CN210005623U

CN210005623U - 一种基于nb-iot的电弧传感系统

Info

Publication number: CN210005623U
Application number: CN201920116347.0U
Authority: CN
Inventors: 陈茜; 董指中; 涂建鑫; 季明杰; 裘歆; 罗华杰
Original assignee: Optical Control Teslian (shanghai) Information Technology Co Ltd
Current assignee: Optical Control Teslian (shanghai) Information Technology Co Ltd
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2029-01-22

Abstract

本实用新型公开了一种基于NB‑IOT的电弧传感系统，涉及物联网技术领域。所述系统包括：电弧传感模块，用于探测电气线路中的电弧得到探测结果；NB‑IOT通信模块，用于通过网络与外界进行数据通信；主控模块，分别与所述电弧传感模块和所述NB‑IOT通信模块相连，用于控制所述NB‑IOT通信模块将电弧传感模块得到的探测结果输出。该系统可以与电气线路管理平台、云平台等外界平台相连，并通过网络将探测结果输出给相连的外界平台，一方面实现了探测数据的对外输出；另一方面，利于对各电气线路的统一管理，及时做火灾防范工作；最后，该系统部署灵活方便，降低了系统的部署难度，可广泛的应用于物联网智慧城市系统。

Description

一种基于NB-IOT的电弧传感系统

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于NB-IOT(Narrow BandInternet of Things,窄带物联网)的电弧传感系统。

背景技术

常用的电气火灾监控报警系统，由上位机(监控主机)与探测器组成，而探测器又可分为一体式的剩余电流式电气火灾监控报警探测器，以及分体式剩余电流式火灾监控报警探测器；利用这些探测器来构建电气火灾监控报警系统，不仅部署难度较大，而却需要花费较大的成本。再者，电气火灾监控探测器是一个理想的线路保护设备，目前的电气火灾监控探测器智能将报警信息通过其上的指示灯或喇叭进行报警，而不能将报警信号远距离传输给管理平台，不便于管理平台对电气火灾监控探测器进行监控和管理。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种基于NB-IOT的电弧传感系统，旨在至少在第一程度上解决上述技术问题中的技术问题之一。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于NB-IOT的电弧传感系统，所述系统包括：

电弧传感模块，用于探测电气线路中的电弧得到探测结果；

NB-IOT通信模块，用于通过网络与外界进行数据通信；

主控模块，分别与所述电弧传感模块和所述NB-IOT通信模块相连，用于控制所述NB-IOT通信模块将所述探测结果输出。

本实用新型提供的基于NB-IOT的电弧传感系统，能够探测电气线路中的电弧，进而确定电气线路中是否存在故障，以及探测电气线路中的电流等信息；同时本申请实施例提供的电弧传感系统可以与电气线路管理平台、云平台等外界平台相连，并通过NB-IOT通信模块基于网络将探测结果输出给相连的外界平台，一方面实现了探测数据的对外输出，而且数据对接容易；另一方面，利于对各电气线路的统一管理，以及利于相关管理人员及时了解电气线路的状态，及时做火灾防范工作；最后，该电弧传感系统部署灵活方便，降低了系统的部署难度，可广泛的应用于物联网智慧城市系统。

另外，本实用新型提供的基于NB-IOT的电弧传感系统还可以具有如下附加技术特征：

优选地，所述系统还包括：

继电器，所述继电器与所述主控模块相连，用于接入外接设备，并根据所述主控模块的控制信号控制所述外接设备。

优选地，所述系统还包括：

至少一个IO输入模块，所述输入模块与所述主控模块相连，用于接入不高于电压阈值的电压信号。

优选地，所述系统还包括：

指示灯，所述指示灯与所述主控模块相连，用于在所述主控模块的控制下点亮，指示所述NB-IOT通信模块的状态。

优选地，所述系统还包括：

电源模块，所述电源模块与所述主控模块相连，用于为所述系统供电。

优选地，所述系统还包括：

电压转换模块，所述电压转换模块分别与所述主控模块、所述电弧传感模块、所述NB-IOT通信模块和所述电源模块相连，用于对所述电源模块提供的电压进行转换后，输出给所述主控模块、所述电弧传感模块、所述NB-IOT通信模块。

优选地，所述电压转换模块包括：第一电压转换单元、第二电压转换单元和第三电压转换单元；

所述第一电压转换单元，分别与所述电源模块、所述第二电压转换单元和所述第三电压转换单元相连，用于对所述电源模块提供的电压进行转换，得到一级转换电压；

所述第二电压转换单元，分别与所述第一电压转换单元、所述主控模块和所述电弧传感模块相连，用于对所述一级转换电压转换后，输出给所述主控模块和所述电弧传感模块；

所述第三电压转换单元，分别与所述第一电压转换单元和所述NB-IOT通信模块相连，用于对所述一级转换电压转换后，输出给所述NB-IOT通信模块。

优选地，所述主控模块采用LPC1752芯片。

优选地，所述NB-IOT通信模块采用型号为BC28的元器件。

本实用新型的附加方面和优点能够在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统的结构示意图；

附图2为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统的结构示意图；

附图3为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中电源模块的电路原理图；

附图4为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中第一电压转换单元的电路原理图；

附图5为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中第二电压转换单元的电路原理图；

附图6为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中第三电压转换单元的电路原理图；

附图7为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中主控模块的电路原理图；

附图8为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中电弧传感模块的电路原理图；

附图9为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中NB-IOT通信模块的电路原理图；

附图10为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中继电器的电路原理图；

附图11为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中第一个IO输入模块的电路原理图；

附图12为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统中第二个IO输入模块的电路原理图；

附图13为本实用新型一个实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统的工作流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1为本实用新型实施例提供的一种基于NB-IOT的电弧传感系统的结构示意图；如图1所示，所述系统包括：

电弧传感模块100，用于探测电气线路中的电弧得到探测结果；

NB-IOT通信模块200，用于通过网络与外界进行数据通信；

主控模块300，分别与电弧传感模块100和所述NB-IOT通信模块200相连，用于控制NB-IOT通信模块200将电弧传感模块100得到的探测结果输出。

具体而言，电弧传感模块100用于探测电气线路因器件绝缘老化破损、电气连接松动、空气潮湿、电压电流急剧升高等原因引起的电弧，根据该电弧确定探测结果，其中，探测结果包括电气线路是否存在故障以及电气线路中的电流大小等数据，并在接收到主控模块300发送的指令时，发送所述探测结果给主控模块300；主控模块300在获取到电弧传感模块100的探测结果时，控制NB-IOT通信模200将所述探测结果输出。

本申请实施例提供的电弧传感系统能够探测电气线路中的电弧，进而确定电气线路中是否存在故障，以及探测电气线路中的电流等信息；同时本申请实施例提供的电弧传感系统可以与电气线路管理平台、云平台等外界平台相连，并通过NB-IOT通信模块200基于网络将探测结果输出给相连的外界平台，一方面实现了探测数据的对外输出，而且数据对接容易；另一方面，利于对各电气线路的统一管理，以及利于相关管理人员及时了解电气线路的状态，及时做火灾防范工作；最后，该电弧传感系统部署灵活方便，降低了系统的部署难度，可广泛的应用于物联网智慧城市系统。

在本申请的一个实施例中，主控模块300采用LPC1752芯片。

在本申请的一个实施例中，NB-IOT通信模块200采用型号为BC28的多频段NB-IOT无线通信元器件，基于网络与外界进行数据通信，例如电信网络。

在本申请的一个实施例中，考虑到NB-IOT通信模块200基于网络与外界进行数据通信，而在网络不稳定时，NB-IOT通信模块200将处于离线状态，无法与外界进行数据通信，因此在本申请的一个实施例中，所述电弧传感系统还包括：

指示灯400，该指示灯400与主控模块300相连，用于在主控模块300的控制下点亮，指示NB-IOT通信模块200的状态。

可选的，在NB-IOT通信模块200为离线状态时，主控模块300控制指示灯 400点亮，以提示NB-IOT通信模块200的离线状态，便于相关人员进行网络维修；或者，在NB-IOT通信模块200为在线状态时，主控模块300控制指示灯 400点亮，以提示NB-IOT通信模块200的在线状态。

在本申请的一个实施例中，电弧传感系统还包括：

继电器500，继电器500与主控模块300相连，用于接入外接设备，并根据主控模块300的控制信号控制所述外接设备；其中，外接设备例可以包括报警设备，具体而言，在主控模块300获取的探测结果为电气线路出现故障时，通过继电器500控制该报警设备发出报警信息；外接设备还可以包括第三方的电气设备等，本实施例中不再一一例举；优选的，本实施例中的继电器500能够执行电流为2A、电压为220V的电气控制。

在本申请的一个实施例中，电弧传感系统还包括：至少一个输入模块600，该输入模块600与主控模块200相连，用于接入不高于电压阈值的电压信号；其中电压阈值在实际应用中，可以根据需要自行设定，例如为24V。

基于前述任一实施例，在本申请的一个实施例中，电弧传感系统还包括：

电源模块700，电源模块700与主控模块300相连，用于为电弧传感系统供电。

在本申请的一个实施例中，电弧传感系统还包括：

电压转换模块800，电压转换模块800分别与电弧传感模块100、NB-IOT 通信模块200、主控模块300和电源模块700相连，用于对电源模块700提供的电压进行转换后，输出给电弧传感模块100、NB-IOT通信模块200和主控模块300。

在本申请的一个实施例中，电压转换模块800包括：第一电压转换单元801、第二电压转换单元802和第三电压转换单元803，其中：

第一电压转换单元801，分别与电源模块700、第二电压转换单元802和第三电压转换单元803相连，用于对电源模块700提供的电压进行转换，得到一级转换电压；

第二电压转换单元802，分别与第一电压转换单元801、主控模块300和电弧传感模块100相连，用于对第一电压转换单元801得到的一级转换电压转换后，输出给主控模块300和电弧传感模块100；

第三电压转换单元803，分别与第一电压转换单元801和NB-IOT通信模块 200相连，用于对第一电压转换单元801得到的一级转换电压转换后，输出给 NB-IOT通信模块200。

优选的，电源模块700提供的12V的电压，第一电压转换单元801对该12V 电压转换后得到的一级转换电压为5V，第二电压转换单元802对该一级转换电压转换后得到的二级转换电压为3.3V，第三电压转换单元803对该一级转换电压转换后得到的二级转换电压为4V。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，电弧传感系统还可以同时包括前述指示灯400、继电器500、IO输入模块600、电源模块700和电压转换模块 800；相应的，电压转换模块800还分别与继电器500和IO输入模块600相连，用于对电源模块700提供的电压进行转换后，输出给继电器500和IO输入模块 600；更加具体的，电压转换模块800的第二电压转换单元802还分别与继电器 500和IO输入模块600相连。

在本申请的一个实施例中，以电弧传感系统同时包括继电器500、两个IO 输入模块600、电源模块700和电压转换模块800为例，该电弧传感系统的电路原理如图3-12所示，电源模块700包括第一输出端Output1；第一电压转换单元801包括第一输入端Input1、第二输入端Input2、第二输出端Output2；第二电压转换单元802包括第三输入端Input3、第三输出端Output3；第三电压转换电源包括第四输入端Input4、第四输出端Output4；主控模块300包括引脚8、引脚10、引脚12、引脚16、引脚21、引脚27、引脚28、引脚29、引脚34、引脚39、引脚40、引脚42、引脚47、引脚48、引脚49、引脚56、引脚67、引脚77等；电弧传感模块100包括第五输入端Input5、第六输入端Input6、第七输入端Input7、第八输入端Input8、第五输出端Output5、第六输出端 Output6；NB-IOT通信模块200包括引脚15、引脚17、引脚18、引脚42、引脚43等；继电器500包括第九输入端Input9和第七输出端Output7；第一个 IO输入模块600包括第十输入端Input10和第八输出端Output8；第二个IO输入模块600包括第十一输入端Input11和第九输出端Output9。

其中，电源模块700的第一输出端Output1分别与第一电压转换单元801 的第一输入端Input1、第二输入端Input2相连；第一电压转换单元801的第第二输出端Output2分别与第二电压转换单元802的第三输入端Input3、第三电压转换单元803的第四输入端Input4相连；第二电压转换单元802的第三输出端Output3分别与主控模块300的引脚8、引脚10、引脚12、引脚16、引脚 21、引脚34、引脚42、引脚56、引脚67、引脚77相连，第二电压转换单元802的第三输出端Output3还与电弧传感模块100的第五输入端Input5、第六输入端Input6、第七输入端Input7、第八输入端Input8相连，第二电压转换单元802的第三输出端Output3还与继电器500的第九输入端Input9相连，第二电压转换单元802的第三输出端Output3还与第一个IO输入模块600的第十输入端Input10以及第二个IO输入模块600的第十一输入端Input11相连；第三电压转换单元803的第四输出端Output4分别与NB-IOT通信模块200的引脚 42和引脚43相连；主控模块300的引脚27与第一个IO输入模块600的第八输出端Output8相连；主控模块300的引脚28与第二个IO输入模块600的第九输出端Output9相连；主控模块300的引脚29与继电器500的第七输出端Output7相连；主控模块300的引脚39与电弧传感模块100的第五输出端 Output5相连；主控模块的引脚40与电弧传感模块100的第六输出端Output6 相连；主控模块300的引脚47与NB-IOT通信模块200的引脚17相连；主控模块300的引脚48与NB-IOT通信模块200的引脚18相连；主控模块300的引脚 49与NB-IOT通信模块200的引脚15相连。

需要指出的是，本申请未提及的附图中的引脚为扩展引脚，或者为与其他设备相连的引脚，对其不再进行详述。

进一步的，为更好的体现本申请实施例提供的电弧传感系统的工作原理，以下结合图13进行详细描述。

本实施例中，以电弧传感系统与电气线路管理平台相连并进行数据通信为例进行说明，如图13所示，电弧传感系统的工作方法包括以下步骤：

步骤S11：系统初始化；

具体的，初始化采样频率、上传心跳数据的心跳间隔、输出探测结果的输出间隔等；例如，初始化采样频率为1秒1次，心跳时间为60分钟，探测结果上传的时间间隔为60秒。

步骤S12：根据采样频率判断是否到达采样时间，是则获取探测结果并记录后，继续执行步骤S12，否则执行步骤S13；

具体而言，主控模块300根据采样频率判断是否到达采样时间，并在到达采样时间时，发送第一指令和第二指令给电弧传感模块100；电弧传感模块将自身的探测结果返回给主控模块300；主控模块300记录接收到的探测结果；其中，第一指令用于获取电气线路是否出现故障的探测结果，第二指令用于获取电气线路中电流大小的探测结果。

例如，第一指令为“01 03 00 00 00 01 84 0A”，探测结果“01 03 02 00 00 B844”表示电气线路无故障，探测结果“01 03 02 00 01 79 84”表示电气线路有故障；第二指令为“01 03 00 06 00 01 64 0B”，探测结果“01 03 02 00 40 B9 B4”表示电流大小为0x0040。

需要指出的，第一指令和第二指令可以同时发送，也可以逐一发送，其在实际应用中，可以根据需要自行设定。

优选的，主控模块300在第一次采样时，记录接收到的探测结果，并在之后的每次采样中，将当前记录的探测结果更新为当前接收到的探测结果。

步骤S13：判断NB-IOT通信模块是否为在线状态，是则执行步骤S14，否则点亮指示灯，返回步骤S12；

由于本申请实施例提供的电弧传感系统中，NB-IOT通信模块基于网络与外界进行数据通信，而且在网络不稳定时，NB-IOT通信模块处于离线状态；因而，主控模块300发送第三指令给NB-IOT通信模块200，并根据NB-IOT通信模块 200返回的响应数据判断NB-IOT通信模块是否为在线状态，并且在判定NB-IOT 通信模块200为离线状态时，点亮指示灯400，进行提示。

步骤S14：判断是否到达心跳时间，是则上传自身的心跳数据，返回步骤 S12，否则执行步骤S15；

优选的，本申请实施例提供的电弧传感系统与管理平台相连，并在到达心跳时间时，将自身的心跳据上传给管理平台，以供管理平台了解自身的当前状态；以及在到达探测结果的输出时间时，将探测结果输出给管理平台，以供管理平台记录并显示该探测结果，供相关人员查阅。

具体而言，主控模块300根据初始化的心跳间隔，判断是否到达心跳时间，例如，心跳间隔为60分钟，则判定当前时间与前一次上传心跳数据的时间间隔是否到达60分钟；并在判定到达心跳时间时，通过NB-IOT通信模块200上传自身的心跳数据给管理平台；其中，心跳数据包括自身的状态数据，例如当前电源模块700的电量等。

步骤S15：判断是否到达探测结果的输出时间，是则输出当前记录的探测结果，返回步骤S12，否则执行步骤S16；

具体而言，主控模块300根据初始化的输出间隔判断是否到达探测结果的输出时间，并在判定到达探测结果的输出时间时，通过NB-IOT通信模块200输出当前记录的探测结果给管理平台。

步骤S16：判断是否接收到控制数据，是则根据所述控制数据执行相应操作，返回步骤S12，否则返回步骤S12。

本申请实施例提供的电弧传感系统还可以接收管理平台下发的控制数据，具体而言，主控模块300通过NB-IOT通信模块200接收管理平台下发的控制数据，解析该控制数据，执行相操作；例如，控制数据为控制电弧传感系统更新心跳时间，更新采样频率等，控制模块300根据该控制数据执行相应的更新操作。

由此，通过电弧传感系统探测电气线路中的电弧确定电气线路中是否存在故障，以及探测电气线路中的电流等信息，并通过NB-IOT通信模块基于网络将探测结果输出给电气线路管理平台，一方面实现了探测数据的对外输出，而且数据对接容易；另一方面，利于对各电气线路的统一管理，以及利于相关管理人员及时了解电气线路的状态，及时做火灾防范工作；最后，该电弧传感系统部署灵活方便，降低了系统的部署难度。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于NB-IOT的电弧传感系统，其特征在于，包括：

电弧传感模块，用于探测电气线路中的电弧得到探测结果；

NB-IOT通信模块，用于通过网络与外界进行数据通信；

2.根据权利要求1项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电压转换模块包括：第一电压转换单元、第二电压转换单元和第三电压转换单元；

8.根据权利要求1-4、6-7任一项所述的系统，其特征在于，所述主控模块采用LPC1752芯片。

9.根据权利要求1-4、6-7任一项所述的系统，其特征在于，所述NB-IOT通信模块采用型号为BC28的元器件。