CN110702964A - 基于nb-iot通信技术的仪器监测装置、监测器和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于NB‑IOT通信技术的仪器监测装置、监测器和存储介质，通过设置电流互感单元、测量单元、储能单元、控制单元、及通信单元，获取监测对象流经的当前电流并进一步得到其状态信息和功耗信息。本发明安装简易，能够减少管理部门工作量以及运行成本，同时实现数据信息实时回传，保证了信息采集的安全性和稳定性。

Description

基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置、监测器和存储介质
技术领域
本发明涉及一种设备监测技术领域，特别是涉及一种基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置、监测器和存储介质。
背景技术
目前，高校、科研院所或企业中的仪器设备规模越来越多，而对于每个设备的管理和维护也都十分关心，随着信息化的普及，针对数量较多的仪器设备出现了越来越多的智能管理监测系统或平台。
但是，大多数监测系统或平台比较依赖互联网网络，如仪器设备的状态监测或数据传输都离不开网络，但是常用的网络容易出现不稳定或信号不佳的情况，容易造成数据丢失或影响正常使用，并且互联网的维护成本也比较高。
另外监测一些仪器设备还需要对其进行一定改装或组线的操作，当仪器设备数量非常多时，安装与维护的工作量都十分巨大。同时，一些监测仪器设备的检测参数所需的检测装置的功耗也十分惊人。
因此，亟需一种安装简便、低功耗、传输稳定可靠，满足海量连接需求的仪器设备监测设备。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种基于NB通信技术的行为监测系统、监测器和存储介质，用于解决现有家中监测设备运营成本较高等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置，所述装置包括：电流互感单元，用于通过非接触方式获取监测对象流经的当前电流；测量单元，与所述电流互感单元电性连接，用于依据所述当前电流测量电流值；储能单元，与所述电流互感单元电性连接，用于获取所述当前电流并进行存储，以向其他各单元供电；控制单元，与所述测量单元、及储能单元电性连接，用于获取并依据所述电流值计算对应所述监测对象的状态信息，且对外发送；通信单元，与所述控制单元电性连接，用于获取所述状态信息并发送至外部终端；所述通信单元为NB-IOT通信器。
于本发明的一实施例中，所述电流互感单元预设一定获取频率以获取所述监测对象流经的当前电流。
于本发明的一实施例中所述测量单元包括：电流传感器，用于依据所述当前电流测量电流值。
于本发明的一实施例中所述测量单元还包括：温度传感器、GPS、及示波器中任意一种或多种组合；所述温度传感器，用于检测所述监测对象的温度信息；所述GPS，用于获取所述检测对象的地理位置信息；所述示波器，用于依据所述当前电流获取对应的波形信息。
于本发明的一实施例中所述控制单元依据所述波形信息诊断监测对象电路是否发生故障。
于本发明的一实施例中所述状态信息包括：功耗信息、及状态信息；所述状态信息分为待机状态或运行状态。
于本发明的一实施例中所述控制单元依据所述电流值乘以预设电压值以得到所述监测对象当前的功耗信息；所述控制单元依据所述功耗信息得到所述监测对象当前的状态信息。
于本发明的一实施例中所述通信单元还包括：NFC通信器，用于获取所述监测对象的属性信息。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种监测器，包括：如上述所述的基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述的基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置。
如上所述，本发明提供的一种基于NB通信技术的行为监测系统、监测器和存储介质。达到了以下有益效果：
安装简易，减少管理部门工作量以及运行成本，同时能够实现数据信息实时回传，保证了信息采集的安全性和稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置的结构示意图。
元件标号说明
100 基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置
101 电流互感单元
102 测量单元
103 储能单元
104 控制单元
105 通信单元
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，展示本发明实施例中的一种基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置的结构示意图。所述基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置100包括：电流互感单元101、测量单元102、储能单元103、控制单元104、及通信单元105。
于本发明的一实施例中，所述电流互感单元101，用于通过非接触方式获取监测对象流经的当前电流。
于本实施例中，所述电流互感单元101优选为电流互感器。
所述电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成，它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中。因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量。
于本实施例中，所述电流互感单元101基于霍尔效应原理，非接触式测量电流，精准度高，不影响被测电路能量，对仪器安全性没有影响。因此，本发明所述装置采用电流互感单元101大大简化了对于规模量较大的仪器群的安装或维护的工作量。
所述电流互感单元101通过非接触方式获取监测对象流经的当前电流。一方面，通过检测所获取的当前电流可以分析出监测对象的一些状态信息(如功耗情况)。另一方面，还可将所获取的当前电流进行存储，以作为电源供本装置其他各单元使用。
于本发明的一实施例中，所述电流互感单元101预设一定获取频率以获取所述监测对象流经的当前电流。
于本实施例中，实时获取每一时刻监测对象的当前电流，会增加能量的消耗。鉴于此，本发明可通过预设获取周期对监测对象的当前电流进行采集，使其在满足监测需求的基础上降低功耗。
举例来说，预设频率可以是每1分钟对监测对象的当前电流进行一次采集，每次采集时刻为10秒等。
于本发明的一实施例中，所述测量单元102，与所述电流互感单元101电性连接，用于依据所述当前电流测量电流值。
于本实施例中，所述电流互感单元101获取对应监测对象的当前电流后，对当前电流进行测量以获得对应的电流值。
于本发明的一实施例中，所述测量单元102包括：电流传感器，用于依据所述当前电流测量电流值。
于本实施例中，所述电流传感器可以是的检测电流装置，如电流表。
于本发明的一实施例中，所述测量单元102还包括：温度传感器、GPS、及示波器中任意一种或多种组合。
于本发明的一实施例中，所述温度传感器，用于检测所述监测对象的温度信息。
于本实施例中，通过所述温度传感器可检测所述监测对象的温度信息，更具体的可以检测所述监测对象的电路部分的温度信息，以在温度异常时及时被监测到。
于本发明的一实施例中，所述GPS，用于获取所述检测对象的地理位置信息。
于本实施例中，通过所述GPS的定位功能，当监测对象数量规模较大且分布较广时，便于准确定位每一台监测对象。可以另外，还可以在检测对象被盗或被转移后及时了解被盗后位置。
于本发明的一实施例中，所述示波器，用于依据所述当前电流获取对应的波形信息。
于本发明的一实施例中，所述控制单元104依据所述波形信息诊断监测对象电路是否发生故障。
于本实施例中，通过所述示波器分析获取的当前电流的波形信息，如纹波或谐波，据以进一步分析对应监测对象当前电路中是否发生电路故障。
于本发明的一实施例中，所述储能单元103，与所述电流互感单元101电性连接，用于获取所述当前电流并进行存储，以向其他各单元供电。
于本发明的一实施例中，所述控制单元104，与所述测量单元102、及储能单元103电性连接，用于获取并依据所述电流值计算对应所述监测对象的状态信息，且对外发送。
于本发明的一实施例中，所述状态信息包括：功耗信息、及状态信息；所述状态信息分为待机状态或运行状态。
于本实施例中，由于之前对监测对象采用预设一定获取频率来获取所述监测对象的当前电流，并进一步所得到的离散的电流值。依据所述获取频率可以补偿出完整线性的电流值，即可以获取状态信息相对完整的功耗信息或状态信息。
于本发明的一实施例中，所述控制单元104依据所述电流值乘以预设电压值以得到所述监测对象当前的功耗信息；所述控制单元104依据所述功耗信息得到所述监测对象当前的状态信息。
于本实施例中，依据所获取的电流值，乘以预设电压值，如一般用电电压220v，以得到所述监测对象当前的功耗信息。
举例来说，当前功耗较低时，则可判断监测对象当前处于待机状态，当前功耗较大时，且一般远大于待机状态时的功耗，则可判断监测对象当前处于运行状态。
需要说明的是，现有仪器监测设备通常采用获取仪器设备联网状态来判断设备状态，这种方式在联网状态不佳或故障时则失去效果，与本发明所述监测装置监测仪器的状态相比，本发明的方式更加简便且稳定性高。
于本实施例中，所述控制单元104可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
于本发明的一实施例中，所述通信单元105，与所述控制单元104电性连接，用于获取所述状态信息并发送至外部终端；所述通信单元105为NB-IOT通信器。
所述NB-IOT通信是基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)的通信技术。
其具有四大特点：一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；二是具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本，单个接连模块不超过5美元。
因此，在无需传送较大宽带数据的网络环境下，NB通信方式所需的通信费用远低于如4G、GSM、及GPRS的通信费用，且相比于其他通信方式功耗更低、稳定性更高、传输速度更快。
于本发明的一实施例中，所述通信单元105还包括：NFC通信器，用于获取所述监测对象的属性信息。
NFC通信为近场通信，通过所述NFC通信器获取到监测对象的属性信息，如仪器编号、仪器名称等，以方便管理。另外，当监测对象更换位置，或更换新的监测对象，通过所述NFC通信器能够快速简便的获取属性信息或传输属性信息。
需要说明的是，应理解以上装置的各个单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分单元通过处理元件调用软件的形式实现，部分单元通过硬件的形式实现。
例如，控制单元104可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上控制单元104的功能。其它单元的实现与之类似。此外这些单元全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个单元可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些单元可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个单元通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些单元可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
于本发明的一实施例中，本发明还提供一种监测器的场景示意图。所述监测器200包括：如图1所述的基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置。
所述监测器通过固定连接于所述监测对象外上，或设置于所述监测对象附件，以对所述监测对象进行监测。
于本发明的一实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如图1所述的基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置。
所述计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述系统及各单元功能的实施例可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述系统及各单元功能的实施例；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置，其特征在于，所述装置包括：
电流互感单元，用于通过非接触方式获取监测对象流经的当前电流；
测量单元，与所述电流互感单元电性连接，用于依据所述当前电流测量电流值；
储能单元，与所述电流互感单元电性连接，用于获取所述当前电流并进行存储，以向其他各单元供电；
控制单元，与所述测量单元、及储能单元电性连接，用于获取并依据所述电流值计算对应所述监测对象的状态信息，且对外发送；
通信单元，与所述控制单元电性连接，用于获取所述状态信息并发送至外部终端；所述通信单元为NB-IOT通信器。
2.根据权利要求1所述的基于NB通信技术的行为监测系统，其特征在于，所述电流互感单元预预设一定获取频率以获取所述监测对象流经的当前电流。
3.根据权利要求1所述的基于NB通信技术的行为监测系统，其特征在于，所述测量单元包括：电流传感器，用于依据所述当前电流测量电流值。
4.根据权利要求1所述的基于NB通信技术的行为监测系统，其特征在于，所述测量单元还包括：温度传感器、GPS、及示波器中任意一种或多种组合；
所述温度传感器，用于检测所述监测对象的温度信息；
所述GPS，用于获取所述检测对象的地理位置信息；
所述示波器，用于依据所述当前电流获取对应的波形信息。
5.根据权利要求4所述的基于NB通信技术的行为监测系统，其特征在于，所述控制单元依据所述波形信息诊断监测对象电路是否发生故障。
6.根据权利要求1所述的基于NB通信技术的行为监测系统，其特征在于，所述状态信息包括：功耗信息、及状态信息；所述状态信息分为待机状态或运行状态。
7.根据权利要求6所述的基于NB通信技术的行为监测系统，其特征在于，所述控制单元依据所述电流值乘以预设电压值以得到所述监测对象当前的功耗信息；所述控制单元依据所述功耗信息得到所述监测对象当前的状态信息。
8.根据权利要求1所述的基于NB通信技术的行为监测系统，其特征在于，所述通信单元还包括：NFC通信器，用于获取所述监测对象的属性信息。
9.一种监测器，其特征在于，包括：如权利要求1至8中任意一项所述的基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的基于NB-IOT通信技术的仪器监测装置。
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