黄伟 彭晓宏 张明明 侯立刚 耿淑琴

关键词： 智能水表; NB_IoT; 家庭物联网; 电源管理电路; 数据采集电路; 信息上传

中图分类号： TN915?34                     文献标识码： A                           文章编号： 1004?373X（2019）14?0169?04

Design of intelligent water meter based on narrow?band IoT

HUANG Wei， PENG Xiaohong， ZHANG Mingming， HOU Ligang， GENG Shuqin

（School of Microelectronics， Beijing University of Technology， Beijing 100022， China）

Abstract：In order to connect the intelligent water meter into the family internet of things （IoT）， and overcome the problem that the traditional water meter is easy to corrode and can not upload the work information of the water meter to users in time， an intelligent water meter based on NB_IoT is designed in this paper. The intelligent water meter mainly consists of five parts： power management circuit， valve switch automatic control circuit， data acquisition circuit， battery power detection circuit and NB_IoT module driving circuit. The ultra?low power consumption single?chip STM2L073 is used in intelligent water meter as its core processor. The intelligent water meter uploads the water usage and battery power information to the client every 30 minutes. When the users′ funds is insufficient or the battery power is low， the intelligent water meter automatically closes the valve and uploads warning information to the clients. If the users′ funds is recharged， the water meter automatically opens the valve. When the intelligent water meter does not communicate with the client， the MCU software sets the NB_IoT module to sleep mode， so as to greatly reduce the power consumption of the system and prolong the battery life.

Keywords： intelligent water meter; NB_IoT; family IoT; power management circuit; data acquisition circuit; information uploading

0  引  言

目前智能水表主要分為卡式水表、短信表及远程水表3种类型。卡式水表是一种相对传统的类型， 它受制于工作模式及硬件设备的多重制约;此外，表在很大程度上容易被腐蚀， 在一定程度上影响了读卡的精确性[1]。短信表是当今较为新潮的智能水表，但有两方面的不足：一是由于短信模块功耗较高， 为了延长电池的使用时间， 短信表设计时采用每天上线一次的工作方式， 这样会导致在表具上线时间以外发的短信，第二天表具才能回复;二是电源问题还没有彻底解决， 水表本身需电池供电。目前市场上主流的智能远程水表主要分为有线及无线两大类[2?3]，它们实现了便捷抄表以及远程控制水表的阀门操作， 但是，这种智能水表无法与家庭智能系统相连接，用户不能及时了解到水表的使用状况，可能会出现超额后断水的情况，因此使用起来不是很方便。

针对以上方法的不足，本文提出一种基于窄带物联网的智能水表的设计方法，实现了智能采集数据信息、智能控制阀门开关、增加电池电量使用时间以及将智能水表连入家庭物联网上传水表信息给用户端等多种优秀性能。

1  智能水表总体方案设计

智能水表整体方案设计图如图1所示，单片微控制器使用STM32L073单片机，采用专门设计的电池电量检测电路来监测电池电量。……