yīng)主站進(jìn)行狀態(tài)信息的傳輸；解決了現(xiàn)有電表故障發(fā)生時(shí)才上報(bào)故障導(dǎo)致主站接收故障情況有延時(shí)且數(shù)據(jù)不完整導(dǎo)致接收的故障信息不準(zhǔn)確的問(wèn)題，達(dá)到了電表實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)且通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通信單元進(jìn)行傳輸，避免故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確、有延時(shí)的缺點(diǎn)，便于國(guó)家電網(wǎng)正確分析用電數(shù)據(jù)，便于后期管理的效果；（2）本發(fā)明通過(guò)設(shè)置時(shí)鐘單元、繼電器、電能計(jì)量單元和物聯(lián)通信單元實(shí)現(xiàn)智能電表的遠(yuǎn)程抄送、停送電、催費(fèi)和費(fèi)控基本功能；同時(shí)設(shè)置ESAM單元，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，提高數(shù)據(jù)傳輸安全性，進(jìn)一步保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，進(jìn)一步保證電網(wǎng)企業(yè)接收可靠數(shù)據(jù)進(jìn)行后期分析；（3）本發(fā)明物聯(lián)通信單元包括NB-IoT通信模塊和濾波電路；濾波電路采用四階濾波電路從硬件基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，進(jìn)一步保證電網(wǎng)企業(yè)接收可靠數(shù)據(jù)進(jìn)行后期分析。