基于NB-IoT的智能电表的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种基于NB-IoT的智能电表。该专利由郑州启硕电子科技有限公司申请，并于2017年12月1日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及智能电表领域，尤其是一种基于NB-IoT的智能电表。

发明背景

物联网是指利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。

基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支；NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级；NB-IoT具备四大特点：一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，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。

智能电表是智能电网的智能终端，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。现有网络发展逐渐完善，但目前电表发生故障时采用上报的方式与统计点进行通讯，具有一定的延时性，同时若故障直接导致电表损坏，则无法上报故障情况，导致电网公司收到的故障情况有误，从而分析数据不准确。

发明内容

本发明提供了一种基于NB-IoT的智能电表，通过设置状态监测单元和时钟单元实时检测电表状态，设置物联通信单元响应主站进行状态信息的传输；解决了现有电表故障发生时才上报故障导致主站接收故障情况有延时且数据不完整导致接收的故障信息不准确的问题，达到了电表实时进行状态监测且通过物联网通信单元进行传输，避免故障导致的数据传输不准确、有延时的缺点，便于国家电网正确分析用电数据，便于后期管理的效果。

一种基于NB-IoT的智能电表，包括本体，所述本体上设置有电能计量单元、时钟电路、状态监测单元、物联通信单元、电源和处理器；所述电源与电能计量单元、时钟电路、状态监测单元、物联通信单元和处理器电性连接；所述电能计量单元、时钟电路、状态监测单元和物联通信单元与处理器电性连接。

所述本体上还设置有ESAM单元；所述ESAM单元与处理器和物联通信单元电性连接。所述本体上还设置有继电器，所述继电器与处理器电性连接。所述物联通信单元包括NB-IoT通信模块和滤波电路，所述滤波电路与NBIoT通信模块电性连接，所述NB-IoT通信模块与处理器电性连接。

本发明的有益效果是：（1）本发明通过设置状态监测单元和时钟单元实时检测电表状态，设置物联通信单元响应主站进行状态信息的传输；解决了现有电表故障发生时才上报故障导致主站接收故障情况有延时且数据不完整导致接收的故障信息不准确的问题，达到了电表实时进行状态监测且通过物联网通信单元进行传输，避免故障导致的数据传输不准确、有延时的缺点，便于国家电网正确分析用电数据，便于后期管理的效果；（2）本发明通过设置时钟单元、继电器、电能计量单元和物联通信单元实现智能电表的远程抄送、停送电、催费和费控基本功能；同时设置ESAM单元，对数据进行加密，提高数据传输安全性，进一步保证传输数据的可靠性，进一步保证电网企业接收可靠数据进行后期分析；（3）本发明物联通信单元包括NB-IoT通信模块和滤波电路；滤波电路采用四阶滤波电路从硬件基础上进一步加强传输的稳定性，进一步保证电网企业接收可靠数据进行后期分析。