一种基于NB-IoT的快装式智能电表
阅读说明：本技术 一种基于NB-IoT的快装式智能电表 (Fast-assembled intelligent electric meter based on NB-IoT ) 是由 钟雯倩 肖祖才 柳林溪 王俊融 陈波 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于NB-IoT的快装式智能电表,安装时只需将电表放入电表箱内,将调节转盘转动180°,带动主动调节块转动,促使从动调节块与电表箱内的卡槽连接,即可轻易完成安装,在检修时也易于将电表进行拆卸,降低人员安装电表的难度,可大幅提高人员的工作效率,并通过采样锰铜片对电信号进行采样,得到电流、电压、相位等电参数,计算有功功率和无功功率,并将结果发送给通讯控制模块、显示模块,使电表无线远距离低成本通讯成为可能,提高了电表的通讯速度和可靠性,节省了采集器、集中器等中间设备,降低设备成本和通讯使用费用成本。(The invention discloses a fast-assembly intelligent ammeter based on NB-IoT, which can be easily installed by only placing the ammeter in an ammeter box during installation, rotating an adjusting turntable by 180 degrees to drive a driving adjusting block to rotate, so that the driven adjusting block is connected with a clamping groove in the ammeter box, the ammeter can be easily disassembled during maintenance, the difficulty of the personnel in installing the ammeter is reduced, the working efficiency of the personnel can be greatly improved, electric signals are sampled by sampling a manganese copper sheet to obtain electric parameters such as current, voltage, phase and the like, the active power and the reactive power are calculated, and the result is sent to a communication control module and a display module, so that the wireless remote low-cost communication of the ammeter becomes possible, the communication speed and the reliability of the ammeter are improved, intermediate equipment such as a collector, a concentrator and the like are saved, and the equipment cost and the communication use cost are reduced.)
技术领域
本发明涉及智能电表技术领域，更具体地说，涉及一种基于NB-IoT的快装式智能电表。
背景技术
智能电表是智能电网(特别是智能配电网)数据采集的基本设备之一，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。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它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。
智能电表通信方式主要分为载波通信系统和GPRS通信系统，载波通信方式采用的是电表通过载波模块，将数据从电力线传输到本台区的集中器中，再通过集中器的GPRS模块，将数据传回主站，载波通信方式存在的问题为，电力线存在本身固有的脉冲干扰，在每一个交流周期中，出现两次峰值，对载波信号造成高削减，严重影响信号传输质量；GPRS通信方式采用GPRS模块，将电表数据直接通过GPRS信号传输到主站，但这种通信方式存在用价高、功耗高、信号差等问题。
现有的智能电表在安装时，需要借助螺丝起子将智能电表与电表箱通过螺丝安装，这种安装方式虽然比较稳固，但电表故障时，维修师傅又要借助起子把电表四角处的螺丝全部卸下才能对其进行检修，安装和检修时都会浪费大量时间，不利于提高工作效率。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于NB-IoT的快装式智能电表及其电表箱，可以实现智能电表与电表箱安装时，无需借助螺丝起子和螺丝等工具，只需将电表放入电表箱内，将调节转盘转动180°，带动主动调节块转动，促使从动调节块与电表箱内的卡槽连接，即可轻易完成安装，在检修时也易于将电表进行拆卸，降低人员安装电表的难度，可大幅提高人员的工作效率。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于NB-IoT的快装式智能电表及其电表箱，包括电表箱，所述电表箱的内端固定连接有多个呈交叉分布纵向隔板和横向隔板，所述横向隔板上安装有电表外壳，所述横向隔板的上端开设有布线孔，所述电表箱靠近纵向隔板一侧的侧壁和纵向隔板的两侧壁上均开设有卡槽，所述电表外壳的内端安装有智能电表，所述电表外壳的表面设有显示面板，所述电表外壳的正上端开设有相连通的主转动槽、环形孔和副转动槽，所述主转动槽内转动连接有调节转盘，所述调节转盘的下端固定连接有转动杆，所述转动杆贯穿环形孔设置并位于副转动槽内，所述转动杆的下端固定连接有主动调节块，所述主动调节块位于副转动槽内，所述电表外壳的内端还开设有一对放置槽，且一对放置槽均与副转动槽平行设置并分别位于副转动槽的左右两侧，一对所述放置槽内均滑动连接有从动调节块，所述放置槽与卡槽也为平行设置，可以实现智能电表与电表箱安装时，无需借助螺丝起子和螺丝等工具，只需将电表放入电表箱内，将调节转盘转动180°，带动主动调节块转动，促使从动调节块与电表箱内的卡槽连接，即可轻易完成安装，在检修时也易于将电表进行拆卸，降低人员安装电表的难度，可大幅提高人员的工作效率。
进一步的，所述主动调节块的内端嵌设有主动磁性块，所述从动调节块的内端嵌设有从动磁性块，电表外壳未与电表箱安装时，主动磁性块和从动磁性块相互靠近的一端磁极相反，防止从动调节块从放置槽内部分滑出，使人员方便携带，电表外壳与电表箱安装时，主动磁性块和从动磁性块相互靠近的一端磁极相同，通过从动调节块和卡槽在卡接后来固定电表外壳。
进一步的，所述横向隔板的上端开设有多个均匀分布的定位孔，所述电表外壳的正下端固定连接有定位块，所述定位孔为内凹的半球形定位孔，所述定位块为外凸的半球形定位块，当电表外壳放在横向隔板上与电表箱进行安装时，将电表外壳向横向隔板内推动，当定位块陷入定位孔内时，可确保放置槽与卡槽位于同一水平线上，同时也可增加电表外壳在横向隔板上的稳定性。
进一步的，所述电表外壳的上端还开设有限位槽，所述调节转盘的左右两端均开设有横向滑槽，一对横向滑槽内均滑动连接有滑块，一对所述滑块与横向滑槽的内底端均固定连接有压缩弹簧，所述限位槽为为圆弧状限位槽，所述滑块的形状与之相匹配，通过设置限位槽和滑块，在转动调节转盘来调节主动调节块与从动调节块之间的相对位置，对电表外壳进行安装或拆卸时，方便人员判断该次转动刚好为180°，确保主动磁性块在调节转盘转动180°后磁极的所在位置与转动之前进行调换。
进一步的，所述调节转盘的上端固定连接有拧动旋钮，且拧动旋钮的外端套设有带防滑纹的橡胶层，增大拧动旋钮和人员手指之间的摩擦力，所述主动调节块的下端开设有多个球形槽，多个球形槽内均转动连接有滚珠，减少主动调节块与副转动槽内底端之间的摩擦力，通过拧动旋钮和滚珠可大幅减少在转动调节转盘时磁吸力对人员的干扰，更加方便使力。
进一步的，所述智能电表内设有电源模块，所述电源模块电性连接有计量控制模块，所述计量控制模块电性连接有采样锰铜片、继电器和显示模块，显示模块与电表外壳外部的显示面板电性连接，采样锰铜片的另一端与外界的火线连接，所述电源模块还电性连接有RS485接口，且RS485接口与计量控制模块之间电性连接有磁隔离模块，所述电源模块还电性连接有NB-IoT通讯模块，所述NB-IoT通讯模块电性连接有eSIM卡模块和通讯控制模块，且NB-IoT通讯模块与RS485接口电性连接，计量控制模块通过采样锰铜片对电信号进行采样，得到电流、电压、相位等电参数，计算有功功率和无功功率，并将计算结果发送给通讯控制模块、显示模块。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本方案可以实现智能电表与电表箱安装时，无需借助螺丝起子和螺丝等工具，只需将电表放入电表箱内，将调节转盘转动180°，带动主动调节块转动，促使从动调节块与电表箱内的卡槽连接，即可轻易完成安装，在检修时也易于将电表进行拆卸，降低人员安装电表的难度，可大幅提高人员的工作效率。
(2)主动调节块的内端嵌设有主动磁性块，从动调节块的内端嵌设有从动磁性块，电表外壳未与电表箱安装时，主动磁性块和从动磁性块相互靠近的一端磁极相反，防止从动调节块从放置槽内部分滑出，使人员方便携带，电表外壳与电表箱安装时，主动磁性块和从动磁性块相互靠近的一端磁极相同，通过从动调节块和卡槽在卡接后来固定电表外壳。
(3)横向隔板的上端开设有多个均匀分布的定位孔，电表外壳的正下端固定连接有定位块，定位孔为内凹的半球形定位孔，定位块为外凸的半球形定位块，当电表外壳放在横向隔板上与电表箱进行安装时，将电表外壳向横向隔板内推动，当定位块陷入定位孔内时，可确保放置槽与卡槽位于同一水平线上，同时也可增加电表外壳在横向隔板上的稳定性。
(4)电表外壳的上端还开设有限位槽，调节转盘的左右两端均开设有横向滑槽，一对横向滑槽内均滑动连接有滑块，一对滑块与横向滑槽的内底端均固定连接有压缩弹簧，限位槽为为圆弧状限位槽，滑块的形状与之相匹配，通过设置限位槽和滑块，在转动调节转盘来调节主动调节块与从动调节块之间的相对位置，对电表外壳进行安装或拆卸时，方便人员判断该次转动刚好为180°，确保主动磁性块在调节转盘转动180°后磁极的所在位置与转动之前进行调换。
(5)调节转盘的上端固定连接有拧动旋钮，且拧动旋钮的外端套设有带防滑纹的橡胶层，增大拧动旋钮和人员手指之间的摩擦力，主动调节块的下端开设有多个球形槽，多个球形槽内均转动连接有滚珠，减少主动调节块与副转动槽内底端之间的摩擦力，通过拧动旋钮和滚珠可大幅减少在转动调节转盘时磁吸力对人员的干扰，更加方便使力。
(6)智能电表内设有电源模块，电源模块电性连接有计量控制模块，计量控制模块电性连接有采样锰铜片、继电器和显示模块，显示模块与电表外壳外部的显示面板电性连接，采样锰铜片的另一端与外界的火线连接，电源模块还电性连接有RS485接口，且RS485接口与计量控制模块之间电性连接有磁隔离模块，电源模块还电性连接有NB-IoT通讯模块，NB-IoT通讯模块电性连接有eSIM卡模块和通讯控制模块，且NB-IoT通讯模块与RS485接口电性连接，计量控制模块通过采样锰铜片对电信号进行采样，得到电流、电压、相位等电参数，计算有功功率和无功功率，并将计算结果发送给通讯控制模块、显示模块。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的正视剖视图；
图2为图1的部分放大图；
图3为图2的另一种状态示意图；
图4为图2的A处放大图；
图5为图3的B处放大图；
图6为电表外壳的俯视图；
图7为调节转盘的立体图；
图8为本发明的流程图。
图中标号说明：
1电表箱、11卡槽、2纵向隔板、3横向隔板、31布线孔、32定位孔、4电表外壳、41智能电表、42显示面板、43主转动槽、44环形孔、45副转动槽、46放置槽、47定位块、48限位槽、5调节转盘、51拧动旋钮、52横向滑槽、6转动杆、7主动调节块、71主动磁性块、72滚珠、8从动调节块、9压缩弹簧、10滑块。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-7所示，本实施例的一种基于NB-IoT的快装式智能电表及其电表箱，包括电表箱1，电表箱1的内端固定连接有多个呈交叉分布纵向隔板2和横向隔板3，横向隔板3上安装有电表外壳4，横向隔板3的上端开设有布线孔31，布线孔31用于智能电表41预留接线的空间，给电表箱1靠近纵向隔板2一侧的侧壁和纵向隔板2的两侧壁上均开设有卡槽11，电表外壳4的内端安装有智能电表41，电表外壳4的表面设有显示面板42，电表外壳4的正上端开设有相连通的主转动槽43、环形孔44和副转动槽45，主转动槽43内转动连接有调节转盘5，调节转盘5的下端固定连接有转动杆6，转动杆6贯穿环形孔44设置并位于副转动槽45内，转动杆6的下端固定连接有主动调节块7，主动调节块7位于副转动槽45内，副转动槽45为环形转动槽，主动调节块7为圆形调节块，电表外壳4的内端还开设有一对放置槽46，且一对放置槽46均与副转动槽45平行设置并分别位于副转动槽45的左右两侧，一对放置槽46内均滑动连接有从动调节块8，放置槽46与卡槽11也为平行设置，可以实现智能电表与电表箱安装时，无需借助螺丝起子和螺丝等工具，只需将电表放入电表箱内，将调节转盘转动180°，带动主动调节块转动，促使从动调节块与电表箱内的卡槽连接，即可轻易完成安装，在检修时也易于将电表进行拆卸，降低人员安装电表的难度，可大幅提高人员的工作效率。
如图4-5所示，主动调节块7的内端嵌设有主动磁性块71，从动调节块8的内端嵌设有从动磁性块，电表外壳4未与电表箱1安装时，主动磁性块71和从动磁性块相互靠近的一端磁极相反，防止从动调节块8从放置槽46内部分滑出，使人员方便携带，电表外壳4与电表箱1安装时，主动磁性块71和从动磁性块相互靠近的一端磁极相同，通过从动调节块8和卡槽11在卡接后来固定电表外壳4。
如图2-3所示，横向隔板3的上端开设有多个均匀分布的定位孔32，电表外壳4的正下端固定连接有定位块47，定位孔32为内凹的半球形定位孔，定位块47为外凸的半球形定位块，当电表外壳4放在横向隔板3上与电表箱1进行安装时，将电表外壳4向横向隔板3内推动，当定位块47陷入定位孔32内时，可确保放置槽46与卡槽11位于同一水平线上，同时也可增加电表外壳4在横向隔板3上的稳定性。
如图2-6所示，电表外壳4的上端还开设有限位槽48，调节转盘5的左右两端均开设有横向滑槽52，一对横向滑槽52内均滑动连接有滑块10，一对滑块10与横向滑槽52的内底端均固定连接有压缩弹簧9，限位槽48为为圆弧状限位槽，滑块10的形状与之相匹配，通过设置限位槽48和滑块10，在转动调节转盘5来调节主动调节块7与从动调节块8之间的相对位置，对电表外壳4进行安装或拆卸时，方便人员判断该次转动刚好为180°，确保主动磁性块71在调节转盘5转动180°后磁极的所在位置与转动之前进行调换。
请参阅图4-7，调节转盘5的上端固定连接有拧动旋钮51，且拧动旋钮51的外端套设有带防滑纹的橡胶层，增大拧动旋钮51和人员手指之间的摩擦力，主动调节块7的下端开设有多个球形槽，多个球形槽内均转动连接有滚珠72，减少主动调节块7与副转动槽45内底端之间的摩擦力，通过拧动旋钮51和滚珠72可大幅减少在转动调节转盘5时磁吸力对人员的干扰，更加方便使力。
如图8所示，智能电表41内设有电源模块，电源模块电性连接有计量控制模块，计量控制模块电性连接有采样锰铜片、继电器和显示模块，显示模块与电表外壳4外部的显示面板42电性连接，采样锰铜片的另一端与外界的火线连接，电源模块还电性连接有RS485接口，且RS485接口与计量控制模块之间电性连接有磁隔离模块，电源模块还电性连接有NB-IoT通讯模块，NB-IoT通讯模块电性连接有eSIM卡模块和通讯控制模块，且NB-IoT通讯模块与RS485接口电性连接，电源模块给计量控制模块、通讯控制模块提供3.3V电压，给NB-IoT通讯模块提供4V电压，给RS485接口提供12V电压，计量控制模块通过采样锰铜片对电信号进行采样，得到电流、电压、相位等电参数，计算有功功率和无功功率，并将计算结果发送给通讯控制模块、显示模块，通讯控制模块接收计量控制模块发送的数据并发送给NB-IoT通讯模块；或接收NB-IoT通讯模块发送的数据并发送给计量控制模块，在需要的情况下，也可通过RS485接口与基于NB-IoT通讯的电表进行有线通讯。具有较好的灵活性。
本方案可以实现智能电表与电表箱安装时，无需借助螺丝起子和螺丝等工具，只需将电表放入电表箱内，将调节转盘转动180°，带动主动调节块转动，促使从动调节块与电表箱内的卡槽连接，即可轻易完成安装，在检修时也易于将电表进行拆卸，降低人员安装电表的难度，可大幅提高人员的工作效率，并通过采样锰铜片对电信号进行采样，得到电流、电压、相位等电参数，计算有功功率和无功功率，并将计算结果发送给通讯控制模块、显示模块，使电表无线远距离低成本通讯成为可能，极大的提高了电表的通讯速度和可靠性，节省了采集器、集中器等中间设备，降低了设备成本和通讯使用费用成本。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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