一种基于NB-Iot的预付费用电系统及方法与流程

一种基于nb-iot的预付费用电系统及方法
技术领域
1.本发明涉及预付费充值系统领域，尤其是涉及一种基于nb-iot的预付费用电系统及方法。

背景技术：

2.预付费系统作为电费管理的基本系统，主要基于智能电表实现缴费后的自动上电和欠费时的自动断电。
3.现有的预付费方案以rs485预付费电表终端、中间层数据网关和c/s架构的预付费充值系统为主。rs485预付费电表终端需通过rs485总线连接至中间层数据网关，中间层数据网关在将数据转发至服务器。传统方案所带来的问题有工程量大，施工成本高，调试工作繁琐等问题。
4.经过检索中国专利公开号cn111798620a公开了一种智能预付费系统及其预付费方法，包括温湿度模组、存储模块、电费预测模组、省电策略计算模组和显示模块；温湿度模组，用于测量智能电表所处环境中的温湿度信号；存储模块与温湿度模组和智能电表均连接，用于存储温湿度信号和智能电表采集的用电量参数；电费预测模组，用于根据温湿度信号和用电量参数，预测预置时间段内的电费数据；省电策略计算模组，用于根据用电量参数和温湿度信号，预测预置时间段内的省电策略；显示模块，用于显示电费数据和省电策略，解决了现有的预付费系统无法提供电费的预测和电费节约的策略的技术问题。但是该现有技术还是存在操作不便、效率低下、无法实现云查询等功能。

技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于nb-iot的预付费用电系统及方法。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.根据本发明的一个方面，提供了一种基于nb-iot的预付费用电系统，该系统包括无线预付费用电管理终端、预付费云平台和手机app调试系统，所述的无线预付费用电管理终端通过aep平台连接预付费云平台，所述的无线预付费用电管理终端用于实现用电计量、电费扣除、报警控制、数据上传aep平台功能，所述的aep平台将收到的仪表数据推送至预付费云平台，所述的预付费云平台解析处理推送的数据并通过aep平台下发指令至无线预付费用电管理终端。
8.作为优选的技术方案，该系统还包括移动端app调试工具，用于将无线预付费用电管理终端在aep平台和预付费云平台注册。
9.作为优选的技术方案，所述的移动端app调试工具的使用流程包括以下步骤：
10.步骤a1、通过app调试工具扫描无线预付费用电管理终端上的二维码获得仪表模组的imei和仪表序列号，同时对仪表基础信息包括户号、型号、变比和组织结构进行配置；
11.步骤a2、将所有无线预付费用电管理终端都扫入app调试工具后，直接将仪表配置
清单导出成excel文档，然后导入预付费云平台；
12.步骤a3、同时预付费云平台自动去aep平台对仪表进行注册。
13.作为优选的技术方案，该系统还包括终端用户自助充值查询客户端，用于终端用户查询费用使用情况以及自助缴纳费用；
14.所述的终端用户自助充值查询客户端基于h5技术开发，可嵌入和支付宝生活号，其中支付操作通过对接、支付宝和银联提供的jsapi支付接口实现。
15.作为优选的技术方案，所述的终端用户自助充值查询客户端的使用流程包括：
16.步骤b1、终端用户通过关注物业的或支付宝生活号进入终端用户自助充值查询客户端；
17.步骤b2、输入自己的账号和密码，查询到自己名下的仪表；
18.步骤b3、选择相应的仪表进行充值查询操作。
19.作为优选的技术方案，所述的预付费用电管理终端包括mcu、电源模块、计量模块、无线通讯模块、按键输入模块、rs485通讯模块、红外通讯模块、显示器、报警指示灯、do控制电路和磁保持继电器控制电路，所述的计量模块包括计量芯片、电流互感器和电压采集电路；
20.所述的电源模块在磁保持继电器进线端取电，所述的电源模块用于给其他模块提供工作电源，所述的电流互感器用于给计量芯片提供电流信号；
21.所述的电压采样电路在电流互感器后端取电；
22.所述的无线通讯模块用于和平台或网关间的数据通讯；
23.所述的显示器用于显示电压、电流和用电量相关用电信息；
24.所述的报警指示灯用于输出电表的预付费状态；
25.所述的按键输入模块用于输入键信息，mcu根据相关的键值进行不同操作；
26.所述的rs485通讯模块和红外通讯模块用于使电表与485设备和红外设备进行通讯；
27.所述的do控制电路用于控制断路器设备进行跳闸，实现断电功能；
28.所述的磁保持继电器控制电路用于实现表内通断；
29.其中所述的无线通讯模块为nb-iot。
30.根据本发明的另一个方面，提供了一种采用所述的基于nb-iot的预付费用电系统的方法，该方法包括以下步骤：
31.步骤1、接收和解析电表数据；
32.步骤2、抄表数据存储和统计；
33.步骤3、对仪表下发控制指令。
34.作为优选的技术方案，所述的步骤1具体包括：所述的无线预付费用电管理终端通过无线通讯模块与aep平台进行连接并定时上传仪表数据，所述的aep平台收到仪表数据后直接推送给预付费云平台，所述的预付费云平台解析处理推送的数据。
35.作为优选的技术方案，所述的步骤2具体包括：所述的预付费云平台接收到aep平台推送的电表数据后经过解析将数据存储到数据库，所述的预付费云平台将接收到的抄表数据暂存入缓存数据库，由预付费云平台定时将缓存数据库中的数据通过队列的形式存入数据库，存储数据库的同时对数据进行简单的统计预处理以提高后期报表的查询效率。
36.作为优选的技术方案，所述的步骤3具体包括：
37.步骤3.1、所述的预付费云平台将指令根据约定的协议翻译成十六进制报文，通过调用aep平台的指令下发接口将命令发送给aep平台，随即预付费云平台等待回送结果；
38.步骤3.2、aep平台作为中间件，首先保存电表指令，等待电表上线后将指令下发给无线预付费用电管理终端；
39.步骤3.3、无线预付费用电管理终端接收到正确的报文指令后，上传相应的回送报文到aep平台，aep平台再将电表的回送报文推送到预付费云平台；
40.步骤3.4、最终预付费云平台解析验证回送报文正确，即完成一个下发指令的完整流程。
41.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
42.1、本发明通过云平台和aep平台来实现，大大提高了系统的便利性和可靠性。
43.2、电表支持无线上传，减少施工安装周期和成本；
44.3、手机app调试系统减少调试工作的繁琐度和困难度，用户自身便可独立完成；
45.4、终端用户自助充值查询客户端方便终端用户查询费用使用情况以及自助缴纳费用，同时减少物业人员后台维护的工作量；
46.5、预付费云平台接收到aep平台推送的电表数据后经过解析将数据存储到数据库，为了应对高并发的情景，提供平台高可用性，平台会将接收到的抄表数据暂存入缓存数据库，由平台定时将缓存数据库中的数据通过队列的形式存入数据库，存储数据库的同时对数据进行简单的统计预处理，提高后期报表的查询效率。
47.6、预付费平台将指令根据约定的协议翻译成十六进制报文，通过调用aep平台的指令下发接口将命令发送给aep平台，随即预付费平台会等待回送结果，aep平台作为中间件首先会保存电表指令，等待电表上线后将指令下发给电表，为了保证通讯的高实时性电表会设置成常在线模式，电表接收到正确的报文指令后会上传相应的回送报文到aep平台，aep平台再将电表的回送报文推送到预付费平台，最终预付费平台解析验证回送报文正确即完成一个下发指令的完整流程，整个过程最长不超过十秒，非常高效快捷。
48.7、通过app调试工具扫描仪表上的二维码获得仪表模组的imei和仪表序列号，同时对仪表基础信息比如户号、型号、变比、组织结构等进行配置。将所有仪表都扫入app调试工具后可以直接将仪表配置清单导出成excel文档，然后导入预付费云平台，同时预付费云平台会自动去aep平台对仪表进行注册，极大方提高了用户配置的便利性。
附图说明
49.图1为本发明的预付费用电系统的数据接收处理流程图；
50.图2为本发明的预付费用电系统的指令下发流程图；；
51.图3为本发明的app调试客户端处理流程图；
52.图4为本发明的客户自助查询充值客户端使用流程图；
53.图5为本发明的预付费用电管理终端处理流程图；
54.图6为本发明的预付费用电管理终端结构示意图。
具体实施方式
55.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
56.如图1所示，一种基于nb-iot的预付费用电系统，该系统包括无线预付费用电管理终端、预付费云平台和aep平台，所述的无线预付费用电管理终端通过aep平台连接预付费云平台，所述的无线预付费用电管理终端用于实现用电计量、电费扣除、报警控制、数据上传aep平台功能，所述的aep平台将收到的仪表数据推送至预付费云平台，所述的预付费云平台解析处理推送的数据并通过aep平台下发指令至无线预付费用电管理终端。
57.本发明基于nb-iot的预付费用电系统的方法，该方法包括以下步骤：
58.步骤1、接收和解析电表数据；
59.步骤2、抄表数据存储和统计；
60.步骤3、对仪表下发控制指令。
61.所述的步骤1具体包括：所述的无线预付费用电管理终端通过通讯模块与aep平台进行连接并定时上传仪表数据，所述的aep平台收到仪表数据后直接推送给预付费云平台，所述的预付费云平台解析处理推送的数据。
62.所述的步骤2具体包括：所述的预付费云平台接收到aep平台推送的电表数据后经过解析将数据存储到数据库，所述的预付费云平台将接收到的抄表数据暂存入缓存数据库，由预付费云平台定时将缓存数据库中的数据通过队列的形式存入数据库，存储数据库的同时对数据进行简单的统计预处理以提高后期报表的查询效率。
63.如图2所示，所述的步骤3具体包括：
64.步骤3.1、所述的预付费云平台将指令根据约定的协议翻译成十六进制报文，通过调用aep平台的指令下发接口将命令发送给aep平台，随即预付费云平台等待回送结果；
65.步骤3.2、aep平台作为中间件，首先保存电表指令，等待电表上线后将指令下发给无线预付费用电管理终端；
66.步骤3.3、无线预付费用电管理终端接收到正确的报文指令后，上传相应的回送报文到aep平台，aep平台再将电表的回送报文推送到预付费云平台；
67.步骤3.4、最终预付费云平台解析验证回送报文正确，即完成一个下发指令的完整流程。
68.要实现预付费功能就需要给仪表进行充值，根据约定好的通讯协议就可以对仪表发送充值指令，同时还能下发各种控制命令，参数设置命令等。比如可以通过预付费平台远程下发分合闸指令，也可以修改电表内的电价。
69.预付费平台将指令根据约定的协议翻译成十六进制报文，通过调用aep平台的指令下发接口将命令发送给aep平台，随即预付费平台会等待回送结果，aep平台作为中间件首先会保存电表指令，等待电表上线后将指令下发给电表，为了保证通讯的高实时性电表会设置成常在线模式，电表接收到正确的报文指令后会上传相应的回送报文到aep平台，aep平台再将电表的回送报文推送到预付费平台，最终预付费平台解析验证回送报文正确即完成一个下发指令的完整流程。整个过程最长不超过十秒，非常高效快捷。
70.如图3所示，该系统还包括移动端app调试工具，用于将无线预付费用电管理终端在aep平台和预付费云平台注册。
71.所述的移动端app调试工具的使用流程包括以下步骤：
72.步骤1、通过app调试工具扫描无线预付费用电管理终端上的二维码获得仪表模组的imei和仪表序列号，同时对仪表基础信息包括户号、型号、变比和组织结构进行配置；
73.步骤2、将所有无线预付费用电管理终端都扫入app调试工具后，直接将仪表配置清单导出成excel文档，然后导入预付费云平台；
74.步骤3、同时预付费云平台自动去aep平台对仪表进行注册。
75.要让仪表能将数据上传平台，先要在aep平台对仪表进行注册，这个过程中会用到一个通讯模组编码imei号。同时仪表也要在预付费平台中注册这个过程需要用到仪表出厂序列号，与aep平台进行关联。实际操作中同时要对仪表在aep平台和预付费平台注册操作比较繁琐，所以设计一款移动端调试工具。
76.实际操作中通过app调试工具扫描仪表上的二维码获得仪表模组的imei和仪表序列号，同时对仪表基础信息比如户号、型号、变比、组织结构等进行配置。将所有仪表都扫入app调试工具后可以直接将仪表配置清单导出成excel文档，然后导入预付费云平台，同时预付费云平台会自动去aep平台对仪表进行注册，极大方提高了用户配置的便利性。
77.如图4所示，该系统还包括终端用户自助充值查询客户端，用于终端用户查询费用使用情况以及自助缴纳费用。
78.所述的终端用户自助充值查询客户端基于h5技术开发，可嵌入和支付宝生活号，所述的支付操作通过对接、支付宝和银联提供的jsapi支付接口实现。
79.所述的终端用户自助充值查询客户端的使用流程包括：
80.步骤1、终端用户通过关注物业的或支付宝生活号进入自助充值查询客户端；
81.步骤2、输入自己的账号和密码，查询到自己名下的仪表，
82.步骤3、选择相应的仪表进行充值查询操作。
83.如图5和图6所示，所述的预付费用电管理终端包括mcu、电源模块、计量模块、无线通讯模块、按键输入、485模块、红外模块、显示器、报警指示灯、do控制电路和磁保持继电器控制电路，所述的电源模块和电流互感器在磁保持继电器进线端取电，所述的电源用于给其他模块提供工作电源，电流互感器用于给计量芯片提供电流信号；所述的电压采样电路在互感器后端取电；所述的无线通讯模块用于和平台或网关间的数据通讯；所述的显示器用于显示电压、电流和用电量相关用电信息，所述的报警指示灯用于输出电表的预付费状态如欠费、跳闸等；所述的按键输入用于输入键信息，mcu根据相关的键值进行不同操作；所述的485模块和红外模块用于使电表与485设备和红外设备进行通讯；所述的do输出用于控制断路器设备进行跳闸，实现断电功能；所述的磁保持继电器控制用于实现表内通断。
84.所述的无线通讯方式为nb-iot。
85.所述mcu选用所述微控制单元选用基于arm cortex-m0 32位risc核心工作在48兆赫频率，高速嵌入式存储器(高达128字节的闪存和高达16千字节的sram)，以及广泛的增强外围设备和i/o。所有设备都提供标准通信接，最多达两路i2cs，两路spi和多达四路usart，一个usb全速设备，一个12位adc，7个通用16位定时器和一个先进的pwm定时器。
86.所述计量模块电路单三相电表分别选用锐能微rn8209c和rn7302计量芯片
87.所述磁保持继电器选用宏发新型磁保持继电器，额定电压：250v、额定电流：100a、触电容量：100a、动作时间：20ms、耐压：4000v。容量大、性能优越。电压采样电路设计为在磁保持继电器后端取电，磁保持继电器在闭合状态下计量芯片可采集到电压，磁保持继电器在断开状态下，计量芯片采集电压为0.0v。如此设计可有效检验电路是否正常分合闸。
88.所述nb芯片采用上海移远通讯的bc28ja-02-std。可实现仪表与网关及仪表与平台之间的良好通讯。
89.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种基于nb-iot的预付费用电系统，其特征在于，该系统包括无线预付费用电管理终端、预付费云平台和手机app调试系统，所述的无线预付费用电管理终端通过aep平台连接预付费云平台，所述的无线预付费用电管理终端用于实现用电计量、电费扣除、报警控制、数据上传aep平台功能，所述的aep平台将收到的仪表数据推送至预付费云平台，所述的预付费云平台解析处理推送的数据并通过aep平台下发指令至无线预付费用电管理终端。2.根据权利要求1所述的一种基于nb-iot的预付费用电系统，其特征在于，该系统还包括移动端app调试工具，用于将无线预付费用电管理终端在aep平台和预付费云平台注册。3.根据权利要求2所述的一种基于nb-iot的预付费用电系统，其特征在于，所述的移动端app调试工具的使用流程包括以下步骤：步骤a1、通过app调试工具扫描无线预付费用电管理终端上的二维码获得仪表模组的imei和仪表序列号，同时对仪表基础信息包括户号、型号、变比和组织结构进行配置；步骤a2、将所有无线预付费用电管理终端都扫入app调试工具后，直接将仪表配置清单导出成excel文档，然后导入预付费云平台；步骤a3、同时预付费云平台自动去aep平台对仪表进行注册。4.根据权利要求1所述的一种基于nb-iot的预付费用电系统，其特征在于，该系统还包括终端用户自助充值查询客户端，用于终端用户查询费用使用情况以及自助缴纳费用；所述的终端用户自助充值查询客户端基于h5技术开发，可嵌入和支付宝生活号，其中支付操作通过对接、支付宝和银联提供的jsapi支付接口实现。5.根据权利要求4所述的一种基于nb-iot的预付费用电系统，其特征在于，所述的终端用户自助充值查询客户端的使用流程包括：步骤b1、终端用户通过关注物业的或支付宝生活号进入终端用户自助充值查询客户端；步骤b2、输入自己的账号和密码，查询到自己名下的仪表；步骤b3、选择相应的仪表进行充值查询操作。6.根据权利要求1所述的一种基于nb-iot的预付费用电系统，其特征在于，所述的预付费用电管理终端包括mcu、电源模块、计量模块、无线通讯模块、按键输入模块、rs485通讯模块、红外通讯模块、显示器、报警指示灯、do控制电路和磁保持继电器控制电路，所述的计量模块包括计量芯片、电流互感器和电压采集电路；所述的电源模块在磁保持继电器进线端取电，所述的电源模块用于给其他模块提供工作电源，所述的电流互感器用于给计量芯片提供电流信号；所述的电压采样电路在电流互感器后端取电；所述的无线通讯模块用于和平台或网关间的数据通讯；所述的显示器用于显示电压、电流和用电量相关用电信息；所述的报警指示灯用于输出电表的预付费状态；所述的按键输入模块用于输入键信息，mcu根据相关的键值进行不同操作；所述的rs485通讯模块和红外通讯模块用于使电表与485设备和红外设备进行通讯；所述的do控制电路用于控制断路器设备进行跳闸，实现断电功能；所述的磁保持继电器控制电路用于实现表内通断；其中所述的无线通讯模块为nb-iot。
7.一种采用权利要求1所述的基于nb-iot的预付费用电系统的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、接收和解析电表数据；步骤2、抄表数据存储和统计；步骤3、对仪表下发控制指令。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤1具体包括：所述的无线预付费用电管理终端通过无线通讯模块与aep平台进行连接并定时上传仪表数据，所述的aep平台收到仪表数据后直接推送给预付费云平台，所述的预付费云平台解析处理推送的数据。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤2具体包括：所述的预付费云平台接收到aep平台推送的电表数据后经过解析将数据存储到数据库，所述的预付费云平台将接收到的抄表数据暂存入缓存数据库，由预付费云平台定时将缓存数据库中的数据通过队列的形式存入数据库，存储数据库的同时对数据进行简单的统计预处理以提高后期报表的查询效率。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤3具体包括：步骤3.1、所述的预付费云平台将指令根据约定的协议翻译成十六进制报文，通过调用aep平台的指令下发接口将命令发送给aep平台，随即预付费云平台等待回送结果；步骤3.2、aep平台作为中间件，首先保存电表指令，等待电表上线后将指令下发给无线预付费用电管理终端；步骤3.3、无线预付费用电管理终端接收到正确的报文指令后，上传相应的回送报文到aep平台，aep平台再将电表的回送报文推送到预付费云平台；步骤3.4、最终预付费云平台解析验证回送报文正确，即完成一个下发指令的完整流程。

技术总结

本发明涉及一种基于NB-Iot的预付费用电系统及方法，该系统包括无线预付费用电管理终端、预付费云平台和手机APP调试系统，所述的无线预付费用电管理终端通过电信AEP平台连接预付费云平台，所述的无线预付费用电管理终端用于实现用电计量、电费扣除、报警控制、数据上传AEP平台功能，所述的AEP平台将收到的仪表数据推送至预付费云平台，所述的预付费云平台解析处理推送的数据并通过AEP平台下发指令至无线预付费用电管理终端。与现有技术相比，本发明具有以下优点：电表支持无线上传，减少施工安装周期和成本；手机APP调试系统减少调试工作的繁琐度和困难度，用户自身便可独立完成等。用户自身便可独立完成等。用户自身便可独立完成等。