CN112636215A - 一种物联网交通电箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种物联网交通电箱，电箱内部设有电路板、电源模块、风扇和摄像头；所述电路板包括：电源管理模块，MCU处理器，直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB‑IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，摄像头接口以及风扇接口；所述风扇通过风扇接口与MCU处理器连接；所述电箱箱门上设有箱门行程开关；所述摄像头接口连接摄像头；所述MCU处理器与后台服务器通信。

Description

一种物联网交通电箱
技术领域
本发明涉及一种物联网交通电箱，属于物联网电箱技术领域。
背景技术
随着信息高速发展，城市人流量不断增大，治安环境形式日趋复杂，以往常规的监测防护工具传统监控箱，已经无法满足行业需求。
传统监控箱存在如下问题：
布线杂乱，前期安装难度大。传统监控箱大多由各零散产品、设备拼凑组装而成，布线散乱。且在前期安装时，除去电信运营商及电力公司的光纤电缆，其他功能部件大多由各厂家提供，内部连接调试需花费大量时间。
智能化程度低，各设备互联程度低。传统监控箱对于防雷，电源，箱门开启，温湿度等模块没有实时监控功能，无法反馈前端设备状态，容易降低设备安全性能，造成设备不必要的故障损坏。
故障定位难，检测效率低。当设备出现故障时，传统监控箱无法采集分析异常数据流和及时获取前端数据设备，使得运维人员难以判断故障来源，导致其出勤次数增多且检测效率降低。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种物联网交通电箱，基于当今智慧交通要求提出的，通过UCOSIII操作系统强大的多任务处理能力，实现端系统的电源控制和信息的实时处理；通过NB-IOT模块和网口实现管系统，可以适应多种环境信息的云端传输，用户可以通过电脑，手机上云端方便的监测控制端系统。
技术方案：一种物联网交通电箱，电箱内部设有电路板、电源模块、风扇和摄像头；所述电路板包括：电源管理模块，MCU处理器，直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，摄像头接口以及风扇接口；所述风扇通过风扇接口与MCU处理器连接；所述电箱箱门上设有箱门行程开关；所述摄像头接口连接安装在箱门后方的摄像头；所述MCU处理器与后台服务器通信。
所述电源模块包括220V交流输入交流漏电保护器，220V交流转24V交流变压器，220V交流转12V直流电源，12V备用电池；220V交流漏电保护器作为电箱漏电保护，外部220V交流经过漏电保护后，接入转24V交流变压器和转12直流电源，分别输出24V交流电和12V直流电；其中220V交流和24V交流经过电路板的继电器通断控制和电流互感器的电流值测量后，接到电箱面板上作为外部设备的供电；12V直流接入电路板，一方面作为电路板工作电源，连接电路板的电源管理模块，一方面经过电路板的通断电路和直流电流检测电路输出到电路板的接插件上，方便作为外部设备的直流供电；12V备用电池作为电路板的备用电源，当220V断电时，可以使电路板能正常工作。所述电源模块输出的12V直流和备用电池12V直流通过电源管理模块分别为MCU处理器、风扇、温湿度传感器和摄像头供电；
所述电源管理模块分别与电源模块12V输出和备用电池连接，用于电源的切换、电源电压的变换和电箱的重启；
所述MCU处理器分别连接直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇接口，箱门行程开关，以及摄像头接口；MCU处理器用于接收直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇，箱门行程开关，以及摄像头的输入信号，并将接收到的输入信息通过网口模块发送给后台服务器，同时向直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇，箱门行程开关，以及摄像头发送控制信号。
所述MCU处理器为STM32F407ZET6主控芯片，在芯片上进行嵌入式开发，运行UCOSIII系统，对整个电箱中的模块进行控制和数据传输。
所述GPS模块上电将定位信息发送给MCU处理器。
所述NB-IOT模块是采用WH-NB73-BA模块，通过TTL串口跟MCU处理器进行AT指令通信。
所述摄像头通过OV2640接口与MCU处理器连接。
所述温湿度传感器采用SHT30芯片，将采集到的温湿度数据发送给MCU处理器。
所述网口模块包括RS232模块、RS485模块和100M网模块；所述RS232模块是采用SP3232进行电压转换，将MCU串口逻辑信号TTL电平转换成RS232电平，输出到接插件，适应相应的外设接口与之对接；所述RS485模块采用SP3485进行电压转换，将TTL电平转换成485差分电平信号，输出到接插件，适应相应的外设接口与之对接；所述100M网模块是LAN8720A的PHY芯片。
所述模拟输入ADC检测模块检测外部设备连接输入模拟量，给MCU处理器进行ADC采样，模拟输入ADC检测模块包括2路模拟量检测电路，一路为电流量检测，一路为电压量检测；
其中电流量检测，外部TA输入电流I，经过ACS712霍尔电流检测芯片，到地，电路板和外部设备共地，形成回路；ACS712将电流信号转换为电压信号，并通过两个电阻分压，输出到MCU处理器的ADC功能管脚进行模拟量检测；
另一路电压检测，直接通过电阻对外部设备的电压模拟量信号TV进行分压，输出到MCU处理器的ADC功能管脚进行采样检测。
所述箱门行程开关安装在箱门上，并将箱门行程开关的通断信号传递给MCU处理器。
所述电源管理模块可以完成以下功能：12V开关电源(即电源模块220V转12V直流输出)和备用电源的切换，电压变换，电路板(设备)重启。其中开关电源和备用电源的切换，通过一个PMOS管对开关电源和备用蓄电池进行切换，+12BAT备用电源电压，+12表示开关电源的供电电压，当开关电源断电时，此时PMOS管的VGS＝-V+12BAT*(1/3)，PMOS管导通，由备用电源进行供电，即VCC12VIN＝+12BAT，当开关电源上电时，则此时VG＝VS＝12V，则VGS＝0，PMOS管截止，由开关电源进行供电，即VCC12VIN＝+12。
电源管理模块中的电路板重启是指，当MCU处理器发出重启信号时，电路板的供电断开，然后断开之后自动上电。CU控制信号为高电平，则三极管导通，继电器中线圈有电流流过，则产生磁场，使得继电器中的开关断开，断开之后，电路板失电，继电器为常闭类型，失电后回到初始状态，电路板上电。呈现重启效果。
所述交流电源监控模块串联在交流回路中，交流电源监控模块包括继电器和电流互感器。交流电源监控模块通过继电器进行交流电的通断控制，并通过三极管实现MCU处理器的3.3V管脚电压控制和5V的继电器控制，当MCU控制信号为高电平，则三极管导通，继电器的控制管脚接地，则继电器的控制侧导通，即继电器的线圈上有电流流过，则产生磁场，这时继电器开关闭合，此时切换指示灯的二极管灯也导通，则灯亮；当MCU控制信号为低电平，即电平为0，那么三极管截止，继电器控制侧没有电流，那么继电器开关断开。电流检测通过电流互感器完成。此电流互感器的变比为2000:1。所控220V和24V交流电电流为I(额定为2A)。那么电流互感器的副端电流为I副(额定为1mA)，则通过与互感器T2并联的采样电阻R10将电流转换成电压信号，U＝I副*R10，MCU的ADC功能管脚检测的信号即为此电压信号U。
MCU STM32F407具有12位ADC采样能力，对输入的电压信号U＝I副*R进行ADC采样，将一个采样周期内的电压信号值进行相加，除以采样周期的采样个数，并进行平方根，计算有效值，即均平方。
Figure BDA0002859284160000031
上式中的N为采样点个数，vi为个采样点的电压值。
MCU得到电压值后，根据U＝I副*R，可以求出I副，即电流互感器副边的电流，再根据电流互感器的变比是2000:1，可以得出交流电路回路中回路电流I为2000*I副。
直流电源监控模块在与外部负载连接的直流回路中；电路板为外部负载提供直流电源，直流电源监控模块和外部负载串联，共地。直流电源监控模块完成两个功能：根据MCU指令控制直流输出通断，实现对直流回路中的电流检测。
直流电源监控模块中通过IRF7324控制输出直流通断功能，通过PMOS管IRF7324进行控制，其中IRF7324集成了两个PMOS。
直流电源监控模块的电流检测是通过霍尔电流检测芯片ACS712实现。
风扇用于散热，风扇控制电路与直流电的控制相同。通过PMOS，控制风扇供电通断。当NPN三极管在MCU控制信号为高电平时导通后，发射极和集电极相当于短路，则PMOS的VGS＝-R5/(R3+R5)*12V，通过改变R5和R3的值，使得VGS＝-4.5V左右，则PMOS管导通，则风扇得到12V供电，从而转动。当MCU控制电压为低电平即为0V时，则VGS＝0，则PMOS不导通，则风扇断电。这样就控制了风扇的开启和停止。
MCU对风扇的监测是对风扇转速的监测。所采用的风扇是三线风扇，转速信号为开漏信号，所以在电路上箭头3加3.3V上拉(由R4和R44两个电阻分压得到3.3V)，可以直接通过MCU对信号的频率监测得到转速信息；MCU对风扇转速的控制是通过控制PMOS的通断，形成一定占空比，从而调节转速。MCU根据温室传感器采集的温湿度数据与设定值直接的关系，发出风扇转速和开启和停止的控制信号。
交通电箱基于UCOSIII嵌入式实时操作系统实现智能交通电箱系统，是指由MCU芯片STM32F407运行UCOS系统，控制各个模块完成各自功能，UCOSIII作为嵌入式实时操作系统将各个模块的功能响应作为相应的任务，分成不同优先级，进行切换。其中主要任务是MQTT任务，将数据以JSON格式通过MQTT协议在后台MQTT服务器与电箱之间进行传输。其任务流程为：设备初始化，GPS获取，注册，结果查询，连接MQTT，上传，接收指令。
设备初始化，电箱直接用网线连接施工人员的电脑，此时程序在进行动态寻址失败时(只有连接路由后，DHCP才会成功)启用静态地址192.168.1.102(此地址根据具体情况修改)，程序跳转到web service即网页服务器功能，施工人员电脑作为web的客户端，通过浏览器访问电箱初始化界面，输入与电箱各个电源输出口连接的设备，以及其功率。电箱将其输入的信息整理为json格式，然后保存到flash的A1地址中。当UCOSIII启动检测到此flash中有内容，则上述静态地址网络连接任务被挂起。
GPS获取，程序等待GPS数据可用。电路板上的GPS模块上电即开始搜索卫星定位，程序等待GPS数据形成完整的NMEA-0183协议格式后将位置经纬度信息存储下来。
注册，即电箱上传电箱设备ID和GPS信息给服务器，服务器根据其设备信息生成相应的编号。将此编号存放到flash的A2地址中。
结果查询，即电箱获得编号后，发出附带编号的查询指令给服务器，服务器生成密码，电箱即可获得MQTT连接密码。程序将此密码存放到flash的A3地址。
连接MQTT服务，电箱通过编号和密码，登入MQTT服务器，在注册之前会检索A2是否有数据，如果有则说明该机箱已经进行过注册无需再次注册，则直接读出A2和A3数据(编号和密码)，登陆MQTT服务器。
成功连接MQTT服务器后，电箱定时向MQTT服务器上传电箱状态，在第一次上报时，读取A1 flash地址中的内容，将电箱初始化的信息进行上报，之后的上报内容主要包括：温度，湿度，各个电源输出口的实时电流大小，功率，以及模拟输入口的采样值。这些内容上报间隔时间为10s。
当电源输出口的功率大于初始化时输入信息中的功率(过载)，电箱的MCU即自动断开相应的输出通道，并将事件上报给服务器。
接收指令，后台系统对指定的TOPIC发送信息，电箱的MCU作为其中一个客户端，订阅特定的TOPIC，从而能够接收到服务端向该主题(TOPIC)发送的内容，根据MQTT协议和JSON格式进行解析，做出相应的动作。其内容包括：设备复位，设备重启，切换工作模式，开关操作。
设备复位，就是对电箱的MCU发出软复位指令。
设备重启，当电箱MCU接收到该指令，就会断开12V供电处的继电器，此继电器为常闭。继电器断开后，设备断电，继电器又自动闭合，设备上电。从而达到设备重启的效果。
切换工作模式。电箱的工作模式分正常工作模式和检修模式。电箱门意外打开，门边上的行程开关就会导通，从而给MCU门打开的信号。当在正常工作模式时，这个门开启信号为异常信号，此信号作为UCOSIII的一个中断，中断程序的内容包括：启动警报灯，摄像头拍照，并将拍照图像数据先放到sram的指定地址。跳出中断后，MQTT进程中将图像数据发送给后台，并向后台发出事件警告。如果是检修模式，上述动作就不会发生。
开关操作，后台通过该指令可以指定某个通道的通断，从而可以远程控制电箱。
电箱相对于服务器后端是客户端，电箱向服务器后端发送电箱中电流，温湿度等信息，多个电箱作为多个客户端将信息发送到一个服务器的消息队列中，服务端对消息队列的信息进行分类处理。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的物联网交通电箱，具有如下优点：
高度集成，模块化设计。智能监控箱使用一体化、模块化设计，安装换件方便、养护简单，有效降低运维费用。在性能扩展、产品维修以及设备稳定运行方面，具有极大优势。
数据采集及远程控制、实时监测。远端设备控制，可减少大量现场运维工作，并支持远程交流，报警告警等功能。当箱门遇到非法开启的情况时，能及时向后台反馈前端设备侵入的信息，如拍照，进一步加强了监控箱的安全性。
软件管理平台助力、运维便捷。智能监控箱管理平台，集成了电源管理、网络交换机管理、机箱环境管理等功能，可基本准确提供故障来源，保障系统安全可靠运行。
附图说明
图1是本发明实施例的模块框图；
图2是本发明实施例的摄像头接口原理图；
图3是外部设备电流模拟量输入检测接口模块的原理图；
图4是外部设备电压模拟量输入检测接口模块的原理图；
图5是电路板电源重启原理图；
图6是交流电源监控模块电流流动示意图；
图7是交流电源监控模块电路原理图；
图8是直流电源监控模块示意图；
图9是直流电源监控中控制直流通断原理图；
图10是直流监控模块直流电流检测原理图；
图11是ACS712连接示意图；
图12是风扇控制模块电路原理图；
图13是程序连接MQTT服务器的流程图；
图14是电箱输出电源示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1和图14所示，物联网交通电箱，电箱内部设有电路板、电源模块、风扇和摄像头；所述电源模块包括220V交流输入交流漏电保护器，220V交流转24V交流变压器，220V交流转12V直流电源，12V备用电池；220V交流漏电保护器作为电箱漏电保护，外部220V交流经过漏电保护后，接入转24V交流变压器和转12直流电源，分别输出24V交流电和12V直流电；其中220V交流和24V交流经过电路板的继电器通断控制和电流互感器的电流值测量后，接到电箱面板上作为外部设备的供电；12V直流接入电路板，一方面作为电路板工作电源，连接电路板的电源管理模块，一方面经过电路板的通断电路和直流电流检测电路输出到电路板的接插件上，方便作为外部设备的直流供电；12V备用电池作为电路板的备用电源，当220V断电时，可以使电路板能正常工作。电路板包括：电源管理模块，MCU处理器，直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，摄像头接口以及风扇接口；风扇通过风扇接口与MCU处理器连接；电箱箱门上设有箱门行程开关；摄像头接口连接安装在箱门后方的摄像头，摄像头用于拍摄箱门打开或者关闭的状态，在摄箱门打开的状态下，能拍摄到打开者。
物联网交通电箱与后台服务器的传输是基于MQTT协议进行。
电源模块的12V直流输出和备用电源12V直流通过电源管理模块分别为MCU处理器、风扇、温湿度传感器和摄像头供电；电源管理模块用于电源的切换、电源电压的变换和电箱的重启；MCU处理器分别连接直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇接口，箱门行程开关，以及摄像头接口；用于接收直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇，箱门行程开关，以及摄像头的输入信号，并将接收到的输入信息通过网口模块发送给后台服务器，同时向直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇，箱门行程开关，以及摄像头发送控制信号。
MCU处理器为STM32F407ZET6主控芯片，在芯片上进行嵌入式开发，运行UCOSIII系统，对整个电箱中的模块进行控制和数据传输。STM32F407ZET6与电箱中直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇接口，箱门行程开关，以及摄像头接口的管脚具体连接见表1。
表1
Figure BDA0002859284160000071
Figure BDA0002859284160000081
Figure BDA0002859284160000091
GPS模块采用中科微模块，MCU处理器通过串口(TTL)与其进行通信，上电后GPS模块会自动定位，并将定位信息按照NMEA-0183协议格式通过串口发送给MCU处理器。
NB-IOT模块是采用WH-NB73-BA模块，通过TTL串口跟MCU处理器进行AT指令通信。
摄像头通过OV2640接口(摄像头接口)与MCU处理器连接，MCU处理器有专用的DCMI高速接口，通过OV2640接口与摄像头进行低延迟的图像传输，具体如图2中DCMI连接MCU处理器，摄像头插到图中接插件上。
温湿度传感器采用SHT30芯片，通过IIC跟MCU处理器通信，SHT30上电后可自动测量周围环境的温度湿度，MCU处理器通过IIC读取SHT30中的寄存器内容得到温湿度数据，根据温湿度数据与设定值的大小关系，通过风扇接口向风扇发送控制信号，控制风扇的工作状态。
网口模块包括RS232模块、RS485模块和100M网模块；RS232模块是采用SP3232进行电压转换，将MCU串口逻辑信号TTL电平转换成RS232电平，输出到接插件，适应相应的外设接口与之对接。
RS485模块采用SP3485进行电压转换，将TTL电平转换成485差分电平信号，输出到接插件，适应相应的外设接口与之对接。
100M网模块是LAN8720A的PHY芯片。STM32F407ZET6是自带硬件MAC的，所以只需要外部PHY芯片。MCU STM32F407ZET6与LAN8720A是采用RMII连接，可实现百兆带宽。
模拟输入ADC检测模块，主要功能为检测外部设备连接输入模拟量，给MCU进行ADC采样，如图1中的2组模拟量ADC信号，包括2路模拟量检测，一路为电流量检测，一路为电压量检测。
其中电流量检测，如图3所示，外部TA输入电流I，经过ACS712霍尔电流检测芯片，到地，电路板和外部设备共地，形成回路。ACS712将电流信号转换为电压信号，在图3中VIOUT输出，并有电阻R40和R41进行分压，输出AD_IN1到MCU的ADC功能管脚进行模拟量检测。此处分压是因为ACS712在IP+和IP-之间没有电流时，VIOUT输出为VCC5V*(1/2)＝2.5V，而MCU的ADC功能采样电压范围为0-3.3V，这样实际能够测量的范围只有3.3-2.5＝0.8V，显然范围太小了，所以进行分压，这样实际测量的范围增加为3.3-2.5*(1/2)＝2.05V。可以通过改变R40和R41的阻值比值，改变实际测量的范围。
另一路电压检测，如图4，直接通过电阻对外部设备的电压模拟量信号TV进行分压，输出AD_IN2到MCU的ADC功能管脚进行采样检测。
箱门开关检测，具体是指MCU检测来自箱门处安装的一个箱门行程开关的通断信号，从而判断箱门是否打开。
电路板的电源输入包括220V转12V直流的开关电源输出和12V输出的锂电池备用电源。
电源管理模块可以完成以下功能：开关电源和备用电源的切换，电压变换，电路板重启。其中开关电源和备用电源的切换，通过一个PMOS管对开关电源和备用蓄电池进行切换，+12BAT备用电源电压，+12表示开关电源的供电电压，当开关电源断电时，此时PMOS管的VGS＝-V+12BAT*(1/3)，PMOS管导通，由备用电源进行供电，即VCC12VIN＝+12BAT，当开关电源上电时，则此时VG＝VS＝12V，则VGS＝0，PMOS管截止，由开关电源进行供电，即VCC12VIN＝+12。
电源管理模块中的电路板重启是指，当MCU STM32F407发出重启信号时，电路板的供电断开，然后断开之后自动上电。如图5中，MCU控制信号为高电平，则三极管Q1导通，即Q1的发射极和集电极相当于短路，则继电器K3中线圈有电流流过，则产生磁场，使得继电器K3中的开关断开，断开之后，电路板失电，VCC5V＝0V，这时由于继电器K3为常闭类型，失电后回到初始状态，K3内的开关闭合，这时电路板上电。这样就形成MCU控制信号发出高电平(重启有效电平)，则电路板失电后上电，呈现重启效果。
电源管理模块中的电压变换，即将图5中VCC12V的电压降压，得到后级电路所需要的电压：5V，3.3V，3.8V。此模块主要利用专用的电源芯片实现如：MP2482，AMS1117-3.3，MP2359。
交流电源监控模块串联在交流回路中，如图6所示；图6中L为交流电的火线，N为交流电的零线。交流电源监控模块是串联在火线和零线之间的。
交流电源监控模块具体如图7所示，图7所示的内容为交流24V经过交流监控模块并输出；同样的，220V交流的交流电源监控模块电路和图7相同，在此不赘述，以24V交流为例进行说明。图7中交流电源监控模块主要包括继电器K5，电流互感器T2。交流电源监控模块通过继电器K5进行交流电的通断控制，并通过S8050 NPN三极管Q6实现MCU处理器的3.3V管脚电压控制和5V的继电器控制，当MCU控制信号为高电平，则三极管Q6导通，继电器K5的控制管脚接地，则继电器K5的控制侧导通，即继电器的线圈上有电流流过，则产生磁场，这时继电器开关闭合，此时切换指示灯的二极管灯也导通，则灯亮；当MCU控制信号为低电平，即电平为0，那么三极管截止，继电器控制侧没有电流，那么继电器开关断开。电流检测通过电流互感器T2完成。此电流互感器T2的变比为2000:1。所控220V和24V交流电电流为I(额定为2A)。那么电流互感器的副端电流为I副(额定为1mA)，则通过与互感器T2并联的采样电阻R10将电流转换成电压信号，U＝I副*R10，MCU的ADC功能管脚检测的信号即为此电压信号U。
MCU STM32F407具有12位ADC采样能力，对输入的电压信号U＝I副*R进行ADC采样，将一个采样周期内的电压信号值进行相加，除以采样周期的采样个数，并进行平方根，计算有效值，即均平方。
Figure BDA0002859284160000111
上式中的N为采样点个数，vi为个采样点的电压值。
MCU得到电压值后，根据U＝I副*R，可以求出I副，即电流互感器T2副边的电流，在根据T2电流互感器的变比是2000:1，可以得出交流电路回路中即图6的回路电流I为2000*I副。
直流电源监控模块在与外部负载连接的直流回路中，如图8所示；电路板为外部负载提供直流电源，直流电源监控模块和外部负载串联，共地。直流电源监控模块完成两个功能：根据MCU指令控制直流输出通断，实现对直流回路中的电流检测。
直流电源监控模块中通过IRF7324控制输出直流通断功能具体如图9所示；
通过PMOS管IRF7324进行控制，其中IRF7324集成了两个PMOS，S1,G1,D1分别为其中一个PMOS管的源极，栅极，漏极；S2,G2,D2为另一个的。所以一个IRF7324可以控制两路输出电路。电路板中包括两路12V输出电路，切换输出12_OUT_1和12V_OUT_2，这两路12V控制电路相同，另外，5V和9V的控制电路和图9一致，在此不再赘述，此处以其中一路12V为例进行说明。图9中+12为前述的开关电源电压，作为直流输出提供者，即直流输入。当MCU控制信号12V_Control_1为高电平，光耦PH1的1,2脚导通，则LED灯D26亮，指示此时为受控状态，同时光耦PH1的3,4端导通，则R130一端接地，则PMOS管IRF7324的VG1＝(2/3)*12V，则此时VG1S1＝-(1/3)*12V，则PMOS管导通，则12V_OUT_1＝+12＝12V；当MCU控制信号为低电平，则PMOS截止，则12V_OUT_1＝0V。
直流电源监控模块的电流检测功能如图10所示；电流检测是通过霍尔电流检测芯片ACS712实现，由图9中输出的12V_OUT_1作为芯片输入，使ACS712串联在回路中，其关系具体看图11。
ACS712将电流转换成电压信号，图10中电阻R35和R36对ACS712输出的电压信号分压，从而增加检测范围，然后接入MCU的ADC功能管脚采样，通过计算可以得到电流大小。
风扇用于散热，风扇控制电路与直流电的控制相同。图12中箭头1所指PMOS，控制风扇供电通断。当箭头2所指的NPN三极管在MCU控制信号为高电平时导通后，发射极和集电极相当于短路，则PMOS的VGS＝-R5/(R3+R5)*12V，通过改变R5和R3的值，使得VGS＝-4.5V左右，则PMOS管导通，则风扇得到12V供电，从而转动。当MCU控制电压为低电平即为0V时，则VGS＝0，则PMOS不导通，则风扇断电。这样就控制了风扇的开启和停止。
MCU对风扇的监测是对风扇转速的监测。所采用的风扇是三线风扇，转速信号为开漏信号，所以在电路上箭头3加3.3V上拉(有R4和R44两个电阻分压得到3.3V)，可以直接通过MCU对信号的频率监测得到转速信息；MCU对风扇转速的控制是通过控制PMOS的通断，形成一定占空比，从而调节转速。MCU根据温室传感器采集的温湿度数据与设定值直接的关系，发出风扇转速和开启和停止的控制信号。
交通电箱基于UCOSIII嵌入式实时操作系统实现智能交通电箱系统，是指由MCU芯片STM32F407运行UCOS系统，控制各个模块完成各自功能，UCOSIII作为嵌入式实时操作系统将各个模块的功能响应作为相应的任务，分成不同优先级，进行切换。其中主要任务是MQTT任务，将数据以JSON格式通过MQTT协议在后台MQTT服务器与电箱之间进行传输。其任务流程为：设备初始化，GPS获取，注册，结果查询，连接MQTT，上传，接收指令。
设备初始化，电箱直接用网线连接施工人员的电脑，此时程序在进行动态寻址失败时(只有连接路由后，DHCP才会成功)启用静态地址192.168.1.102(此地址根据具体情况修改)，程序跳转到web service即网页服务器功能，施工人员电脑作为web的客户端，通过浏览器访问电箱初始化界面，输入与电箱各个电源输出口连接的设备，以及其功率。电箱将其输入的信息整理为json格式，然后保存到flash的A1地址中。当UCOSIII启动检测到此flash中有内容，则上述静态地址网络连接任务被挂起。
GPS获取，程序等待GPS数据可用。电路板上的GPS模块上电即开始搜索卫星定位，程序等待GPS数据形成完整的NMEA-0183协议格式后将位置经纬度信息存储下来。
注册，即电箱上传电箱设备ID和GPS信息给服务器，服务器根据其设备信息生成相应的编号。将此编号存放到flash的A2地址中。
结果查询，即电箱获得编号后，发出附带编号的查询指令给服务器，服务器生成密码，电箱即可获得MQTT连接密码。程序将此密码存放到flash的A3地址。
连接MQTT服务，电箱通过编号和密码，登入MQTT服务器。图13为程序登陆MQTT服务器的流程。图中程序在注册之前会检索A2是否有数据，如果有则说明该机箱已经进行过注册无需再次注册，则直接读出A2和A3数据(编号和密码)，登陆MQTT服务器。
成功连接MQTT服务器后，电箱定时向MQTT服务器上传电箱状态，在第一次上报时，读取A1 flash地址中的内容，将电箱初始化的信息进行上报，之后的上报内容主要包括：温度，湿度，各个电源输出口的实时电流大小，功率，以及模拟输入口的采样值。这些内容上报间隔时间为10s。
当电源输出口的功率大于初始化时输入信息中的功率(过载)，电箱的MCU即自动断开相应的输出通道，并将事件上报给服务器。
接收指令，后台系统对指定的TOPIC发送信息，电箱的MCU作为其中一个客户端，订阅特定的TOPIC，从而能够接收到服务端向该主题(TOPIC)发送的内容，根据MQTT协议和JSON格式进行解析，做出相应的动作。其内容包括：设备复位，设备重启，切换工作模式，开关操作。
设备复位，就是对电箱的MCU发出软复位指令。
设备重启，当电箱MCU接收到该指令，就会断开12V供电处的继电器，此继电器为常闭。继电器断开后，设备断电，继电器又自动闭合，设备上电。从而达到设备重启的效果。
切换工作模式。电箱的工作模式分正常工作模式和检修模式。电箱门意外打开，门边上的行程开关就会导通，从而给MCU门打开的信号。当在正常工作模式时，这个门开启信号为异常信号，此信号作为uCOSIII的一个中断，中断程序的内容包括：启动警报灯，摄像头拍照，并将拍照图像数据先放到sram的指定地址。跳出中断后，MQTT进程中将图像数据发送给后台，并向后台发出事件警告。如果是检修模式，上述动作就不会发生。
开关操作，后台通过该指令可以指定某个通道的通断，从而可以远程控制电箱。
电箱相对于服务器后端是客户端，电箱向服务器后端发送电箱中电流，温湿度等信息，多个电箱作为多个客户端将信息发送到一个服务器的消息队列中，服务端对消息队列的信息进行分类处理。

Claims (10)

1.一种物联网交通电箱，其特征在于：电箱内部设有电路板、电源模块、风扇和摄像头；所述电路板包括：电源管理模块，MCU处理器，直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，摄像头接口以及风扇接口；所述风扇通过风扇接口与MCU处理器连接；所述电箱箱门上设有箱门行程开关；所述摄像头接口连接安装在箱门后方的摄像头；所述MCU处理器与后台服务器通信。
2.根据权利要求1所述的物联网交通电箱，其特征在于：所述电源模块包括220V交流输入交流漏电保护器，220V交流转24V交流变压器，220V交流转12V直流电源，12V备用电池；220V交流漏电保护器作为电箱漏电保护，外部220V交流经过漏电保护后，接入转24V交流变压器和转12直流电源，分别输出24V交流电和12V直流电；其中220V交流和24V交流经过电路板的继电器通断控制和电流互感器的电流值测量后，接到电箱面板上作为外部设备的供电；12V直流接入电路板，一方面作为电路板工作电源，连接电路板的电源管理模块，一方面经过电路板的通断电路和直流电流检测电路输出到电路板的接插件上，用于作为外部设备的直流供电；12V备用电池作为电路板的备用电源，当220V断电时，可以使电路板能正常工作；所述电源模块输出的12V直流和备用电源12V直流通过电源管理模块分别为MCU处理器、风扇、温湿度传感器和摄像头供电；所述电源管理模块与电源模块12V直流和备用电池连接，用于电源的切换、电源电压的变换和电箱的重启；所述MCU处理器分别连接直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇接口，箱门行程开关，以及摄像头接口；MCU处理器用于接收直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇，箱门行程开关，以及摄像头的输入信号，并将接收到的输入信息通过网口模块发送给后台服务器，同时向直流电源监控模块，交流电源监控模块，NB-IOT模块，网口模块，模拟输入ADC检测模块，GPS模块，温湿度传感器，风扇，箱门行程开关，以及摄像头发送控制信号。
3.根据权利要求1所述的物联网交通电箱，其特征在于：所述GPS模块上电将定位信息发送给MCU处理器；所述NB-IOT模块是采用WH-NB73-BA模块，通过TTL串口跟MCU处理器进行AT指令通信；所述摄像头通过OV2640接口与MCU处理器连接；所述温湿度传感器采用SHT30芯片，将采集到的温湿度数据发送给MCU处理器。
4.根据权利要求1所述的物联网交通电箱，其特征在于：所述模拟输入ADC检测模块检测外部设备连接输入模拟量，给MCU处理器进行ADC采样，模拟输入ADC检测模块包括2路模拟量检测电路，一路为电流量检测，一路为电压量检测；
其中电流量检测，外部TA输入电流I，经过ACS712霍尔电流检测芯片，到地，电路板和外部设备共地，形成回路；ACS712将电流信号转换为电压信号，并通过两个电阻分压，输出到MCU处理器的ADC功能管脚进行模拟量检测；
另一路电压检测，直接通过电阻对外部设备的电压模拟量信号TV进行分压，输出到MCU处理器的ADC功能管脚进行采样检测。
5.根据权利要求1所述的物联网交通电箱，其特征在于：所述箱门行程开关安装在箱门上，并将箱门行程开关的通断信号传递给MCU处理器。
6.根据权利要求1所述的物联网交通电箱，其特征在于：所述电源管理模块可以完成以下功能：电源模块12V和备用电源的切换，电压变换，电路板重启；其中12V电源和备用电源的切换，通过一个PMOS管对开关电源和备用蓄电池进行切换，+12BAT备用电源电压，+12表示开关电源的供电电压，当12V电源断电时，此时PMOS管的VGS=-V+12BAT*(1/3)，PMOS管导通，由备用电源进行供电，即VCC12VIN=+12BAT，当12V电源上电时，则此时VG=VS=12V，则VGS=0，PMOS管截止，由12V电源进行供电，即VCC12VIN=+12；
电源管理模块中的电路板重启是指，当MCU处理器发出重启信号时，电路板的供电断开，然后断开之后自动上电；MCU控制信号为高电平，则三极管导通，继电器中线圈有电流流过，则产生磁场，使得继电器中的开关断开，断开之后，电路板失电，继电器为常闭类型，失电后回到初始状态，电路板上电；呈现重启效果。
7.根据权利要求1所述的物联网交通电箱，其特征在于：所述交流电源监控模块串联在交流回路中，交流电源监控模块包括继电器和电流互感器；交流电源监控模块通过继电器进行交流电的通断控制，并通过三极管实现MCU处理器的3.3V管脚电压控制和5V的继电器控制，当MCU控制信号为高电平，则三极管导通，继电器的控制管脚接地，则继电器的控制侧导通，即继电器的线圈上有电流流过，则产生磁场，这时继电器开关闭合，此时切换指示灯的二极管灯也导通；当MCU控制信号为低电平，那么三极管截止，继电器控制侧没有电流，那么继电器开关断开；电流检测通过电流互感器完成；此电流互感器的变比为2000:1；所控220V和24V交流电电流为I，那么电流互感器的副端电流为I副，则通过与互感器并联的采样电阻将电流转换成电压信号，U=I副*R10，MCU的ADC功能管脚检测的信号即为此电压信号U；
MCU处理器具有12位ADC采样能力，对输入的电压信号U进行ADC采样，将一个采样周期内的电压信号值进行相加，除以采样周期的采样个数，并进行平方根，计算有效值；
MCU处理器得到电压值后，求出I副，即电流互感器副边的电流，再根据电流互感器的变比是2000:1，得出交流电路回路中回路电流I为2000*I副。
8.根据权利要求1所述的物联网交通电箱，其特征在于：所述直流电源监控模块在与外部负载连接的直流回路中；电路板为外部负载提供直流电源，直流电源监控模块和外部负载串联，共地；直流电源监控模块完成两个功能：根据MCU指令控制直流输出通断，实现对直流回路中的电流检测；
直流电源监控模块中通过IRF7324控制输出直流通断功能， IRF7324集成了两个PMOS；
直流电源监控模块的电流检测是通过霍尔电流检测芯片ACS712实现。
9.根据权利要求1所述的物联网交通电箱，其特征在于：所述MCU处理器为STM32F407ZET6主控芯片，在芯片上进行嵌入式开发，运行UCOSIII系统，对整个电箱中的模块进行控制和数据传输；
交通电箱基于UCOSIII嵌入式实时操作系统实现智能交通电箱系统，是指由MCU芯片STM32F407运行UCOS系统，控制各个模块完成各自功能，UCOSIII作为嵌入式实时操作系统将各个模块的功能响应作为相应的任务，分成不同优先级，进行切换，进行MQTT任务，将数据以JSON格式通过MQTT协议在后台MQTT服务器与电箱之间进行传输；UCOS系统包括：设备初始化，GPS获取，注册，结果查询，连接MQTT，上传，接收指令；
设备初始化，电箱直接用网线连接施工人员的电脑，此时程序在进行动态寻址失败时启用静态地址，程序跳转到网页服务器功能，施工人员电脑作为web的客户端，通过浏览器访问电箱初始化界面，输入与电箱各个电源输出口连接的设备，以及其功率；MCU处理器将输入的信息整理为json格式，然后保存到flash的A1地址中；当UCOSIII启动检测到此flash中有内容，则上述静态地址网络连接任务被挂起；
GPS获取，程序等待GPS数据可用；电路板上的GPS模块上电即开始搜索卫星定位，程序等待GPS数据形成完整的NMEA-0183协议格式后将位置经纬度信息存储下来；
注册，即电箱上传电箱设备ID和GPS信息给服务器，服务器根据其设备信息生成相应的编号，将此编号存放到flash的A2地址中；
结果查询，即电箱获得编号后，发出附带编号的查询指令给服务器，服务器生成密码，电箱即可获得MQTT连接密码，程序将此密码存放到flash的A3地址；
连接MQTT服务，电箱通过编号和密码，登入MQTT服务器；
成功连接MQTT服务器后，电箱定时向MQTT服务器上传电箱状态，在第一次上报时，读取A1 flash地址中的内容，将电箱初始化的信息进行上报，之后的上报内容主要包括：温度，湿度，各个电源输出口的实时电流大小，功率，以及模拟输入口的采样值；
这些内容上报间隔时间为10s；
当电源输出口的功率大于初始化时输入信息中的功率，电箱的MCU即自动断开相应的输出通道，并将事件上报给服务器；
接收指令，后台服务器系统对指定的TOPIC发送信息，电箱的MCU作为其中一个客户端，订阅特定的TOPIC，从而能够接收到服务端向该主题发送的内容，根据MQTT协议和JSON格式进行解析，做出相应的动作，动作内容包括：设备复位，设备重启，切换工作模式，开关操作。
10.根据权利要求9所述的物联网交通电箱，其特征在于：设备复位，就是对电箱的MCU发出软复位指令；设备重启，当电箱MCU接收到该指令，就会断开12V供电处的继电器，此继电器为常闭；继电器断开后，设备断电，继电器又自动闭合，设备上电；从而达到设备重启的效果；
切换工作模式；电箱的工作模式分正常工作模式和检修模式；电箱门意外打开，门边上的行程开关就会导通，从而给MCU门打开的信号；当在正常工作模式时，这个门开启信号为异常信号，此信号作为UCOSIII的一个中断，中断程序的内容包括：启动警报灯，摄像头拍照，并将拍照图像数据先放到sram的指定地址；跳出中断后，MQTT进程中将图像数据发送给后台，并向后台发出事件警告；如果是检修模式，上述动作就不会发生；
开关操作，后台通过该指令可以指定某个通道的通断，从而可以远程控制电箱；
电箱相对于服务器后端是客户端，电箱向服务器后端发送电箱中电流，温湿度等信息，多个电箱作为多个客户端将信息发送到一个服务器的消息队列中，服务端对消息队列的信息进行分类处理。
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CN114256971A (zh) * 2021-11-30 2022-03-29 宁海县雁苍山电力建设有限公司 一种远程控制型电缆分支箱监测终端装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363971A (zh) * 2021-06-10 2021-09-07 浙江迪尔逊科技有限公司 物联网综合信息采集保护器
CN113363971B (zh) * 2021-06-10 2024-05-07 浙江迪尔逊科技有限公司 物联网综合信息采集保护器
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