CN212061432U - 一种基于nb-iot技术的动力环境监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种基于NB‑IOT技术的动力环境监控装置，由MCU模块、电源模块、电能采集模块、锂电池充放电模块、有线通信模块、传感器模块、NB‑IOT无线转换模块组成，MCU模块是整个装置的核心，NB‑IOT无线模块，可以完成串口转NB‑IOT通信功能；动力环境监控装置具有485通讯接口/232通信接口，可以与485设备或232设备进行前端通信，此动力环境监控装置可以应用于5G基站的动力环境监控当中，通过332/485通信方式采集基站用电状态数据，将323/485数据转换为NB‑IOT无线网络数据，并将数据传输至服务器后台，实现对5G基站动力环境数据状态的监控功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及动力环境监控技术领域，特别涉及一种基于NB-IOT技术的动力环境监控装置。
背景技术
近几年，随着国家政策的推动和5G技术的迅速发展，5G的商用进程加快，5G基站当前已经在全国实现了覆盖，而5G信号频率高，波长短，功耗大，覆盖面积小的特点导致其基站的构建发生一些变化。宏站和微站组合的模式在5G的建设过程中将会占很大比重。面对5G的庞大数量基数，原有形式的动力环境监控装置成本高，运维成本高的特点导致其无法胜任在新5G建设过程中发挥实质作用。而且，在当前物联网市场，2G速度慢成本低，但三大运营商面临全面退网的局面。4G产品速率高传输稳定但成本居高不下，不适合物联网产品的发展。在这个背景基础之上，基于NB-IOT技术的微站型基站动力环境监控单元的产品解决了当前的主要问题,随着5G商用的普及，该产品具有广泛的应用市场。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型涉及一种基于NB-IOT技术的动力环境监控装置，可有效的对5G基站的动力环境进行监测，并将数据远传到后台服务器。
为实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案为：
包括MCU模块、电源模块、电能采集模块、锂电池充放电模块、有线通信模块、传感器模块、NB-IOT无线转换模块，所述电源模块与MCU模块连接，用于整个系统供电，锂电池充放电模块与与MCU模块连接，作为备用电源，所述有线通信模块包含485/232通信模式，可通过跳线对通信模式进行选择，设置有485/232通信接口，主要用于连接接收下端智能设备上传的数据；MCU模块用于控制和接收有线通信模块、传感器模块、NB-IOT无线转换模块的数据，所述MCU模块，用于对所有采集到的数据进行整合计算并通过串口TTL电平传送至NB-IOT无线转换模块通过无线方式转发出去，传至后台服务器。
所述MCU模块采用32位型号为“STM32F205RGT6”的超大容量ARM处理器，64引脚，多路可复用IO口，具有多个串口，含SPI总线功能，可直接进行Flash存储，是整个装置的核心。
所述电源模块，用于将220V交流电或48V直流电转换为低压直流电，为各级模块提供电源，提供稳定的能源，为产品稳定运行提供基础条件。
所述电能采集模块，用于对5G基站的开关电源或者交流母线处的220V交流电或48V直流电的母线进行能量检测，将强电压和大电流信号转化为MCU可识别的小信号进行传递。
所述锂电池充放电模块，用于外部电源断电后为整个设备断电后可在瞬间接入并提供后备电源，可稳定工作2h以上。锂电池的充放电回路直接接入电路的电源系统，通过MOS管进行控制, 当电源断电，MOS管瞬时导通，给单片机系统供电。当有电源接入，单片机检测锂电池的电压，若电压低于3.5V,电路系统对锂电池进行充电，充满至4.2V后充电电路不再工作。
所述有线通信模块包含485/232通信模式，可通过跳线对通信模式进行选择，设置有485/232通信接口，主要用于连接接收下端智能设备上传的数据，并通过NB-IOT无线转换模块将下端智能设备上传的数据通过无线模式传送至后台服务器。
所述传感器模块主要用于接收基站当前环境和温湿度信号的接收，并传输至MCU；具体地，该模块连接设置在基站区域的温湿度传感器进行数据采集。
所述NB-IOT无线转换模块主要将串口TTL信号转换为窄带物联网无线信号，然后通过天线发送出去，并将数据传至后台服务器，进行基站当前状态实时跟踪和监控功能；进一步地，采用NEOWAY公司的无线模块产品NB-IOT模组N21。
所述MCU模块还连接有GPS模块进行定位。
本实用新型的有益效果为：本实用新型为一种基于NB-IOT技术的动力环境监控装置，可应用于5G基站，可实时地对基站的运行状态进行数据采集，并将数据通过天线发送出去，并将数据传至后台服务器，进行基站当前状态实时跟踪和远程监控，传输稳定。
附图说明
图1为本实用新型系统图；
图2为本实用新型框架图。
附图中：1- MCU模块1，2-电源模块2，3-电能采集模块3，4-锂电池充放电模块4，5-有线通信模块5，6-传感器模块，7- NB-IOT无线转换模块7。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步描述，应当理解此处所描述的实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的限制。
本实用新型为一种基于NB-IOT技术的动力环境监控装置，供电电源可为220V交流或48V直流，通过电源模块2对电源进行转换，并通过锂电池的充放电电路对断电后的设备进行供电。MCU模块1设置有多个串口，MCU模块1通过一个串口连接电能采集模块3，采集基站当前电能数据，主要包括电力、电压、功率、功率因数等数据。MCU模块1通过一个串口连接传感器模块6，对基站内部的温度和湿度状态量进行采集，通过一个串口连接有线通信模块5，主要方式为485/232信号，以上所有数据在进行计算后，通过一个串口与 NB-IOT无线转换模块7进行通信，并将数据传至后台服务器，能够有效适应各种不同场合、不同环境和低成本的需求，进行基站状态实时跟踪和报警功能。可匹配多种规格型号智能设备如开关电源及物联网底层设备，自适应通讯协议，增加温度保护报警、湿度报警、断电报警、高低压报警灯功能。上电工作状态下，可通过后台对产品所在位置进行产品定位。
如图2所示，主控芯片MCU模块1采用32位型号为“STM32F205RGT6”的超大容量ARM处理器，64引脚，多路可复用IO口。具有多个串口，含SPI总线功能，可直接进行Flash存储。无线模块采用NEOWAY公司的无线模块产品NB-IOT模组N21。
MCU模块1通过ADC通道和传感器模块对温湿度信号进行采集并进行运算。下游智能设备可通过通信协议的匹配，通过有线通信模块5的485/232通道对信号进行采集处理，并进行运算，电能采集模块3通过串口对采集到的的电压、电流、功率、功率因数等信号进行采集，然后通过串口通信，将数据传至MN-IOT无线通信模块，无线通信模块通过其功能，将数据通过天线转发出去，传至服务器，基于窄带物联网技术的应用，可有效解决2G网络信号不稳定，4G网络成本高的问题。
本实用新型与现有技术相比所具有的优点是：
1.与其他产品相比，可应用于5G基站；
2.与其他产品相比，增加了创新性的NB-IOT功能；
3.下游可自动匹配多种型号智能设备，协议匹配度高，应用范围更加广泛；
4.电源断电后锂电池可迅速切入进行工作；
5.可通过后台进行定位，更加智能，降低售后成本，便于维护；
6.与其它产品相比，成本更低；
7.与其它产品相比，安装方式更加灵活。
以上所述是对本实用新型的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和增加，这些改进和增加也视为对本实用新型的保护。
Claims (6)
1.一种基于NB-IOT技术的动力环境监控装置，其特征在于，包括MCU模块、电源模块、电能采集模块、锂电池充放电模块、有线通信模块、传感器模块、NB-IOT无线转换模块，所述电源模块与MCU模块连接，用于整个系统供电，锂电池充放电模块与MCU模块连接，作为备用电源，所述有线通信模块包含485/232通信模式，可通过跳线对通信模式进行选择，设置有485/232通信接口，主要用于连接接收下端智能设备上传的数据；MCU模块用于控制和接收有线通信模块、传感器模块、NB-IOT无线转换模块的数据，所述MCU模块，用于对所有采集到的数据进行整合计算并通过串口TTL电平传送至NB-IOT无线转换模块通过无线方式转发出去，传至后台服务器。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT技术的动力环境监控装置，其特征在于，所述MCU模块采用32位型号为“STM32F205RGT6”的超大容量ARM处理器。
3.根据权利要求1所述的基于NB-IOT技术的动力环境监控装置，其特征在于，所述电源模块，用于将220V交流电或48V直流电转换为低压直流电，为各级模块提供电源。
4.根据权利要求1所述的基于NB-IOT技术的动力环境监控装置，其特征在于，所述电能采集模块，用于对5G基站的开关电源或者交流母线处的220V交流电或48V直流电的母线进行检测，将强电压和大电流信号转化为MCU可识别的小信号传递给MCU模块。
5.根据权利要求1所述的基于NB-IOT技术的动力环境监控装置，其特征在于，所述传感器模块主要用于接收基站当前环境和温湿度信号的接收，并传输至MCU模块；具体地，该模块连接设置在基站区域的温湿度传感器进行数据采集。
6.根据权利要求1所述的基于NB-IOT技术的动力环境监控装置，其特征在于，所述NB-IOT无线转换模块主要将串口TTL信号转换为窄带物联网无线信号，然后通过天线发送出去，并将数据传至后台服务器，进行基站当前状态实时跟踪和监控功能；进一步地，采用NEOWAY公司的无线模块产品NB-IOT模组N21。
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