一種基于nfc和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電能表【技術(shù)領(lǐng)域】，它公開了一種基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，包括主控CPU模塊、電能計量模塊、存儲模塊、NFC模塊、藍牙通信模塊、實時時鐘模塊、無線通訊模塊、主電源模塊和LCD顯示模塊。本實用新型能夠通過NFC技術(shù)進行電費的預(yù)付費充值；通過NFC引導(dǎo)電能表與智能手機進行藍牙快速配對以及建立數(shù)據(jù)連接，用戶及維護人員可以智能手機等智能終端與電能表進行身份認證及數(shù)據(jù)交互；真正實現(xiàn)了電能表成為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的一個智能節(jié)點，能夠結(jié)合NFC，藍牙技術(shù)各自的優(yōu)點，彌補各自的缺點，極大的方便使用者，提升用戶體驗。
【專利說明】—種基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電能表、物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到一種基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)付費電能表采用先購電再用電的模式，不需要人工抄表，充分體現(xiàn)電力的商品屬性，很好地解決了收電費難的問題，可以在電度計數(shù)到零后自動斷電。由于預(yù)付費電能表帶有斷電裝置，可以實現(xiàn)一些輔助功能，如負荷控制、過流保護等。近幾年來，為減輕人工抄表工作量并實行電費提前收繳，出現(xiàn)了使用IC卡作為繳費媒介的預(yù)付費電能表。但是也還是存在諸多的不便捷。首先，在預(yù)付費這個功能方面存在著需要去營業(yè)廳為IC卡充值，不能支持當(dāng)前主流的網(wǎng)絡(luò)付費方式，不能給用戶以預(yù)先充值提示；此外電能表只能與供電公司的后臺進行交互，信息量受制于當(dāng)前抄表系統(tǒng)的速率限制，電表出故障后也不便于維護人員快速準(zhǔn)確的定位問題。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)不能支持當(dāng)前主流的網(wǎng)絡(luò)付費方式，不能給用戶以預(yù)先充值提示，用戶不能方便的獲取自己的用電信息，現(xiàn)有技術(shù)單獨使用NFC交互數(shù)據(jù)時，傳輸距離短，傳輸速率低的缺點，單獨使用藍牙時，掃描設(shè)備慢，認證過程復(fù)雜等缺陷。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，包括主控CPU模塊、電能計量模塊、存儲模塊、NFC模塊、藍牙通信模塊、實時時鐘模塊、無線通訊模塊、主電源模塊和IXD顯示模塊；所述主控CPU模塊分別與所述電能計量模塊、存儲模塊、NFC模塊、藍牙通信模塊、實時時鐘模塊、無線通訊模塊、所述LCD顯示模塊連接；所述主電源模塊為整個系統(tǒng)提供電源。
[0006]優(yōu)選的，所述無線通訊模塊是基于6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊，通過UART或者SPI接口與所述主控CPU模塊相連接。
[0007]優(yōu)選的，所述主控CPU模塊采用ARM920T核心的嵌入式ARM處理器。
[0008]優(yōu)選的，所述存儲模塊為非易失性存儲模塊，采用三星公司的NandFlash。
[0009]優(yōu)選的，所述NFC模塊采用英飛凌公司的NFC控制器及NFC安全芯片，所述NFC控制器通過SPI接口與主控CPU模塊互聯(lián)，所述NFC安全芯片通過SWP單線協(xié)議與所述NFC控制器進行通訊。
[0010]優(yōu)選的，所述藍牙通信模塊采用TI公司的集成收發(fā)器與協(xié)議棧的一體化模塊，通過USB，UART或者SPI與所述主控CPU模塊連接。
[0011]優(yōu)選的，所述電能計量模塊采用ADI公司的數(shù)字式高精度電能計量芯片。
[0012]優(yōu)選的，所述基于6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊采用TI公司集成收發(fā)器，6LoWPAN協(xié)議棧與應(yīng)用層軟件的單芯片解決方案。
[0013]更優(yōu)選的，所述基于NFC和藍牙技術(shù)的預(yù)付費智能電能表系統(tǒng)還包括備用電源模塊，所述備用電源由電池及充電控制電路組成，為所述實時時鐘模塊提供電源。
[0014]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:(1)本實用新型智能電能表系統(tǒng)集成了 NFC單元，藍牙單元及6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)單元，真正實現(xiàn)了電能表成為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的一個智能節(jié)點；能夠結(jié)合NFC，藍牙技術(shù)各自的優(yōu)點，彌補各自的缺點，極大的方便使用者，提升用戶體驗；(2)本實用新型為終端用電用戶提供了靈活，方便，安全的電表預(yù)付費方式；用戶可以使用各種支付方式為NFC電子錢包充值，通過簡單的觸碰電表及可完成繳費；(3)本實用新型的集成6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊，將智能電表接入供電公司的IPV6監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，供電公司可以方便，及時的得到該智能電表的充值信息，用戶的用電數(shù)據(jù)，電表的健康狀態(tài)；供電公司可以及時進行對賬，賬戶信息更新，故障維護等處理；(4)本實用新型的集成藍牙模塊在NFC模塊的引導(dǎo)下，完成用戶智能手機登智能終端與電表的配對過程；克服了藍牙搜尋設(shè)備慢，需要輸入PIN碼，配對操作復(fù)雜的缺點，改善用戶體驗，用戶只需要使用具備NFC功能的智能手機等觸碰電表即可完成藍牙配對，獲取自己的每個月的谷峰用電信息，用電階梯電價，供電電壓等信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體說明。
[0016]圖1為本實用新型實施例主要模塊拓撲接口示意圖；
[0017]圖2為本實用新型NFC付費流程圖；
[0018]圖3為本實用新型NFC引導(dǎo)藍牙配對、交換信息流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體說明。
[0020]結(jié)合圖1，一種基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，包括主控CPU模塊、電能計量模塊、存儲模塊、NFC模塊、藍牙通信模塊、實時時鐘模塊、基于6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊、主電源模塊、備用電源模塊和IXD顯示模塊；主控CPU模塊分別與電能計量模塊、存儲模塊、NFC模塊、藍牙通信模塊、實時時鐘模塊、基于6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊、IXD顯示模塊連接；藍牙通信模塊采用TI公司的集成收發(fā)器與協(xié)議棧的一體化模塊，通過USB，UART或者SPI與主控CPU模塊連接；基于6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊采用TI公司集成收發(fā)器，6LoWPAN協(xié)議棧與應(yīng)用層軟件的單芯片解決方案，基于6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊通過UART或者SPI接口與主控CPU與主控CPU模塊相連接；主電源模塊為整個系統(tǒng)提供電源。主控CPU模塊采用ARM920T核心的嵌入式ARM處理器，負責(zé)整個智能電能表相關(guān)通訊及控制相關(guān)程序的運行，該處理器的優(yōu)點是功耗低，接口豐富，被廣泛應(yīng)用于各種智能終端中，運行穩(wěn)定可靠；電能計量模塊采用ADI公司的數(shù)字式高精度電能計量芯片，為主控CPU提供用電量、電壓、電流等相關(guān)信息；存儲模塊為非易失性存儲模塊，采用三星公司的NandFlash，存儲用戶的分時用電量，電壓，電流，溫度，NFC用戶密鑰，NFC維護密鑰等信息；NFC模塊采用英飛凌公司的NFC控制器及NFC安全芯片，NFC控制器通過SPI接口與主控CPU模塊互聯(lián)，NFC安全芯片通過SWP單線協(xié)議與NFC控制器進行通訊，交互信息；實時時鐘為主控CPU的操作系統(tǒng)系統(tǒng)準(zhǔn)確的本地運行時間，并通過網(wǎng)絡(luò)授時協(xié)議更新，校準(zhǔn)本地時鐘；基于6L0WPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊在IPV6，IPV4網(wǎng)關(guān)接口機的配合下，供電公司可以通過任意的以太網(wǎng)通訊手段，訪問智能電表，實現(xiàn)遠程抄表，電表參數(shù)更改，電表運行狀態(tài)監(jiān)控，電表固件及軟件更新等功能；備用電源由電池及相關(guān)充電控制電路組成，為所述實時時鐘模塊提供電源；LCD顯示模塊通過顯示接口與主控CPU相連，接受主控CPU的指令，顯示用戶需要的信息。
[0021]為進一步說明本實用新型，結(jié)合圖2，闡述用戶使用本實用新型基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)與具備NFC功能的智能手機完成繳費的流程:
[0022]第一步:用戶首先帶著自己的智能手機去供電公司的營業(yè)廳進行注冊，完成自家智能電表與NFC智能手機的密鑰注冊與交換；
[0023]第二步:用戶通過互聯(lián)網(wǎng)或者其他第三方支付手段為自己的NFC手機錢包充值；
[0024]第三步:用戶將自己的NFC智能手機靠近智能電表，手機與電表通過NFC建立安全連接，進行身份確認；鑒權(quán)完成后，電表通過基于6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與供電公司后臺建立連接，更新充值數(shù)據(jù)，完成充值操作；
[0025]第四步:完成充值后，用戶拿回自己的智能手機，電表在LCD顯示提示信息，信息內(nèi)容為充值金額，賬戶余額及本月用電量；信息顯示30s后，回到電表的初始顯示狀態(tài)。
[0026]為進一步說明本實用新型，結(jié)合圖3，闡述用戶使用本實用新型基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)與具備NFC功能的智能手機獲取用戶用電信息或電表運行日志，故障
息的流程:
[0027]第一步:用戶將自己的智能手機靠近電表，電表與智能手機交換雙方的身份，雙方的地址以及隨機生成的藍牙PIN密碼，兩臺設(shè)備進行自動驗證，建立藍牙安全連接；電表根據(jù)用戶身份的不同，將不同的數(shù)據(jù)發(fā)送給智能手機；
[0028]第二步:如果是用戶，電表通過藍牙Socket連接啟動發(fā)送進程，將用戶的分時用電信息，賬戶信息等傳遞給智能手機，智能手機通過相應(yīng)的APP將結(jié)果呈現(xiàn)給用戶；以便用戶與供電公司的數(shù)據(jù)進行核對；
[0029]第三步:如果是維護人員，電表通過藍牙Socket連接啟動發(fā)送進程，將電表的運行日志，故障信息等傳送給維護人員的智能手機，智能手機通過相應(yīng)的APP對數(shù)據(jù)進行分析，定位故障。
[0030]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:(1)本實用新型智能電能表系統(tǒng)集成了 NFC單元，藍牙單元及6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)單元，真正實現(xiàn)了電能表成為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的一個智能節(jié)點；能夠結(jié)合NFC，藍牙技術(shù)各自的優(yōu)點，彌補各自的缺點，極大的方便使用者，提升用戶體驗；(2)本實用新型為終端用電用戶提供了靈活，方便，安全的電表預(yù)付費方式；用戶可以使用各種支付方式為NFC電子錢包充值，通過簡單的觸碰電表及可完成繳費；(3)本實用新型的集成6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊，將智能電表接入供電公司的IPV6監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，供電公司可以方便，及時的得到該智能電表的充值信息，用戶的用電數(shù)據(jù)，電表的健康狀態(tài)；供電公司可以及時進行對賬，賬戶信息更新，故障維護等處理；(4)本實用新型的集成藍牙模塊在NFC模塊的引導(dǎo)下，完成用戶智能手機登智能終端與電表的配對過程；克服了藍牙搜尋設(shè)備慢，需要輸入PIN碼，配對操作復(fù)雜的缺點，改善用戶體驗，用戶只需要使用具備NFC功能的智能手機等觸碰電表即可完成藍牙配對，獲取自己的每個月的谷峰用電信息，用電階梯電價，供電電壓等信息。
[0031]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，包括主控CPU模塊、電能計量模塊、存儲模塊、NFC模塊、藍牙通信模塊、實時時鐘模塊、無線通訊模塊、主電源模塊和LCD顯示模塊；所述主控CPU模塊分別與所述電能計量模塊、存儲模塊、NFC模塊、藍牙通信模塊、實時時鐘模塊、無線通訊模塊、所述LCD顯示模塊連接；所述主電源模塊為整個系統(tǒng)提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通訊模塊是基于6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊，通過UART或者SPI接口與所述主控CPU模塊相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述主控CPU模塊采用ARM920T核心的嵌入式ARM處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲模塊為非易失性存儲模塊，采用三星公司的NandFlash。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述NFC模塊采用英飛凌公司的NFC控制器及NFC安全芯片，所述NFC控制器通過SPI接口與主控CPU模塊互聯(lián)，所述NFC安全芯片通過SWP單線協(xié)議與所述NFC控制器進行通訊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述藍牙通信模塊采用TI公司的集成收發(fā)器與協(xié)議棧的一體化模塊，通過USB，UART或者SPI與所述主控CPU模塊連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述電能計量模塊采用ADI公司的數(shù)字式高精度電能計量芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述基于6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊采用TI公司集成收發(fā)器，6LoWPAN協(xié)議棧與應(yīng)用層軟件的單芯片解決方案。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC和藍牙技術(shù)的智能電能表系統(tǒng)，其特征在于，還包括備用電源模塊，所述備用電源由電池及充電控制電路組成，為所述實時時鐘模塊提供電源。
【文檔編號】G01R22/10GK203825085SQ201420189027
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】劉飛鵬, 張旭, 陳昌嶺, 鄭金英, 汪曉明, 許超 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽天長市供電有限責(zé)任公司