一种矩阵式无线NB-IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统

摘要

本发明涉及智能水表技术领域，尤其涉及一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，包括无线智能水表终端、矩阵式物联网路由器与防堵监测装置，其特征在于：无线智能水表终端安装在水管的上端，无线智能水表与水管之间通过连接座相互固定连接，防堵监测装置安装在水管的两侧，多个无线智能水表终端与一个矩阵式物联网路由器建立通信。本发明可以其利用直接透射的光和散射光来提供具有监测精度较高的防堵监测装置，可以利用直接透射的光和散射的光对水中的杂质进行实时监测，本发明可以提供相对准确的水质监测参数，可以通过第一电连接器与第二电连接器外接至仪表进行显示，具有操作简单且监测精度较高的优点。

权利要求

1.一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，包括无线智能水表终端、矩阵式物联网路由器与防堵监测装置，其特征在于：所述无线智能水表终端安装在水管的上端，所述无线智能水表与水管之间通过连接座相互固定连接，所述防堵监测装置安装在水管的两侧，一个所述无线智能水表终端与多个矩阵式物联网路由器建立通信，在防堵监测装置壳体的内部设置有第一观察窗与第二观察窗，第一观察窗与第二观察窗之间相互竖向平行设置，在第一观察窗的一侧安装有发光装置，发光装置包括有校准灯与工作灯，所述防堵监测装置包括有发光装置与光敏装置，所述水管的外包覆有壳体，发光装置安装在水管壳体的一侧，光敏装置安装在水管壳体的另一侧，光敏装置设置在第二观察窗的一侧，所述光敏装置包括有散射光电池与透射光电池，在散射光电池与透射光电池的一侧设置有第二盖板，在第二盖板上开设有通孔，第二盖板与所述第二观察窗之间相互固定连接，在第二盖板的一侧安装有第二电连接件，在第二电连接件上安装有第二电连接器，所述散射光电池与第二电连接器之间通过电池引线A相互连接，所述透射光电池与第二电连接器之间通过电池引线B相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，其特征在于：所述无线智能水表终端包括有水表控制器、水表无线电收发模块、水表时钟芯片、采集单元、水表显示器和水表电源模块，所述防堵监测装置与防堵监测模块之间通过线路连接，防堵监测模块、水表无线电收发模块、水表时钟芯片、采集单元、水表显示器和水表电源模块均通过线路与水表控制器电性连接，水表无线电收发模块与矩阵式物联网路由器建立通信。

3.根据权利要求1所述的一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，其特征在于：所述校准灯设置在所述工作灯的下端，所述校准灯与工作灯的一侧设置有与所述壳体相互固定连接的第一盖板，在第一盖板上开设有通孔，所述第一观察窗的一侧与第一盖板之间相互固定连接，在第一盖板的一侧安装有第一电连接件，在第一电连接件上安装有第一电连接器，所述校准灯与第一电连接件之间通过校准光引线相互连接，所述工作灯与第一电连接件之间通过工作光引线相互连接。

4.根据权利要求3所述的一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，其特征在于：所述第一电连接件与校准灯、工作灯之间还设置有两条公共引线，所述第一电连接件通过两条公共引线与所述校准灯、工作灯之间相互连接。

5.根据权利要求1所述的一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，其特征在于：所述连接座的下端设置有一条叶片，叶片伸入至所述水管的内部，该叶片与所述连接座之间为一体连接结构，所述连接座与所述壳体之间通过螺栓相互固定连接，在连接座与所述壳体之间设置有垫圈。

6.根据权利要求1所述的一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，其特征在于：所述矩阵式物联网路由器包括有主控芯片、物联网传输模块、路由器时钟芯片、对外通讯接口、路由器显示器、路由器无线电收发模块、加密模块、路由器电源模块和路由器存储器，所述物联网传输模块、路由器时钟芯片、对外通讯接口、路由器显示器、路由器无线电收发模块、加密模块、路由器电源模块和路由器存储器均通过线路与主控芯片相连，路由器无线电收发模块与水表无线电收发模块建立通信。

7.根据权利要求6所述的一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，其特征在于：所述主控芯片的型号采用bcm5357芯片、MT7628AN芯片或MT7628A芯片。

说明书

一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及智能水表技术领域，尤其涉及一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统。

背景技术

[0002] 目前，智能水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对居民每天所用的用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表，与传统水表一般
只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比，具有很大的进步，而且智能水表除了
可对用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对水量进行控制，并且自动完成阶梯
水价的水费计算，同时还能对用水数据进行存储。

[0003] 如专利号为CN201920182204.X 的发明专利中公开了一种无线智能水表，包括水表本体，还包括电磁感应线圈、电压放大器、模数转换器、微处理芯片和无线通讯器，其中，
所述电磁感应线圈设置在水表本体中的进水口处，所述电磁感应线圈输出端与电压放大器
的输入端电连接，所述电压放大器的输出端与模数转换器的输入端电连接，所述模数转换
器的输出端与微处理芯片的第一输入端电连接，所述微处理芯片的第一输出端与无线通讯
器的输入端电连接，所述水表还包括用于采集水温数据的温度传感器，所述温度传感器设
置在水表本体内部靠近进水口的一侧，温度传感器的输出端与微处理芯片的第二输入端连
接，所述水表还包括用于存储所监测的水流量和水温数据的存储器，所述存储器的输入端
与微处理芯片的第二输出端连接，所述水表还包括用于定位水表的地理位置的GPS模块，所
述GPS模块的输出端与微处理芯片的第三输入端连接，所述水表还包括NFC电子标签，所述
NFC电子标签粘贴设置在所述水表本体外表面，且所述NFC电子标签中存储有对应水表的出
厂信息、水表参数和维护信息；如专利号为 CN202021378277.5的发明专利中公开了一种具
有水质检测的智能水表，包括智能水表主体、供水管和连接管，所述智能水表主体输入端安
装有供水管，所述智能水表主体输出端安装有连接管，所述供水管表面串接有过滤机构，所
述过滤机构由导管、第一过滤网板和第二过滤网板组成，所述连接管一端安装有监测管，所
述监测管顶部表面插接有监测探针，所述监测管一侧安装有MINDER水质监控仪，所述监测
管内腔安装有支架，所述支架表面镶嵌连接有限位套管，所述导管内腔一端安装有第一过
滤网板，所述导管内腔一端安装有第二过滤网板，所述监测管外壁表面镶嵌连接有观察窗，
所述监测探针具体设有两组，且两组监测探针分别通过导线与MINDER水质监控仪电性相
连，所述限位套管内径大小与监测探针外径大小相同，且监测探针与限位套管插接相连，所
述监测管输出端安装有出水管，该技术方案可通过供水管，可外接水管，进而能够将自来水
输送至智能水表主体中，并且连接管，又能将智能水表主体与监控设备相连，通过过滤机构
中的导管，既能对自来水进行输送，又能为第一过滤网板和第二过滤网板提供安装空间，通
过第一过滤网板和第二过滤网板相互配合，从而能够对流经导管的水进行双重过滤，进而
能够降低自来水中的泥沙，可以通过两组监测探针，可对流经监测管中的水进行监测，并且
监测探针又能将监测数据发送至MINDER水质监控仪中，进而能够在MINDER水质监控仪上显
示监测结构，以便于工作人员观察记录，通过支架和限位套管相互配合，进而能够对监测探
针进行固定，以便于能够提高监测探针使用功能的稳定性。

[0004] 但是上述的智能水表在实际使用过程当中，也存在不足，即目前现有的智能水表无法确保水质监测数据的准确性和有效性，因此，必须要对水质监测技术进行不断改进和
创新，提升水质监测结果的准确度，其中仪器灵敏度下降，缺乏维护等问题会导致水质监测
结果出现误差，降低水质监测结果的准确性，从而导致输水管道老化或水垢沉积，时间一
长，会导致水表内的水道堵塞，从而大大影响水表使用性能。

[0005] 因此需要一种可以解决上述问题的一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统。

发明内容

[0006] 本发明提供了一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，本发明可以其利用直接透射的光和散射光来提供具有监测精度较高的防堵监测装置，该防堵监测
装置具有光敏装置与发光装置，可以利用直接透射的光和散射的光对水中的悬浮物进行实
时监测，并且将参数进行输出，本发明可在相对较宽的范围内提供相对准确的水质监测参
数，可以通过第一电连接器与第二电连接器外接至仪表进行显示，具有操作简单且监测精
度较高的优点。

[0007] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，包括无线智能水表终端、矩阵式物联网路由器与防堵监测装
置，所述无线智能水表终端安装在水管的上端，所述无线智能水表与水管之间通过连接座
相互固定连接，所述防堵监测装置安装在水管的两侧，一个所述无线智能水表终端与多个
矩阵式物联网路由器建立通信，在防堵监测装置壳体的内部设置有第一观察窗与第二观察
窗，第一观察窗与第二观察窗之间相互竖向平行设置，在第一观察窗的一侧安装有发光装
置，发光装置包括有校准灯与工作灯，所述防堵监测装置包括有发光装置与光敏装置，所述
水管的外包覆有壳体，发光装置安装在水管壳体的一侧，光敏装置安装在水管壳体的另一
侧，光敏装置设置在第二观察窗的一侧，所述光敏装置包括有散射光电池与透射光电池，在
散射光电池与透射光电池的一侧设置有第二盖板，在第二盖板上开设有通孔，第二盖板与
所述第二观察窗之间相互固定连接，在第二盖板的一侧安装有第二电连接件，在第二电连
接件上安装有第二电连接器，所述散射光电池与第二电连接器之间通过电池引线A相互连
接，所述透射光电池与第二电连接器之间通过电池引线B相互连接。

[0008] 进一步，所述无线智能水表终端包括有水表控制器、水表无线电收发模块、水表时钟芯片、采集单元、水表显示器和水表电源模块，所述防堵监测装置与防堵监测模块之间通
过线路连接，防堵监测模块、水表无线电收发模块、水表时钟芯片、采集单元、水表显示器和
水表电源模块均通过线路与水表控制器电性连接，水表无线电收发模块与矩阵式物联网路
由器建立通信。

[0009] 进一步，所述校准灯设置在所述工作灯的下端，所述校准灯与工作灯的一侧设置有与所述壳体相互固定连接的第一盖板，在第一盖板上开设有通孔，所述第一观察窗的一
侧与第一盖板之间相互固定连接，在第一盖板的一侧安装有第一电连接件，在第一电连接
件上安装有第一电连接器，所述校准灯与第一电连接件之间通过校准光引线相互连接，所
述工作灯与第一电连接件之间通过工作光引线相互连接。

[0010] 进一步，所述第一电连接件与校准灯、工作灯之间还设置有两条公共引线，所述第一电连接件通过两条公共引线与所述校准灯、工作灯之间相互连接。

[0011] 进一步，所述连接座的下端设置有一条叶片，叶片伸入至所述水管的内部，该叶片与所述连接座之间为一体连接结构，所述连接座与所述壳体之间通过螺栓相互固定连接，
在连接座与所述壳体之间设置有垫圈。

[0012] 进一步，所述矩阵式物联网路由器包括有主控芯片、物联网传输模块、路由器时钟芯片、对外通讯接口、路由器显示器、路由器无线电收发模块、加密模块、路由器电源模块和
路由器存储器，所述物联网传输模块、路由器时钟芯片、对外通讯接口、路由器显示器、路由
器无线电收发模块、加密模块、路由器电源模块和路由器存储器均通过线路与主控芯片相
连，路由器无线电收发模块与水表无线电收发模块建立通信。

[0013] 进一步，所述主控芯片的型号采用bcm5357芯片、MT7628AN芯片或MT7628A芯片。

[0014] 本发明的优点在于：本发明提供了一种矩阵式无线NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，包括无线智能水表终端、矩阵式物联网路由器与防堵监测装置，无线智能水表
终端安装在水管的上端，无线智能水表与水管之间通过连接座相互固定连接，防堵监测装
置安装在水管的两侧，一个所述无线智能水表终端与多个矩阵式物联网路由器建立通信，
本发明可以其利用直接透射的光和散射光来提供具有监测精度较高的防堵监测装置，该防
堵监测装置具有光敏装置与发光装置，可以利用直接透射的光和散射的光对水中的悬浮物
进行实时监测，并且将参数进行输出，本发明可在相对较宽的范围内提供相对准确的水质
监测参数，可以通过第一电连接器与第二电连接器外接至仪表进行显示，具有操作简单且
监测精度较高的优点。

附图说明

[0015] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0016] 图1为本发明中智能水表终端的结构示意图。

[0017] 图2为本发明中智能水表防堵监测装置的结构示意图。

[0018] 图3为本发明中智能水表防堵辅助监测系统的电路结构示意图。

[0019] 图4为本发明中光敏装置的输出相对于水中悬浮物的曲线示意图。

[0020] 图5为本发明中光敏装置的输出比率曲线示意图。

[0021] 图6为本发明中矩阵式物联网路由器示意图。

[0022] 其中：

[0023] 1、壳体; 2、无线智能水表终端; 3、连接座;4、叶片; 5、垫圈; 6、螺栓;
7、水管; 8、第一电连接件; 9、第二电连接件;
10、第一盖板; 11、第二盖板; 12、第一观察窗;
13、第二观察窗; 14、校准灯; 15、工作灯;
16、第一电连接器; 17、第二电连接器; 18、校准光引线;
19、工作光引线; 20、公共引线; 21、散射光电池;
22、透射光电池; 23、电池引线A; 24、电池引线B;
25、运算放大器; 26、桥式整流器A; 27、次级绕组A;
28、变压器; 29、初级绕组; 30、次级绕组B;
31、正母线; 32、负母线; 33、滤波电容器A;
34、电阻器A; 35、整流器A; 36、滤波电容器B;
37、电阻器B; 38、整流器B; 39、桥式整流器B;
40、滤波电容器C; 41、电阻器C; 42、电阻器D;
43、第一电位计; 44、可动臂A;   45、可动臂B;
46、可动臂C; 47、平衡电位计; 48、电阻器E;
49、电阻器F; 50、第二电位计 51、电阻器G;
52、电阻器H; 53、电阻器I; 54、电阻器J;
55、电阻器K; 56、旁路电容器  

具体实施方式

[0024] 下面将结合附图对本发明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。

[0025] 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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要
性，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。

[0026] 实施例1：

[0027] 图1为本发明中智能水表终端的结构示意图，如图1所示的智能水表终端，包括无线智能水表终端、矩阵式物联网路由器与防堵监测装置，所述无线智能水表终端安装在水
管的上端，所述无线智能水表与水管之间通过连接座相互固定连接，所述防堵监测装置安
装在水管的两侧，一个所述无线智能水表终端与多个矩阵式物联网路由器建立通信，所述
无线智能水表终端包括有水表控制器、水表无线电收发模块、水表时钟芯片、采集单元、水
表显示器和水表电源模块，所述防堵监测装置与防堵监测模块之间通过线路连接，所述防
堵监测模块、水表无线电收发模块、水表时钟芯片、采集单元、水表显示器和水表电源模块
均通过线路与水表控制器电性连接，水表无线电收发模块与矩阵式物联网路由器建立通
信，水表时钟芯片的型号为：PCF8563，采集单元包括压力和流量传感器，在每块无线智能水
表终端上安装有流量传感器，流量传感器用于对无线智能水表终端的流量进行计量，压力
传感器对无线智能水表终端内的压力进行监测，采集单元将每块无线智能水表终端的流量
信息传给水表控制器，再通过水表无线电收发模块传给矩阵式物联网路由器上传至水务公
司云端，水表无线电收发模块采用BLE/Sub 1G通讯方式与矩阵式物联网路由器连接在一
起，无线智能水表终端通过内置传感器计量无线智能水表终端的数据，当计量值达到传输
设定值之后，无线智能水表终端通过无线电方式将数据发送至路由器无线电收发模块，路
由器无线电收发模块接收无线智能水表终端的数据信息，由路由器控制器进行计量并通过
路由器存储器进行存储，还由物联网传输模块按设定的传输周期将各个水表信息集中传输
到云端管理系统中。

[0028] 所述矩阵式物联网路由器包括：主控芯片、物联网传输模块、路由器时钟芯片、对外通讯接口、路由器显示器、路由器无线电收发模块、加密模块、路由器电源模块和路由器
存储器，主控芯片的型号采用bcm5357芯片、MT7628AN芯片或MT7628A芯片，物联网传输模
块、路由器时钟芯片、对外通讯接口、路由器显示器、路由器无线电收发模块、路由器电源模
块和路由器存储器均通过线路与主控芯片相连，路由器无线电收发模块与水表无线电收发
模块建立通信，物联网传输模块将信息通过运营商云端传递给水务云端，操作人员用PDA与
对外通讯接口连接实现从水务公司云端获取权限来操控矩阵式物联网路由器，本发明可以
通过路由器无线电收发模块同时接收多个无线智能水表终端上传的流量与水质数据并记
录，主控芯片控制路由器电源模块的输出通断以及与通讯模块的通信，实现与水务公司云
端数据的交互，主控芯片通过对外通讯接口和按键的检测实现人机交互功能，并在有效按
键后实时与水务公司云端交互数据。主控芯片通过路由器显示器进行信息显示功能。主控
芯片通过路由器存储器进行数据的存取功能。路由器无线电收发模块采用BLE/Sub 1G通讯
方式与无线智能水表终端连接在一起，无线智能水表终端内置传感器计量无线智能水表终
端的数据，当计量值达到传输设定值之后，无线智能水表终端将数据通过无线电方式向路
由器无线电收发模块传送，路由器无线电收发模块接收各个无线智能水表终端的数据信
息，由主控芯片进行计量并通过路由器存储器进行存储，还可由物联网传输模块按设定的
传输周期将各个无线智能水表终端的信息集中传输到水务公司云端。

[0029] 实施例2：

[0030] 图1为本发明中智能水表终端的结构示意图，图2为本发明中智能水表防堵监测装置的结构示意图，图4为本发明中光敏装置的输出相对于水中悬浮物的曲线示意图，图5为
本发明中光敏装置的输出比率曲线示意图，如图1，图2，图4与图5所示的一种矩阵式无线
NB‑IoT物联网智能水表防堵辅助监测系统，其中的水表控制器包括有MCU控制单元和水表
存储器，防堵监测模块、水表无线电收发模块、水表时钟芯片、采集单元、水表显示器、水表
电源模块、加密模块和水表存储器均通过线路与MCU控制单元相连，水表控制器通过采集单
元完成对单个无线智能水表终端流量数据采集和记录的工作，通过水表存储器进行数据的
存取功能，其通过水表无线电收发模块定时发送存储于水表存储器中的数据，通过水表电
源模块控制各模块供电通断来降低功耗，所述无线智能水表终端还包括：阀控模块和阀体，
阀控模块和阀体均通过线路与MCU相连，阀控模块控制阀体开闭状态。阀控模块为实现阀体
开闭的驱动模块，本申请不是为了保护阀控模块内部结构，所以不进行公开，如说明书附图
图2所示的防堵监测装置，防堵监测装置包括有发光装置与光敏装置，所述水管的外包覆有
壳体，发光装置安装在水管壳体的一侧，光敏装置安装在水管壳体的另一侧，所述壳体的内
部设置有第一观察窗与第二观察窗，第一观察窗与第二观察窗之间相互竖向平行设置，所
述发光装置设置在第一观察窗的一侧，所述发光装置包括有校准灯与工作灯，所述校准灯
设置在所述工作灯的下端，所述校准灯与工作灯的一侧设置有与所述壳体相互固定连接的
第一盖板，在第一盖板上开设有通孔，所述第一观察窗的一侧与第一盖板之间相互固定连
接，在第一盖板的一侧安装有第一电连接件，在第一电连接件上安装有第一电连接器，所述
校准灯与第一电连接件之间通过校准光引线相互连接，所述工作灯与第一电连接件之间通
过工作光引线相互连接，所述第一电连接件与校准灯、工作灯之间还设置有两条公共引线，
所述第一电连接件通过两条公共引线与所述校准灯、工作灯之间相互连接，所述光敏装置
设置在第二观察窗的一侧，所述光敏装置包括有散射光电池与透射光电池，在散射光电池
与透射光电池的一侧设置有第二盖板，在第二盖板上开设有通孔，第二盖板与所述第二观
察窗之间相互固定连接，在第二盖板的一侧安装有第二电连接件，在第二电连接件上安装
有第二电连接器，所述散射光电池与第二电连接器之间通过电池引线A相互连接，所述透射
光电池与第二电连接器之间通过电池引线B相互连接。

[0031] 其中水管的壳体为圆柱形构件，该圆柱形构件的两侧具有凸缘端，用于连接到送水的水管中，本领域技术人员应当理解，其他形状的构件也可以代替该圆柱形构件，该圆柱
形构件在其顶部设有开口，并且在该开口上方设置有带有叶片的连接座，其中叶片的平面
优选地定位成平行于流动方向，使得压力降和湍流最小化，在连接座与壳体之间设置有垫
圈，并且可以通过任何合适的方式，例如通过螺栓附接到壳体上。

[0032] 本发明在壳体的两侧分别设置有两个电连接件，两个电连接件之间的结构相同，且第一电连接件与第二电连接件之间在直径上彼此相对设置，其中的第一电连接件安装在
第一盖板的一侧，在第一盖板上开设有通孔，本发明中的第一观察窗由玻璃或塑料制成，该
第一观察窗设置在壳体内部一侧的开口中并通过水密连接密封，本发明中防堵监测装置包
括有发光装置与光敏装置，其中的发光装置包括有工作灯和校准灯，工作灯与校准灯分别
安装在第一盖板的凹口中，提供与工作灯与校准灯连接的电引线包括有校准光引线、工作
光引线与公共引线，校准光引线、工作光引线与公共引线均穿过第一盖板上的通孔并与指
示或仪表电路的第一电连接器相互连接，本发明中的光敏装置与发光装置的设置结构相
似，本发明中的光敏装置具有第二观察窗，第二观察窗同样由玻璃或塑料制成，该第二观察
窗设置在壳体内部另一侧的开口中并通过水密连接密封，光敏装置包括有透射光电池与散
射光电池，散射光电池与透射光电池均靠近设置在第二观察窗的一侧，如说明书附图2、说
明书附图4与说明书附图5所示，透射光电池与散射光电池的电导根据所接收的光而变，如
果接收到更多的光，则透射光电池与散射光电池的电导增加，透射光电池与散射光电池分
别通过安装在第二盖板盖中的凹部实现彼此屏蔽，用于透射光电池与散射光电池的引线包
括有电池引线A与电池引线B，散射光电池与第二电连接器之间通过电池引线A相互连接，所
述透射光电池与第二电连接器之间通过电池引线B相互连接，可以通过第二电连接器引出
以连接至仪表或指示电路。

[0033] 实施例3：

[0034] 图3为本发明中智能水表防堵辅助监测系统的电路结构示意图，如图3所示，该电路使用常规的运算放大器。电路的功率，在这种情况下为+10伏的直流电，桥式整流器A提供
50伏和‑10伏的电压，其输入端子连接到变压器的次级绕组，次级绕组的中心连接到参考电
位或接地点，变压器的初级绕组连接到合适的电源，在这种情况下为115伏，桥式整流器A的
输出端子连接到正母线和负母线，正母线设有滤波电容器A和电阻器A，正10伏特由齐纳二
极管或整流器A调节，其中的负母线32设有滤波电容器B和电阻器B，并且由齐纳二极管或整
流器B38调节，+ 10伏和‑10伏在所示的各个点处连接到电路，电源还为工作灯和校准灯提
供调节后的电流，该调节后的电流由桥式整流器B提供，桥式整流器B的输入端子连接至变
压器的次级绕组B，桥式整流器B连接到参考电位点或接地，桥式整流器B的另一个输出端子
通过滤波电容器C接地，并且还连接到两个PNP型晶体管Q1和Q2的集电极，晶体管Q1为光提
供电流路径，并且其发射极连接至多段开关的可动臂A,可动臂A具有七个触点，前六个触点
通过工作光引线连接到工作灯，第七个触点通过校准光引线连接到校准灯，电路的开关包
括具有可动臂B和可动臂C的其他两个部分，每个部分具有七个相关的触点，可动臂A，可动
臂B和可动臂C一起在公共轴上操作（如电路图中的虚线所示）。

[0035] 本发明中的矩阵式物联网路由器为电池供电，以NB‑IoT，LoRa等广域网方式与运营商的云端系统通讯。矩阵式物联网路由器可将多个无线智能水表终端的数据集中，并定
时发给运营商云端，大大减轻运营商的基站和云端负担，同时也减少运营费用，本发明的联
网流程为，先通过路由器电源模块通过对外通讯接口连接通讯模块进行供电，待电平稳定
后主控芯片操作通讯模块寻找基站，连接基站成功后申请NB‑IoT的网络服务，连接指定的
平台地址，连接完成后通过物联网进行矩阵式物联网路由器与水务公司云端的数据交互。

[0036] 其中晶体管Q1的基极通过电阻器C接地，并且还耦合到晶体管Q2的发射极，晶体管Q2的基极耦合通过电阻器D到‑10伏总线，并且还通过第一电位计接地，第一电位计的设置
确定晶体管Q2的基极电压，由于晶体管Q1和Q2都充当发射极跟随器，因此第一电位计的设
置确定了提供给工作灯或校准灯的电压，如说明书附图3所示，在电路的上部，平衡电位计
连接至运算放大器，运算放大器的一个输入端子接地，并且放大器的另一输入端子与散射
光电池连接，散射光电池的另一端与开关的可动臂B连接,与可动臂B相关的前五个触头连
接到‑10伏，第六和第七触头连接到分压器网络的结点，该分压器网络包括连接在‑10伏和
地之间的电阻器E与电阻器F，运算放大器的输出端子通过第二电位计耦合，该第二电位计
连接到与联动开关的可动臂C相关的第五，第六和第七触点，电压分压器包括有电阻器G、电
阻器H、电阻器I与电阻器J，与可动臂C相关的前四个触点被连接到电阻器G、电阻器H、电阻
器I与电阻器J的相邻对之间的接合点,可动臂C通过透射光电池连接到输入端子，输入电导
实际上是散射光电池的电导，从说明书附图4中可以看出，电导率随着水中的悬浮物增加而
上升，因此，为了使连接到放大器的输出的电压表保持在一定规模，通过可动臂C可以与选
定的触点啮合，在图3中，与可动臂A，可动臂B和可动臂C中的每一个相关联的触点已经用仪
表正在读取的悬浮物数值的范围进行了标记，因此，利用可动臂C以及另外两个可动臂A和
可动臂B接合最上面的触点，悬浮物的范围是从0到1。因此，反馈电压由分压器确定，该分压
器由一侧的电阻器A（10欧姆）和电阻器B的总和组成电阻器H、电阻器I、电阻器G和电位计的
电阻在另一侧,由于电阻器K与串联的其余电阻器相比非常小，因此可动臂C的反馈电压和
比率K低，在可动臂C与触点接触且悬浮物在50SS的情况下，分压器的总电阻保持与以前相
同，电阻器H、电阻器I、电阻器J与电阻器K的组合电阻总计为500欧姆，因此电阻器G、电阻器
H、电阻器I、电阻器J与电阻器K 使同一电压表可以在较宽的悬浮物范围内使用，除了前面
描述的比率外，说明书附图5还显示了在实际电路中获得的仪表读数，该实际电路是用说明
书附图3所示的值和电压范围为0至5伏的电压表构成的。因此，说明书附图3的电路实现了
散射光导率除以透射光导率的划分，并在较宽的悬浮物数值范围内提供了水中悬浮物的线
性指示，通过降低输入电压来提供最高的悬浮物数值范围，由于任何防堵监测装置会显示
出其原始校准的偏差，这些可能是由于电压变化，温度，老化，观察镜涂层或其他原因引起
的，因此必须进行定期重新校准，本发明的仪表使用代表悬浮物数值的校准孔径，开关的可
动臂A，可动臂B和可动臂C还包括校准触点，该校准触点被设置用于校准电路。可以通过将
可动臂A，可动臂B和可动臂C设置在校准位置来完成校准，这会导致校准灯亮起。散射光电
池和透射光电池都接收基本相等的光量，并且仪表显示光电池的输出比率，校准灯泡的照
明实际上模拟了一个虚拟的悬浮物条件，可以据此对装置进行校准，校准与颜色无关，可以
在浑浊液体上进行校准，调节校准电位计，以便在仪表上提供预定的读数，这种校准方法允
许从远处进行远程校准，并且简化了过程，可以在不中断流量的情况下进行校准。

[0037] 工作方式：本发明在使用时首先开启工作灯，当工作灯亮起时，叶片不允许直接透射光线，如说明书附图2中的虚线所示，工作光发出的光线到达至透射光电池处，散射光电
池从工作光接收到通过在水管内的液体中的颗粒悬浮物所散射的光，然后开启校准灯，如
说明书附图2中的虚线所示，来自校准灯的光可以到达散射光电池和透射光电池处，当水管
中的液体流过时，如说明书附图4所示，散射光电池和透射光电池可以对水中的悬浮物进行
测量，悬浮物数值与微泡中细胞的电导随水中的悬浮物而变化，散射光电池在水体悬浮物
指数10SS左右开始失去线性，逐渐变平并在悬浮物指数在200SS时达到最大值，当水中的悬
浮物指数超过200SS时，斜率反转并减小，透射光电池通过悬浮物指数10SS时具有几乎恒定
的输出，此后沿非线性曲线减，如说明书图4所示的两条曲线说明了透射光和散射光的响应
在宽的悬浮物数值范围内是非线性的，技术人员在使用时需要通过散射光电池与透射光电
池的信号并利用图表确定水的悬浮物，如果散射光电池的电导率除以透射光电池的电导
率，则可以得出在相对较宽的悬浮物数值范围内基本线性的比率，如说明书附图5显示了该
比率作为仪表读数如何随水中悬浮物变化，在说明书附图5中，可以看到该悬浮物数值比率
在1SS到100SS之间非常线性，而水的悬浮物数值在100SS到500SS之间仍然相当线性，这样
的线性关系允许在相对较宽的范围内直接读取水中的悬浮物。

[0038] 本发明中的光敏装置可以直接接收来自光源的透射光和来自流体中颗粒的散射光，从而使光敏装置发光，仅从粒子接收散射光，将光敏装置的输出作为散射光敏设备输出
与透射光敏设备输出的比率进行组合，该比率在相对较宽的悬浮物数值范围内基本上是线
性的，并且光敏装置的输出可用于在该相对较宽的范围内提供悬浮物的准确指示。如果需
要，可以通过运算放大器以电气方式提供此比率，因此无需进行任何计算或操作。

[0039] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的通技术人员应当理解：其依然
可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行
等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方
案的范围。