CN110635567A - 基于nb-iot的电能监控插座系统 - Google Patents

基于nb-iot的电能监控插座系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于NB‑IOT的电能监控插座系统，其包括核心处理器、用电计量单元、定位授时单元、NB‑IOT收发单元、存储单元和系统供电单元；所述用电计量单元与核心处理器连接，用电计量单元输入端接入被监测插座的供电线路，实现对负载的用电参数监测；所述定位授时单元与核心处理器连接，提供定位、授时信息；所述NB‑IOT收发单元与核心处理器连接，用于无线数据信息传输，所述系统供电单元用于为核心处理器和各模块供电。本系统采用NB‑IOT无线通讯方式，同时完成能耗数据的监测、电源的通断控制、用电器的定位功能，为终端电能互联网的建立奠定基础。

Description

基于NB-IOT的电能监控插座系统
技术领域
本发明专利属于电子信息技术领域，具体涉及一种基于NB-IOT的电能监控插座系统。
背景技术
当下，强调“用户侧”电能监控与管理越来越受到社会、政府的重视。但电能高效监、管关键技术及产品仍是一片蓝海。将物联网、互联网技术与智能电网深度融合，建立广泛的用电信息感知网络，是构建能源互联网服务平台，改善电能配置方式，提高电能利用效率，增强电网综合服务能力的基础。因此利用NB-IOT电能监控插座组建终端电能互联网，实现安全用电、节能减排，符合国家发展战略，社会效益显著，市场前景广阔。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，本系统采用NB-IOT无线通讯方式，同时完成能耗数据的监测、电源的通断控制、用电器的定位功能，为终端电能互联网的建立奠定基础。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，包括核心处理器、用电计量单元、定位授时单元、NB-IOT收发单元、存储单元和系统供电单元；
所述用电计量单元与核心处理器连接，用电计量单元输入端接入被监测插座的供电线路，实现对负载的用电参数监测；
所述定位授时单元与核心处理器连接，提供定位、授时信息；
所述NB-IOT收发单元与核心处理器连接，用于无线数据信息传输。
所述存储单元与核心处理器连接；
所述系统供电单元用于为核心处理器和各模块供电，其包括交直流转换模块和稳压模块，交直流转换模块的输入端连接插座的供电线路(AC220)，将AC220转换为直流，交直流转换模块的直流输出端再经过稳压模块，转变为系统所需的稳定直流电压。
在上述技术方案中，所述核心处理器型号为STM32F107VCT6。
在上述技术方案中，所述用电计量单元采用单相多功能电计量芯片RN8209C，其通过SPI接口与核心处理器连接。
在上述技术方案中，所述定位授时单元采用AT6558，其通过UART接口与核心处理器连接。
在上述技术方案中，所述NB-IOT收发单元采用SN12，其通过UART接口与核心处理器连接。
在上述技术方案中，所述存储单元采用AT24C256芯片，其通过I2C与核心处理器连接。
在上述技术方案中，所述系统供电单元采用尼博星的AC–DC模块电源，型号为NE02-A05-1H。
在上述技术方案中，所述基于NB-IOT的电能监控插座系统还包括插座供电通断控制单元。进一步的，所述插座供电通断控制单元包括一继电器，该继电器的常闭触点接在插座的主供电线路上，核心处理器通过继电器驱动模块连接该继电器，实现对继电器的控制，继电器得电时，其常闭触点断开，则插座的主供电线路断路，不对负载供电。
本发明的优点和有益效果为：
本系统采用ARM平台，核心处理器为STM32F107VCT6，控制电计量芯片RN8209C、NB-IOT收发单元SN12、GNSS SOC单芯片AT6558、AT24C256存储芯片等，实现了电能监测数据的采集、定位信息的获取、暂时存储、电源通断、NB-IOT数据发送等功能。特点在于监测过程中即包含功率、电流、电压等能耗数据，还提供位置和时间信息。本发明将电能使用的实时监测与控制有效结合，采用NB-IOT这种高效、可靠的无线通信方式。
本发明的基于NB-IOT的电能监控插座适用于企业、居家、工厂、学校等多种商业、民用、工业的场合，本系统采用NB-IOT无线通讯方式，同时完成能耗数据的监测、电源的通断控制、用电器的定位功能，为终端电能互联网的建立奠定基础。
附图说明
图1是本发明实施例一的系统结构示意图。
图2是RN8209C的具体连接线路图。
图3是本发明实施例三的系统结构示意图。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
参见附图，一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，包括核心处理器(MCU)、用电计量单元、定位授时单元、NB-IOT收发单元、存储单元和系统供电单元。
所述核心处理器型号为STM32F107VCT6。
所述用电计量单元采用单相多功能电计量芯片RN8209C，其通过SPI接口与STM32F107VCT6进行通信，另一端接入被监测插座的供电线路，实现对负载的用电参数监测，所监测到的电压、电流、功率、电能、频率等参数由STM32F107VCT6向RN8209C内部寄存器进行读取。RN8209C的具体连接线路图参见附图2。
所述定位授时单元采用AT6558，其通过UART接口与STM32F107VCT6进行通信，AT6558内置FLASH，TTL电平输出，9600波特率，1HZ输出，按照NMEA0183的协议输出数据。AT6558支持北斗GPS双模定位，能够同时接收六个卫星导航系统的GNSS信号，并且实现联合定位、导航与授时。
所述NB-IOT收发单元采用SN12，其通过UART接口与STM32F107VCT6进行通信，STM32F107VCT6将RN8209C监测到的电能数据和AT6558提供的位置和授时信息进行整理并通过UART向SN12发送数据。SN12收到以上数据后再通过NB-IOT基站传送至云平台，其通信采用UDP网络协议，工作频段可采用Band 5电信850MHz或采用Band8移动、联通900MHz。
所述存储单元采用AT24C256芯片，其通过I2C与STM32F107VCT6进行读、写。STM32F107VCT6将RN8209C监测到的电能数据和AT6558提供的位置和授时信息进行整合，在送SN12进行NB-IOT发送前，先写入AT24C256进行数据暂存；当SN12将数据发送成功，STM32F107VCT6清除AT24C256已发送过的数据。
所述系统供电单元用于为核心处理器和各模块供电，其包括交直流转换模块和稳压模块，交直流转换模块的输入端连接插座的供电线路(AC220)，将AC220转换为直流，交直流转换模块的直流输出端再经过稳压模块，转变为稳定的5V/3.3V电压，为核心处理器和各模块供电。
实施例二
本实施例中，所述系统供电单元采用尼博星的AC–DC模块电源，其型号为NE02-A05-1H，其具有AC85～264V宽电压输入，高功率、5V稳压输出。
实施例三
参见附图3，在实施例一的基础上，进一步的，所述基于NB-IOT的电能监控插座系统还包括插座供电通断控制单元。
所述插座供电通断控制单元包括一继电器，该继电器的常闭触点接在插座的主供电线路上，核心处理器通过继电器驱动模块连接该继电器，实现对继电器的控制，继电器得电时，其常闭触点断开，则插座的主供电线路断路，不对负载供电。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：包括核心处理器、用电计量单元、定位授时单元、NB-IOT收发单元、存储单元和系统供电单元；
所述用电计量单元与核心处理器连接，用电计量单元输入端接入被监测插座的供电线路，实现对负载的用电参数监测；
所述定位授时单元与核心处理器连接，提供定位、授时信息；
所述NB-IOT收发单元与核心处理器连接，用于无线数据信息传输。
所述存储单元与核心处理器连接；
所述系统供电单元用于为核心处理器和各模块供电，其包括交直流转换模块和稳压模块，交直流转换模块的输入端连接插座的供电线路，将AC220转换为直流，交直流转换模块的直流输出端再经过稳压模块，转变为系统所需的稳定直流电压。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：所述核心处理器型号为STM32F107VCT6。
3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：所述用电计量单元采用单相多功能电计量芯片RN8209C，其通过SPI接口与核心处理器连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：所述定位授时单元采用AT6558，其通过UART接口与核心处理器连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：所述NB-IOT收发单元采用SN12，其通过UART接口与核心处理器连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：SN12通过UART接口与核心处理器连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：所述存储单元采用AT24C256芯片，其通过I2C与核心处理器连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：所述系统供电单元采用尼博星的AC–DC模块电源，型号为NE02-A05-1H。
9.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：所述基于NB-IOT的电能监控插座系统还包括插座供电通断控制单元。
10.根据权利要求9所述的一种基于NB-IOT的电能监控插座系统，其特征在于：所述插座供电通断控制单元包括一继电器，该继电器的常闭触点接在插座的主供电线路上，核心处理器通过继电器驱动模块连接该继电器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11039494B2 (en) * 2019-08-12 2021-06-15 T-Mobile Usa, Inc. Base station sleeping cell recovery

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