技术领域
[0001] 本实用新型涉及燃气表技术领域，具体涉及一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表。
背景技术
[0002] 燃气表属于容积式气体流量计，主要由
外壳、膜片计量室、分配
阀、
连杆机构、防止逆转装置、传动机构和计数器等部件组成，其采用柔性膜片计量室方式来测量气体的体积流量。在燃气表进出口两端压
力差的作用下，燃气经分配阀交替进入计量室，充满后排向出气口，同时推动计量室内的柔性膜片作往复式运动，通过转换机构将这一充气、排气的循环过程转换成相应的气体体积流量，再通过传动机构传递到计数器，完成燃气累积计量功能。随着
天然气市场的快速发展，燃气居民用户数量逐年增，传统的智能燃气表在解决燃气客户痛点时存在着许多问题，如IC卡预付费燃气表因不同的厂家使用的存储文件格式和加密方式不同，导致燃气公司付费系统兼容、扩展性差；传统的人工抄表存在着严重的
质量和效率低下问题，上
门抄表也给用户带来了诸多的不便；不具备远程通信功能的燃气表，数据交互性差，不利于用户或燃气公司查询使用信息；燃气表大多使用一次性干
电池，若耗能过大会影响运行时间和数据传输成功率。
实用新型内容
[0003] 本实用新型解决了
现有技术存在的IC卡预付费燃气表因不同的厂家使用的存储文件格式和加密方式不同，导致燃气公司付费系统兼容、扩展性差；传统的人工抄表存在着严重的质量和效率低下，上门抄表也给用户带来了诸多的不便；不具备远程通信功能的燃气表，数据交互性差，不利于用户或燃气公司查询使用信息；燃气表大多使用一次性干电池，若耗能过大会影响运行时间和数据传输成功率的问题，提供一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表，其应用时通过NB-IoT通信方式与
能源管理系统交互，通过对燃气表上传的使用气量信息、异常报警信息、运行信息进行分析和统计，提高了能源管理部门的工作效率，节省了额外的人工抄表管理成本。
[0004] 本实用新型通过以下技术方案实现：
[0005] 一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表，包括燃气基表和智能
控制器，其特征在于，所述燃气基表包括计量气体的计量
机芯和控制气体流通的
电机阀，所述智能控制器包括
微处理器模
块、NB-IoT通信模块、流量采集模块、电源管理模块、时钟模块、
存储器模块、STS
解码器模块，所述微处理器模块用于连接、控制NB-IoT模块、流量采集模块、电源管理模块、时钟模块、存储器模块、STS解码器模块，所述NB-IoT模块用于燃气表通过核心网与IoT管理平台及能源管理系统进行数据交互，所述流量采集模块用于通过
采样电路，将
电子脉冲
信号传输到微处理器，进而计算出使用气量，所述电源管理模块用于向各个模块供电，并管理燃气表功耗运行模式，所述时钟模块用于提供实时时间数据，所述存储器模块用于存储燃气表使用信息数据和预付费TID数据，所述STS解码器模块用于20位令牌解密，完成用户充值操作。
[0006] 进一步的，一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表，所述智能控制器包含
液晶提示模块，燃气表根据运行状态进行信息提示。
[0007] 进一步的，一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表，所述智能控制器通过阀门驱动电路与电机阀连接，燃气表根据运行信息进行阀门控制。
[0008] 进一步的，一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表，所述燃气基表包括计量气体的机芯和控制气体流通的电机阀。
[0009] 进一步的，一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表，所述智能控制器包括微处理器模块、NB-IoT通信模块、流量采集模块、电源管理模块、时钟模块、存储器模块、STS解码器模块。
[0010] 进一步的，一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表，所述20位数字令牌通过NB-IoT通信模块，输入到STS解码器模块，完成信用充值。
[0011] 目前，现有技术存在的IC卡预付费燃气表因不同的厂家使用的存储文件格式和加密方式不同，导致燃气公司付费系统兼容、扩展性差；传统的人工抄表存在着严重的质量和效率低下，上门抄表也给用户带来了诸多的不便；不具备远程通信功能的燃气表，数据交互性差，不利于用户或燃气公司查询使用信息；燃气表大多使用一次性干电池，若耗能过大会影响运行时间和数据传输成功率的问题，所以本
申请提供了一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表，包括燃气基表和智能控制器，在实际使用中，气体经过计量机芯，将转换出的脉冲信号发送到采样电路，采样电路采集脉冲信号发送到流量采集模块，流量采集模块分析气体流量是否发生超流量事件或磁干扰事件，并将分析结果告知微处理器，微处理器会根据结果进行气体计量或记录存储发生异常时的运行信息。如果发生了超流量或磁干扰事件，微处理器会关闭阀门，直到异常解除且满足开阀条件打开阀门。NB-IoT模块集成了射频收发功能、控制功能，内嵌TCP、UDP、COAP等网络通讯协议，通过UART异步串口通信与微处理器进行数据交互。NB-IoT模块有三种工作状态，PSM状态、连接状态、空闲状态，当燃气表向能源管理系统上报数据时，微处理器首先查询NB-IoT模组在网信息，会根据查询的状态控制NB-IoT模组是否需要进行注网。当NB-IoT模组正常连接到网络上，将数据传输到核心网，完成与
服务器间的交换。当NB-IoT无数据交互时，会自动进入空闲状态和PSM状态。电源管理模块使用6V电源和漏
电流小、满足燃气表防爆的
电解电容，分别给微处理器、时钟模块及阀门控制电路供源。燃气表掉电时，能有效关闭阀门和存储掉电时的运行信息。预付费燃气表可以应用于智慧燃气的建设工程中。NB-IoT窄带
物联网属于低功耗广域网的一种，具有低功耗、成本低、海量连接等优势。STS标准传输协议首先在1993年开发，并在1998年将管理和进一步开发的所有权交给STS协会，2005年由南非STS协会推荐，被国际标准协会标准化为IEC62055。一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表的应用可以简化燃气管理部门人工抄表的服务，减少了额外的人工成本，也避免了人工抄表给用户带来的诸多不便。对于传统的IC卡燃气表，因为各厂家使用的卡格式和加密方式不同，造成燃气管理系统的扩展性和兼容性差，STS协议的预付费燃气表具有密钥唯一、代码唯一、校验唯一等特征，保证了信用传输的唯一性和安全性。用户可以使用手机移动端进行远程缴费，能源管理系统通过密钥管理功能生成20位数字的令牌，当燃气表与能源管理系统进行数据交互时，能源管理系统下发充值任务。能源管理系统可以统计用户的使用气量信息和报警信息，为燃气管理部门提供分析报表，很大程度上便利了燃气管理部门的运营和提高了用户服务满意度。
[0012] 综上所述，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过NB-IoT通信方式与能源管理系统交互，通过对燃气表上传的使用气量信息、异常报警信息、运行信息进行分析和统计，提高了能源管理部门的工作效率，节省了额外的人工抄表管理成本；用户通过手机App可以查询燃气表的使用气量和剩余气量数据，也可以通过微信和支付宝等进行远程缴费；使用STS预付费方式，可以统一能源管理部门的支付管理系统；功耗管理保证了燃气表的运行寿命和提高了数据传输的成功率。
附图说明
[0013] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型
实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
[0015] 图2为令牌传输及STS解码器解密数据流向说明图。
[0016] 附图中标记及对应的零部件名称：
[0017] 1-微处理器模块，2-NB-IoT模块，3-流量采集模块，4-电源管理模块，5-时钟模块，6-存储器模块，7-STS解码器模块，8-计量机芯，9-电机阀。
具体实施方式
[0018] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[0019] 实施例
[0020] 如图1-2所示，一种基于NB-IoT的STS预付费燃气表包括燃气基表和智能控制器，基表包括计量气体的计量机芯8和控制气体流通的电机阀9，智能控制器包括微处理器模块1、NB-IoT通信模块2、流量采集模块3、电源管理模块4、时钟模块5、存储器模块6、STS解码器模块7。气体经过计量机芯8，将转换出的脉冲信号发送到采样电路，采样电路采集脉冲信号发送到流量采集模块3，流量采集模块3分析气体流量是否发生超流量事件或磁干扰事件，并将分析结果告知微处理器模块1，微处理器模块1会根据结果进行气体计量或记录存储发生异常时的运行信息。如果发生了超流量或磁干扰事件，微处理器模块1会关闭阀门，直到异常解除且满足开阀条件打开阀门。NB-IoT模块2集成了射频收发功能、控制功能，内嵌TCP、UDP、COAP等网络通讯协议，通过UART异步串口通信与微处理器进行数据交互。NB-IoT模块2有三种工作状态，PSM状态、连接状态、空闲状态，当燃气表向能源管理系统上报数据时，微处理器首先查询NB-IoT模组在网信息，会根据查询的状态控制NB-IoT模块2是否需要进行注网，当NB-IoT模块2正常连接到网络上，将数据传输到核心网，完成与服务器间的交换，当NB-IoT模块2无数据交互时，会自动进入空闲状态和PSM状态。电源管理模块使用6V电源和
漏电流小、满足燃气表防爆的电解电容，分别给微处理器模块1、时钟模块5及阀门控制电路供源。燃气表掉电时，能有效关闭阀门和存储掉电时的运行信息。时钟模块包含RTC时钟芯片，日计时误差符合燃气表要求的标准，与微处理器模块1通过集成电路总线进行数据交互。时钟模块可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿等功能，为燃气表提供精确的时间。其中如图2所示，为STS解码器模块7解密数据流向说明。NB-IoT模块2充当连接器的
角色，物理层协议读入输入的20位数字令牌数据，输入的令牌数据出现在TCDU上，应用层运用合适的解密、确认、
鉴别提取出令牌，其结果呈现在气表应用处理的APDU上。令牌经过处理和执行指令后，气表应用处理在APDU上指示结果，供应用层采取进一步的行动。
[0021] 以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
