CN114137857A - 一种远程监控系统及物联网固态继电器 - Google Patents

Abstract

一种远程监控系统及物联网固态继电器，物联网固态继电器包括控制电路、光电隔离电路、固态开关电路、NB‑IOT模块、电流检测电路和温度检测电路；所述控制电路与输入控制端连接，控制电路包括电源电路和驱动导通电路，驱动导通电路通过光电隔离电路导通或断开固态开关电路，使继电器的负载电路导通或断开；所述NB‑IOT模块包括MCU电路，所述MCU电路与驱动导通电路、电流检测电路和温度检测电路连接，MCU电路用于处理并上传温度和电流信号到云服务器。所述远程监控系统的云服务器用于接收物联网固态继电器上传的电流和温度信息，云服务器向所述物联网固态继电器发送控制信号使物联网固态继电器导通或断开负载电路。

Description

一种远程监控系统及物联网固态继电器

技术领域

本发明涉及开关领域，具体涉及一种远程监控系统及物联网固态继电器。

背景技术

固态继电器使由分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关，采用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离，输入端使用微小的控制信号就可以直接驱动大电流负载。固态继电器正常工作的温度不能超过80℃，若温度过高就会使固态同流能力大大下降，容易造成损坏。

现有的固态继电器虽然设有状态指示灯，状态指示灯是由发光二极管串联在光电耦合器输入端形成，能够直观反映固态继电器的工作状态，但是在异常情况下，特别是固态继电器输出电路部分发生故障时，不能真实的反应固态开关管的状态，并且现有的固态继电器未设置对温度及流经固态开关的电流大小进行监控的装置，不利于保证固态继电器的正常使用。另外，现有的固态继电器不具有网络化管理的技术手段，不适应物联网发展的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种远程监控系统及其能够监控温度及电流的物联网固态继电器。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种物联网固态继电器，包括控制电路、光电隔离电路、固态开关电路、NB-IOT模块、电流检测电路和温度检测电路；

所述控制电路与输入控制端连接，控制电路包括电源电路和驱动导通电路，所述电源电路用于为NB-IOT模块、电流检测电路、温度检测电路供电，驱动导通电路通过光电隔离电路导通或断开固态开关电路，使继电器的负载电路导通或断开；

所述NB-IOT模块用于与云服务器连接，NB-IOT模块包括MCU电路，所述MCU电路与驱动导通电路、电流检测电路和温度检测电路连接，电流检测电路串联在固态开关电路与负载电路之间用于检测流经固态开关电路的电流信号，温度检测电路用于检测固态继电器内部温度，MCU电路用于处理并上传温度和电流信号到云服务器。

优选的，所述光电隔离电路包括光电耦合器IC3，在输入控制端输入接通信号，控制电路产生电流信号和电压信号，所述电流信号用于驱动光电耦合器IC3导通进而导通固态开关电路，电压信号用于为NB-IOT模块、电流检测电路以及温度检测电路供电；在输入端未收到接通信号，NB-IOT模块、电流检测电路以及温度检测电路不工作。

优选的，所述NB-IOT模块还包括透传模块，所述透传模块用于将经过MCU电路处理的信号传递至云服务器。

优选的，所述MCU电路还包括保护电路，所述保护电路受控于云服务器，所述保护电路与驱动导通电路连接，在输入控制端输入接通信号时，NB-IOT模块能够接收来自云服务器的断开控制信号，通过保护电路使驱动导通电路断开使继电器的负载电路断开。

优选的，所述MCU电路包括芯片IC1，所述IC1具有多个用于传输信号的I/O端口，所述电流检测电路的信号输出端、温度检测电路的信号输出端和保护电路的信号输出端分别与三个I/O端口连接；所述保护电路包括电阻R10、发光二极管D4和三极管Q5，所述电阻R10的一端与IC1的I/O端口连接，电阻R10的另一端与三极管Q5的基极连接，发光二极管D4的阴极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极和发光二极管D4的阳极分别与驱动导通电路连接。

优选的，所述温度检测电路包括温度传感器IC2，所述温度传感器IC2的信号输出引脚DQ与NB-IOT模块的MCU电路连接；所述温度传感器IC2的信号输出引脚DQ通过电阻R5与电源电路连接。

优选的，所述电流检测电路包括电流采样芯片IC4、电容器C3和电容器C4，电流采样芯片IC4的电流信号输出端VIOUT与NB-IOT模块的MCU电路连接，电容器C3的一端与电流采样芯片IC4的电流信号输出端VIOUT连接，电容器C4的一端、电流采样芯片IC4的电源端VCC与控制电路的电源电路连接，电容器C3、电容器C4的另一端以及电流采样芯片IC4的接地端GND与GND连接。

优选的，所述控制电路与两个输入控制端连接，控制电路包括电阻R3、电阻R4、电容器C2、电容器C5、三极管Q2、发光二极管D3和二极管D2，所述电阻R3的一端与一个输入控制端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R4、三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极用于为MCU电路、温度检测电路以及电流检测电路供电，电阻R4的另一端与电容器C5的正极连接，电容器C2的一端、发光二极管D3的正极与三极管Q2的基极连接，发光二极管D3的阴极和二极管D2的正极分别与光电隔离电路的两个输入端连接，电容器C5的负极、电容器C2的另一端和二极管D2的阴极与另一个输入控制端连接并与GND连接。

优选的，所述光电隔离电路包括光电耦合器IC3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管Q3、晶闸管Q4和整流桥D1；

所述光电耦合器IC3的第四脚与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端、电阻R7的一端与三极管Q3的基极连接，电阻R7的另一端、电阻R8的一端以及晶闸管Q4的阳极与整流桥D1的正极输出端连接，光电耦合器IC3的第三脚、三极管Q3的发射极以及晶闸管Q4的阴极与整流桥D1的负极输出端连接，晶闸管Q4的门极和电阻R8的另一端与三极管Q3的集电极连接，整流桥D1的两个输入端分别与固态开关电路的两端连接。

优选的，所述固态开关电路包括双向晶闸管Q1、电容器C1、电阻R1、电阻R2和电阻R9，双向晶闸管的主电极T1与电流检测电路的电流输出端连接，双向晶闸管的门极G、电阻R1的一端与光电隔离电路的一端连接，电阻R9的一端与光电隔离电路的另一端连接，电阻R9的另一端与电流检测电路的电流输入端连接，双向晶闸管Q1的主电极T2、电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容器C1的一端连接，电容器C1的另一端与电阻R9的另一端连接。

优选的，所述固态开关电路包括电子功率器件，所述电子功率器件为IGBT功率管或MOSFET功率管或NPN功率管或晶闸管。

一种远程监控系统，包括云服务器，用于接收如上所述的物联网固态继电器上传的状态信息，所述物联网固态继电器连接在负载电路中用于控制负载设备的供电，所述状态信息包括电流和温度信息，云服务器能够向所述物联网固态继电器发送控制信号使物联网固态继电器导通或断开负载电路。

进一步，当云服务器监测到物联网固态继电器上传的电流信息大于电流阈值，或者小于电流阈值，或者云服务器监测到物联网固态继电器上传的温度信息大于温度阈值，或者小于温度阈值时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器。

进一步，云服务器对联网的多个物联网固态继电器进行分组，分别设定各组物联网固态继电器的电流阈值和温度阈值，当监测到某个物联网固态继电器上传的电流信息大于对应组的电流阈值，或者小于对应组的电流阈值时，或者监测到某个物联网固态继电器上传的温度信息大于对应组的温度阈值，或者小于对应组的温度阈值时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器。

进一步，所述云服务器对联网的多个物联网固态继电器进行分组，云服务器对采集到的同组的物联网固态继电器的电流和温度数据进行分析做出数学模型，当监测到该组的物联网固态继电器的温度和电流信息明显超出该数学模型的对应阈值时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器。

进一步，云服务器基于同组的物联网固态继电器采集到的温度和电流信息作出拟合曲线的数学模型，将温度和或电流信息作为变量拟合得到拟合曲线，基于拟合曲线得到最大阈值曲线和或最小阈值曲线，当云服务器监测到该组的某个物联网固态继电器的温度和或电流变量位于最大阈值曲线和最小阈值曲线之外时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器。

进一步，所述云服务器记录物联网固态继电器的原始状态参数以及连接在负载电路上的负载设备的原始参数，云服务器通过物联网固态继电器上传的状态信息计算出物联网固态继电器和或负载设备的电寿命。

进一步，所述负载电路为排污阀门电路，物联网固态继电器向云服务器上传的状态信息包括电流信号，所述电流信号用于反馈物联网固态继电器的启闭状态和排污阀门电路的启闭状态；和或，云服务器基于获取的电流信号记录排污阀门电路的开启次数，用于计算排污阀门的寿命。

进一步，所述负载电路为石油设备电路，物联网固态继电器向云服务器上传的状态信息包括电流信号和温度信号，所述电流信号用于反馈物联网固态继电器的启闭状态和石油设备电路的启闭状态，所述温度信号用于反馈物联网固态继电器的温度和油井设备的温度。

本发明的一种物联网固态继电器，在实现通过微小控制信号直接驱动大电流负载功能的基础上，增加了能够连接形成完整信号通路的NB-IOT模块、电流检测电路以及温度检测电路，能够监测和上传固态继电器内部的温度以及流经固态开关电路的电流大小，监测固态开关管的真实状态,利于保证固态继电器的正常使用。

此外，在NB-IOT模块中还设有透传模块，透传模块能够与云服务器连接，通过云服务器实现对固态继电器的温度以及流经固态开关电路的电流进行监控。

此外，在MCU电路中增加了保护电路，保护电路受控于云服务器并且在接收到云服务器的控制信号后控制驱动导通电路的通断，并且不受输入控制端的信号干扰。

本发明的一种远程监控系统，基于物联网固态继电器、云服务器和运营平台的信号传输，使物联网固态继电器在云服务器的控制下对负载电路进行控制实现了远程控制，同时，物联网固态继电器将状态信息上传至云服务器，使运营平台能及时获取物联网固态继电器及负载电路的工作状态，实现了远程监控，特别适用于化工、轻工等具有污染性领域以及熔炉、油井等不方便进行实时监控的工作场所的监控。

附图说明

图1是本发明一种物联网固态继电器的电路图；

图2是本发明一种远程监控系统的示意图；

图3是现有固态继电器的电路图，包括控制电路、光电隔离电路和固态开关电路。

具体实施方式

以下结合附图1-3给出的实施例，进一步说明本发明的一种远程监控系统及其物联网固态继电器的具体实施方式。本发明的一种远程监控系统及其物联网固态继电器不限于以下实施例的描述。

一种物联网固态继电器，包括控制电路、光电隔离电路、固态开关电路、NB-IOT模块、电流检测电路和温度检测电路；所述控制电路与外部的输入控制端连接，控制电路包括电源电路和驱动导通电路，所述电源电路用于为NB-IOT模块、电流检测电路、温度检测电路供电，驱动导通电路通过光电隔离电路导通或断开固态开关电路，使继电器的负载电路导通或断开；所述NB-IOT模块用于与云服务器连接，NB-IOT模块包括MCU电路，所述MCU电路与驱动导通电路、电流检测电路和温度检测电路连接，电流检测电路串联在固态开关电路与负载电路之间用于监测流经固态开关电路的电流信号，温度检测电路用于监测固态继电器内部温度，MCU电路用于处理并上传温度和电流信号到云服务器。

本发明的一种物联网固态继电器，在实现通过微小控制信号直接驱动大电流负载功能的基础上，增加了能够连接形成完整信号通路的NB-IOT模块、电流检测电路以及温度检测电路，能够监测固态继电器内部的温度以及流经固态开关电路的电流大小，利于保证固态继电器的正常使用。

优选的，物联网固态继电器还包括保护电路，NB-IOT模块的MCU电路与保护电路连接，保护电路与驱动导通电路连接，所述保护电路能够受控于云服务器，在输入控制端输入接通信号时，NB-IOT模块能够接收来自云服务器的断开或导通的控制信号，通过保护电路使驱动导通电路断开或导通使继电器的负载电路断开或导通。例如，在云服务器根据NB-IOT模块上传的信号判断继电器的温度或电流异常时，MCU电路收到云服务器传递的执行保护的控制信号时，通过保护电路断开继电器。

结合图1提供一种物联网固态继电器的实施例，包括控制电路、光电隔离电路、固态开关电路、NB-IOT模块、电流检测电路和温度检测电路；

所述控制电路与外部的输入控制端连接，控制电路包括电源电路和驱动导通电路，所述电源电路用于为NB-IOT模块、电流检测电路、温度检测电路供电，驱动导通电路通过光电隔离电路导通或断开固态开关电路，使继电器的负载电路导通，所述光电隔离电路包括光电耦合器IC3，在输入控制端输入接通信号，接通信号通常为3-32V的直流电压信号，控制电路产生电流信号和电压信号，所述电流信号用于驱动光电耦合器IC3导通，电压信号用于为NB-IOT模块、电流检测电路以及温度检测电路供电；在输入端未收到接通信号，未输入3-32V的直流电压信号时，NB-IOT模块、电流检测电路以及温度检测电路不工作，大大降低功耗。

其中NB-IOT模块与云服务器连接，NB-IOT模块包括MCU电路和透传模块，透传模块集成在NB-IOT模块中，所述MCU电路与驱动导通电路、电流检测电路以及温度检测电路连接，电流检测电路串联在固态开关电路与负载电路之间用于检测流经固态开关电路的电流信号，温度检测电路用于监测固态继电器内部温度，MCU电路在云服务器的控制下，控制驱动导通电路的导通或断开，同时，MCU电路还用于接收并处理温度和电流信号，透传模块用于将经过MCU电路处理的信号传递至云服务器，通过云服务器对温度和流经固态开关电路的电流进行监控，解决了现有技术中温度和流经固态开关电路的电流大小没有监控的缺陷，适用于物联网的发展应用。

所述MCU电路具有多个用于传输信号的I/O端口，具体为芯片IC1具有多个I/O端口，芯片IC1的电源端VCC与电源电路连接，电流检测电路的信号输出端与MCU电路的一个I/O端口连接，温度检测电路的信号输出端与MCU电路的另一个I/O端口连接。本实施例中芯片IC1型号为WH-NB73-BA。

所述温度检测电路包括温度传感器IC2，所述温度传感器IC2采用高精度双引脚数字脉冲输出温度传感器NST1001，具有脉冲计数型输出以及在宽温度范围内高精度的特性，温度传感器IC2的信号输出引脚DQ与NB-IOT模块的MCU电路连接，具有极低的功耗，同时信号输出引脚DQ通过电阻R5与电源电路连接。

所述电流检测电路包括电流采样芯片IC4、电容器C3和电容器C4，其中电流采样芯片IC4采用霍尔电流采样芯片ACS758，电流采样芯片IC4的电流信号输出端VIOUT与NB-IOT模块的MCU电路连接，电容器C3的一端与电流采样芯片IC4的电流信号输出端VIOUT连接，电容器C4的一端、电流采样芯片IC4的电源端VCC与控制电路的电源电路连接，电容器C3、电容器C4的另一端以及电流采样芯片IC4的接地端GND与GND连接。

所述MCU电路还包括保护电路，保护电路与驱动导通电路连接，保护电路连接在MCU电路中的一个I/O端口并受控于云服务器，在NB-IOT模块接收来自云服务器的断开或导通的控制信号后，保护电路使驱动导通电路断开或导通使继电器的负载电路断开或导通。此时，输入控制端保持输入接通信号，MCU电路通过保护电路使驱动导通电路无法导通光电隔离电路的光电耦合器IC3，使光电耦合器IC3关闭，负载电路关闭。优选MCU电路包括一个具有多个I/O端口的芯片IC1。

优选将控制电路、光电隔离电路、固态开关电路、NB-IOT模块、电流检测电路、温度检测电路固化在一个壳体内，如此结构不具有可以手动接通物联网固态继电器的接线端口，避免人工操作，并且与现有的固态继电器相比，具有可以远程关闭和开启的功能。本申请的物联网固态继电器采用物联网技术，具有极低的功耗，仅需一节备用电池即可以工作几年甚至更长时间。

具体连接关系如图1所示，所述控制电路与两个输入控制端连接，控制电路包括电阻R3、电阻R4、电容器C2、电容器C5、三极管Q2、发光二极管D3和二极管D2，所述电阻R3的一端与一个输入控制端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R4、三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极用于为MCU电路、温度检测电路以及电流检测电路供电，电阻R4的另一端与电容器C5的正极连接，电容器C2的一端、发光二极管D3的正极与三极管Q2的基极连接，发光二极管D3的阴极和二极管D2的正极分别与光电隔离电路的两个输入端连接，即分别与光电隔离电路的光电耦合器IC3的两个输入脚连接，电容器C5的负极、电容器C2的另一端和二极管D2的阴极与另一个输入控制端连接并与GND连接。其中，电阻R3、电阻R4为限流电阻，电阻R1为三极管Q2稳压电路提供限流作用，电阻R4为三极管Q2提供电压偏置，电容器C2和电容器C5为滤波电容器。

控制电路中的驱动导通电路包括电阻R3、电阻R4、电容器C2、电容器C5、发光二极管D3和二极管D2，驱动导通电路与电源电路共用电阻R3、电阻R4、电容器C2、电容器C5、发光二极管D3和二极管D2，发光二极管D3的阴极和二极管D2的正极分别与光电隔离电路的两个输入端连接，即分别与光电隔离电路的光电耦合器IC3的两个输入脚连接，用于导通光电耦合器IC3。两个输入控制端输入接通电信号，驱动导通电路导通光电耦合器IC3导通固态开关电路，且为NB-IOT模块、电流检测电路、温度检测电路供电。两个输入控制端不供电时，继电器不工作。

用于驱动控制电路中驱动导通电路的保护电路包括电阻R10、发光二极管D4和三极管Q5，所述电阻R10的一端与MCU电路中的芯片IC1的I/O端口连接，电阻R10的另一端与三极管Q5的基极连接，发光二极管D4的阴极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极和发光二极管D4的阳极分别与驱动导通电路连接，具体为发光二极管D4的阳极连接在控制电路中发光二极管D3的阳极，三极管Q5的发射极连接在控制电路中光电耦合器IC3的第二脚。

两个输入控制端保持输入接通电信号状态下，在云服务器根据NB-IOT模块上传的信号判断继电器的温度或电流异常时，MCU电路收到云服务器传递的执行保护的控制信号，此时MCU电路向保护电路输出高平信号，驱动三极管Q5导通，由于三极管Q5饱和以及导通使集电极与发射极之间的管压降小于光电耦合器IC3的导通电压，因此光电耦合器IC3关闭，断开固态开关电路，负载电路关闭，云服务器通过保护电路断开继电器，光电耦合器IC3是否开启或者开启的阈值点受控于云服务器，云服务器通过保护电路实现保护功能。

同时，云服务器还可以通过保护电路实现远程控制功能，当固态继电器的输入端供电，且长期保持供电的状态下，即使云服务器没有监测到故障，当需要关闭负载时，MCU电路受控于云服务器，发出高电平信号，通过保护电路使驱动导通电路无法导通光电耦合器IC3，光电耦合器IC3关闭，负载电路关闭；反之，MCU电路受控于云服务器，不发出高电平信号，驱动导通电路使光电耦合器IC3导通，负载电路接通开启，此时，该固态继电器即实现了远程控制功能。

所述光电隔离电路包括光电耦合器IC3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管Q3、晶闸管Q4和整流桥D1；所述光电耦合器IC3的第四脚与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端、电阻R7的一端与三极管Q3的基极连接，电阻R7的另一端、电阻R8的一端以及晶闸管Q4的阳极与整流桥D1的正极输出端连接，光电耦合器IC3的第三脚、三极管Q3的发射极以及晶闸管Q4的阴极与整流桥D1的负极输出端连接，晶闸管Q4的门极、电阻R8的另一端与三极管Q3的集电极连接，整流桥D1的两个输入端分别与固态开关电路的两端连接。

所述固态开关电路包括电子功率器件，所述电子功率器件可以为IGBT功率管或MOSFET功率管或NPN功率管或晶闸管等。本实施例中，所述电子功率器件为双向晶闸管Q1。具体的，所述固态开关电路包括双向晶闸管Q1、电容器C1、电阻R1、电阻R2和电阻R9，双向晶闸管的主电极T1与电流检测电路的电流输出端连接，双向晶闸管的门极G、电阻R1的一端与光电隔离电路的一端连接，电阻R9的一端与光电隔离电路的另一端连接，电阻R9的另一端与电流检测电路的电流输入端连接，双向晶闸管Q1的主电极T2、电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容器C1的一端连接，电容器C1的另一端与电阻R9的另一端连接。

本申请的物联网固态继电器，把传感器(电流传感器和温度传感器)嵌入到物联网固态继电器中，与现有固态继电器的设备相比，本申请的物联网固态继电器可以感知危险环境中物联网固态继电器及其负载电路的运行情况，及其周边环境方面的安全信息，通过物联网上传到云服务器，云服务器对采集到的多个用途相同的物联网固态继电器的电流和温度数据进行大数据分析，把正常状态下的温度和电流等信息做出数学模型，当有监测到电器参数值明显超出该数学模型的接线，或者有接近预设的继电器异常报警值的情况时，发出预警信息，因此，该系统可以做到实时感知并做出准确辨识和快捷响应。

如图2所示，基于上述的物联网固态继电器的远程控制功能，建立了一种远程监控系统，包括云服务器、物联网固态继电器以及由所述物联网固态继电器控制的负载电路，本地控制设备通过对应的物联网固态继电器控制负责电路，多个物联网固态继电器与云服务器连接，云服务器用于接收所述的物联网固态继电器上传的状态信息，所述物联网固态继电器连接在负载电路中用于控制负载设备的供电，所述状态信息包括电流和温度信息，云服务器能够向所述物联网固态继电器发送控制信号使物联网固态继电器导通或断开负载电路。当云服务器监测到物联网固态继电器上传的电流信息大于电流阈值，或者小于电流阈值，或者云服务器监测到物联网固态继电器上传的温度信息大于温度阈值，或者小于温度阈值时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器。

作为一种优选的实施例，所述云服务器具有物联网固态继电器分组功能，对联网的多个物联网固态继电器进行分组，进行不同的监控保护配置；用户可以依据物联网固态继电器的使用环境、其控制的负载电路的设备等条件进行分组，设定各组物联网固态继电器的电流阈值和温度阈值，当发出预警信息监测到某个物联网固态继电器上传的电流信息大于对应组的电流阈值，或者小于对应组的电流阈值，或者监测到某个物联网固态继电器上传的温度信息大于对应组的温度阈值，或者小于对应组的温度阈值时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器。需要说明的是，这里的电流阈值和温度阈值并非指物联网固态继电器的额定电流或者过载电流或者物联网固态继电器的适用温度阈值，额定电流或者过载电流或者适用温度阈值的保护一般通过物联网固态继电器的MCU电路进行自保护；这里的电流阈值和温度阈值指的是对物联网固态继电器所控制的负载电路的监控，云服务器基于物联网固态继电器所上传的信息，对负载电路的保护。例如物联网固态继电器向云服务器上传温度信号，物联网固态继电器与连接在负载电路上的负载设备就近设置，物联网固态继电器的温度信号可以同时反应物联网固态继电器、负载设备及其工作环境的温度。物联网固态继电器向云服务器上传的电流信号，也反应了负载设备的用电情况。

作为一种更优选的实施例，所述云服务器对联网的多个物联网固态继电器进行分组，云服务器对采集到的同组的物联网固态继电器的电流和温度数据进行分析，把正常状态下的温度和电流信息做出数学模型，当监测到该组的物联网固态继电器的温度和电流的参数值明显超出该数学模型的对应阈值时，或者有接近预设的继电器异常报警值的情况时，发出预警信息和/或断开物联网固态继电器。例如，当同时监控的1000个物联网固态继电器中，其工作环境和负载电路的设备相似，有一个的电流或温度信息明显的高于或低于其他的物联网固态继电器，说明其工作环境或者负载电路的设备可能存在异常。

例如一种最简单的数学模型为均值方式，云服务器对采集到的同组的物联网固态继电器的电流和温度信息分别进行均值计算(可以为实时的数据均值，可以是结合长期使用数据的均值)，得到电流均值和温度均值，对电流均值进行加权确定最大电流阈值和或最小电流阈值，对温度均值进行加权确定最大温度阈值和或最小温度阈值。例如最大电流阈值为电流均值加权130％，最小电流阈值为电流均值加权50％，当云服务器有监测到该组的某个物联网固态继电器的电流值大于最大电流阈值和或小于最小电流阈值时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器。例如最大温度阈值为温度均值加权120％，最小温度阈值为均值加权60％，当云服务器有监测到该组的某个物联网固态继电器的温度值大于最大温度阈值和或小于最小温度阈值时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器。

作为另一种数学模型的实施例方式，云服务器基于采集到的温度和电流信息作出拟合曲线的数学模型，将温度和或电流信息作为变量拟合得到拟合曲线，基于拟合曲线按一定比例移动得到最大阈值曲线和或最小阈值曲线，如向上平移得到最大阈值曲线，向下平移得到最小阈值曲线，当云服务器监测到该组的某个物联网固态继电器的温度和或电流变量位于最大阈值曲线和最小阈值曲线之外时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器，拟合方法可以为最小二乘法、牛顿插值法等。

当然，所述数学模型还可以为平方差方式，基于深度学习的模型等方式。

作为一种优选的方案，如图2所述，云服务器上设有软件的运营平台，用户通过运营平台进行相应的监控管理，包括用户管理、权限设置、物联网固态继电器的联网、分组，阈值的设置、数学模型的选择(系统预设有多种数学模型，用于也可以自定义监控的数学模型)等。

所述物联网固态继电器以及由物联网固态继电器控制的负载电路可以是多个，多个物联网固态继电器及负载电路由同一个云服务器和运营平台控制，形成一个远程集控系统，在故障出现时，用户基于云服务器可以实现点对点或对相关的设备进行集中保护。

本申请的远程监控系统还可以应用在工业安全生产管理系统中，固态继电器将温度或电流信息上传至云服务器，云服务器对获取的状态信息，进行大数据运算和处理，当发现参数数据有异常趋势时，能够早期发现异常信息，比如元器件老化，线路的接线不良，以及负载设备过载、堵转等不良信息，云服务器发出预警报警或直接进行故障保护。

本实施例的远程监控系统使物联网固态继电器在云服务器的控制下对负载电路进行控制实现了远程控制，同时，物联网固态继电器将状态信息上传至云服务器，使运营平台能及时获取物联网固态继电器及负载电路的工作状态，实现了远程监控，特别适用于化工、轻工等具有污染性领域以及熔炉、油井等不方便进行实时监控的工作场所的监控。

优选的，所述云服务器还能用于监控负载设备的寿命，所述云服务器记录物联网固态继电器的原始状态参数以及连接在负载电路上的负载设备的原始参数，两者的原始参数均包括寿命衰减曲线，所述物联网固态继电器在每次开启、关闭时向云服务器上传一个电流信号，云服务器通过计数物联网固态继电器上传电流信号的次数，并结合其原始状态参数计算得出物联网固态继电器的电寿命，同时，物联网固态继电器的开启与关闭与连接在负载电路的负载设备的开启、关闭相关，在云服务器根据所计数的电流信号次数得出物联网固态继电器电寿命的同时，也可以计算出负载设备的电寿命。例如物联网固态继电器的电寿命为10000次，负载设备的电寿命为5000次，当物联网固态继电器开启和或关闭达到4500次时，云服务器可以提醒更换负载设备，当物联网固态继电器开启和或关闭达到9000次时，云服务器可以提醒更换物联网固态继电器。即云服务器获取与其连接的物联网固态继电器的状态信息，确定继电器的导通和或关闭次数，与获取的物联网固态继电器的额定寿命阈值进行比较，用于得到物联网固态继电器的电寿命；而且云服务器还获取与其连接的物联网固态继电器对应的负载设备的负载电寿命阈值，基于物联网固态继电器上传的状态信息，确定负载设备的导通和或关闭次数，与负载电寿命阈值进行比较，用于得到负载设备的电寿命。

例如提供一种远程监控系统应用于化工、轻工等具有污染性的领域的实施例，所述远程监控系统中的负载电路为排污阀门电路，物联网固态继电器向云服务器上传的状态信息包括电流信号，所述电流信号用于反馈物联网固态继电器的启闭状态和排污阀门电路的启闭状态。与现有的排污控制和监控系统相比，本申请具有更直接，更准确的优点，无需对排污阀门电路或排污电机进行改造，例如物联网固态继电器上传的电流信号大于排污阀门开启阈值时，说明排污阀门开启，处于排污状态，否则排污阀门处于关闭状态。云服务器基于获取的电流信号记录排污阀门电路的开启次数，用于计算排污阀门的寿命，在接近使用寿命时进行提醒。同时基于电流信号监测排污阀门的使用情况，当预先异常的电流过大或电流过小时，报警提示或关断物联网固态继电器。

提供一种远程监控系统应用于油井领域，所述远程监控系统中的负载电路为石油设备电路，物联网固态继电器向云服务器上传的状态信息包括电流信号和温度信号，所述电流信号用于反馈物联网固态继电器的启闭状态和石油设备电路的启闭状态，所述温度信号用于反馈物联网固态继电器的温度和油井设备的温度，适用于石油设备分散布设的应用环境。用户通过运营平台进行设置，将与云服务器连接的用于控制油井设备的物联网固态继电器进行分组，设置采用牛顿插值法对收集的电流和温度信息进行拟合的数学模型进行监控(可以包包括之前存储的油井设备的数据，也可以包括之后采集的数据)，基于数学模型得到的拟合曲线，得到最大阈值曲线和最小阈值曲线，当云服务器监测到某一物联网固态继电器的电流和温度变量位于最大阈值曲线和最小阈值曲线之外时，发出预警信息和或断开物联网固态继电器。

当然本申请的远程监控系统也可以应用在加热熔炉设备上，还可以适用于风能等作业人员不容易到达、或比如气象或地质灾害监控设备，检测人员不方便到达现场的场所。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种物联网固态继电器，其特征在于：包括控制电路、光电隔离电路、固态开关电路、NB-IOT模块、电流检测电路和温度检测电路；

所述控制电路与输入控制端连接，控制电路包括电源电路和驱动导通电路，所述电源电路用于为NB-IOT模块、电流检测电路、温度检测电路供电，驱动导通电路通过光电隔离电路导通或断开固态开关电路，使继电器的负载电路导通或断开；

所述NB-IOT模块用于与云服务器连接，NB-IOT模块包括MCU电路，所述MCU电路与驱动导通电路、电流检测电路和温度检测电路连接，电流检测电路串联在固态开关电路与负载电路之间用于检测流经固态开关电路的电流信号，温度检测电路用于检测固态继电器内部温度，MCU电路用于处理并上传温度和电流信号到云服务器。

2.根据权利要求1所述的一种物联网固态继电器，其特征在于：所述光电隔离电路包括光电耦合器IC3，在输入控制端输入接通信号，控制电路产生电流信号和电压信号，所述电流信号用于驱动光电耦合器IC3导通进而导通固态开关电路，电压信号用于为NB-IOT模块、电流检测电路以及温度检测电路供电；在输入端未收到接通信号，NB-IOT模块、电流检测电路以及温度检测电路不工作。

3.根据权利要求1所述的一种物联网固态继电器，其特征在于：所述NB-IOT模块还包括透传模块，所述透传模块用于将经过MCU电路处理的信号传递至云服务器。

4.根据权利要求1所述的一种物联网固态继电器，其特征在于：所述MCU电路还包括保护电路，所述保护电路受控于云服务器，所述保护电路与驱动导通电路连接，在输入控制端输入接通信号时，NB-IOT模块能够接收来自云服务器的断开控制信号，通过保护电路使驱动导通电路断开使继电器的负载电路断开。

5.根据权利要求4所述的一种物联网固态继电器，其特征在于：所述MCU电路包括芯片IC1，所述IC1具有多个用于传输信号的I/O端口，所述电流检测电路的信号输出端、温度检测电路的信号输出端和保护电路的信号输出端分别与三个I/O端口连接；所述保护电路包括电阻R10、发光二极管D4和三极管Q5，所述电阻R10的一端与IC1的I/O端口连接，电阻R10的另一端与三极管Q5的基极连接，发光二极管D4的阴极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极和发光二极管D4的阳极分别与驱动导通电路连接。

6.根据权利要求1所述的一种物联网固态继电器，其特征在于：所述温度检测电路包括温度传感器IC2，所述温度传感器IC2的信号输出引脚DQ与NB-IOT模块的MCU电路连接；所述温度传感器IC2的信号输出引脚DQ通过电阻R5与电源电路连接。

7.根据权利要求1所述的一种物联网固态继电器，其特征在于：所述电流检测电路包括电流采样芯片IC4、电容器C3和电容器C4，电流采样芯片IC4的电流信号输出端VIOUT与NB-IOT模块的MCU电路连接，电容器C3的一端与电流采样芯片IC4的电流信号输出端VIOUT连接，电容器C4的一端、电流采样芯片IC4的电源端VCC与控制电路的电源电路连接，电容器C3、电容器C4的另一端以及电流采样芯片IC4的接地端GND与GND连接。

8.根据权利要求1所述的一种物联网固态继电器，其特征在于：所述控制电路与两个输入控制端连接，控制电路包括电阻R3、电阻R4、电容器C2、电容器C5、三极管Q2、发光二极管D3和二极管D2，所述电阻R3的一端与一个输入控制端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R4、三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极用于为MCU电路、温度检测电路以及电流检测电路供电，电阻R4的另一端与电容器C5的正极连接，电容器C2的一端、发光二极管D3的正极与三极管Q2的基极连接，发光二极管D3的阴极和二极管D2的正极分别与光电隔离电路的两个输入端连接，电容器C5的负极、电容器C2的另一端和二极管D2的阴极与另一个输入控制端连接并与GND连接。

9.根据权利要求1所述的一种物联网固态继电器，其特征在于：所述光电隔离电路包括光电耦合器IC3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管Q3、晶闸管Q4和整流桥D1；

所述光电耦合器IC3的第四脚与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端、电阻R7的一端与三极管Q3的基极连接，电阻R7的另一端、电阻R8的一端以及晶闸管Q4的阳极与整流桥D1的正极输出端连接，光电耦合器IC3的第三脚、三极管Q3的发射极以及晶闸管Q4的阴极与整流桥D1的负极输出端连接，晶闸管Q4的门极和电阻R8的另一端与三极管Q3的集电极连接，整流桥D1的两个输入端分别与固态开关电路的两端连接。

10.一种远程监控系统，其特征在于：包括云服务器，用于接收如权利要求1-11任一项所述的物联网固态继电器上传的状态信息，所述物联网固态继电器连接在负载电路中用于控制负载设备的供电，所述状态信息包括电流和温度信息，云服务器能够向所述物联网固态继电器发送控制信号使物联网固态继电器导通或断开负载电路。

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