CN214281664U - 一种基于NB-IoT的沼气工程生产运行参数计量监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于生产运行参数计量及监控技术领域，尤其一种基于NB‑IoT的沼气工程生产运行参数计量监控装置。所述参数计量监控装置包括微处理器模块、参数检测采集传感器、NB‑IoT模块、模拟量接口、数字量接口、设备启停阀控模块、声光报警模块、人机交互模块、电源管理单元。本实用新型采用NB‑IOT模块代替BLE、ZigBee、Wi‑Fi等传统模块进行无线数据传输，与传统无线传输技术相比，NB‑IoT模块具有功耗低、穿墙能力强、寿命长、接入量大、可覆盖范围广等优点，基于NB‑IoT的沼气工程生产运行参数计量监控装置，可在大型集中沼气生产工程现场完成只需设置极少中继节点便能达到生产设备全覆盖并能与服务器连接的效果。
Description
技术领域
本实用新型属于生产运行参数计量及监控技术领域，尤其一种基于NB-IOT的沼气工程生产运行参数计量监控装置。
背景技术
目前的沼气生产现场采用的无线传输技术涉及多种，但随着生产规模的扩大、物联网技术的应用，使得传统无线传输技术(如BLE技术、ZigBee技术、Wi-Fi技术等)无法满足传输范围变长、生产接入设备增加带来的技术需求，若执意使用传统无线通信技术的话组网成本也会明显上升。
随着蜂窝网络技术的发展，基于蜂窝网络的NB-IoT技术逐渐发展起来，NB-IoT技术支持M2M体系下海量数据连接与更新，加之移动蜂窝连接的便捷性，在一定程度上增加了网络自身的覆盖面积，甚至能满足物联网环境下通信流程与环节的各项需求。
实用新型内容
为解决目前的沼气工程生产运行参数计量监控装置中传统无线传输模块传输距离短、可接入设备数量低，且需设置多处中继传输节点的问题，提供一种可与现有的蜂窝网络兼容、功耗低、传输距离远的基于NB-IoT技术的参数计量监控装置。
为实现以上实用新型目的，本实用新型提供一种基于NB-IoT技术的沼气工程生产运行参数计量监控装置，包括参数检测采集传感器(2)、NB-IoT模块(3)和微处理器模块(1)，所述参数检测采集传感器(2)、NB-IoT模块(3)同时与所述微处理器模块(1)连接；所述参数检测采集传感器(2)用于检测采集生产过程中的气体成分占比信息、生产环境温度湿度信息、生产设备运转状态参数信息，并将采集数据传输至所述微处理器模块(1)；所述NB-IoT技术模块用于将所述采集数据通过蜂窝网络传输至上级服务器。
进一步的，所述沼气工程生产运行参数计量监控装置中的参数检测采集传感器(2)包括气体成分检测传感器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器、设备信息采集器；
所述气体成分检测传感器用于检测生产气体中各混合气体有无及成分百分比，并将其传输至微处理器模块(1)；
所述气压传感器用于感测用于检测生产过程中气体的实时气压信息，并将其传输至微处理器模块(1)；
所述温度传感器用于感测生产过程中环境的实时温度信息，并将其传输至微处理器模块(1)；
所述湿度传感器用于感测生产过程中环境湿度信息，并将其传输至微处理器模块(1)；
所述设备信息采集器用于记录生产过程中生产设备的运转参数信息，并将其传输至微处理器模块(1)；
所述NB-IoT模块(3)用于将所述气体成分信息、压力信息、温度信息、湿度信息、生产设备的运转参数信息传输至上级服务器。
进一步的，所述沼气工程生产运行参数计量监控装置还包括连接至所述微处理器模块(1)的设备启停阀控模块(6)及声光报警模块(7)；
所述设备启停阀控模块(6)用于决定生产设备(11)的启停状态，根据上级服务器的指令对突发情况完成打开或关闭阀门完成生产设备(11)的启停控制；
所述声光报警模块(7)用于在突发情况是发出声光报警信息。
进一步的，所述沼气工程生产运行参数计量监控装置还包括人机交互模块(8)，所述人机交互模块(8)与微处理器模块(1)连接，用于显示当即生产状况下的气体成分占比、生产环境温度湿度及生产设备运转情况等信息。
附图说明
图1是一种基于NB-IoT的沼气工程生产运行参数计量监控装置结构框图
图1中包括，微处理器模块(1)、参数检测采集传感器(2)、NB-IoT模块(3)、模拟量接口(4)、数字量接口(5)、设备启停阀控模块(6)、声光报警模块(7)、人机交互模块(8)、电源管理单元(9)、上级服务器(10)、生产设备(11)。
具体实施方式
下面结合说明书附图对实施例加以详述。
图1中在微处理器模块(1)的程序存储器中安装该嵌入式MCU的操作系统相应单元的管控程序，系统启动后，电源管理单元(9)首先为微处理器模块(1)供电，并在微处理器模块(1)的控制下分别为各传感器单元供电，整个系统在微处理器模块(1)的控制下完成初始化。
采用本实用新型所构成的设备工作可分为以下若干流程
1、被监测参数采集流程
微处理器模块(1)的模拟量接口(4)和数字量接口(5)分别与被监测沼气工程生产设备(11)连接，被监测传感器模拟量经传感器转变为离散的数字序列送至微处理器模块(1)；被监测的生产设备(11)的运转启停参数信息数字量经采集接口在微处理器模块(1)的控制下对数据进行读取，由此完成一次参数采集。
2、数据通讯流程
微处理器模块(1)启动无线通讯程序，控制无线通讯单元通过广域无线网与上级服务器(10)建立通讯，将监测数据传送到上级服务器(10)，并将这些数据实时显示在人机交互模块(8)上。
采用上述技术方案本实用新型的有益效果是：沼气工程生产运行参数计量监控装置可达到低功耗、广覆盖、大连接、低成本、高定位、强穿透等要求。
以传统无线传输技术Wi-Fi为比较目标的话，NB-IoT模块(3)穿透能力更强且功耗较低，可完成高达10年的待机与良好的功耗控制，降低了NB-IoT模块(3)设备更新换代的难度，可减少不必要的资源浪费与人员费用支出，强有力的穿透能力可使得即使处于沼气发酵管内部的生产状态信息也可以随时获取；在现有的蜂窝网络技术中，由于NB-IoT下蜂窝结构的特殊性，NB-IoT网络增益超过20dB，覆盖面积扩大100倍，这种覆盖能力可使其通信能力得到极大增强，实用性切实得到保障，可实现一个车间甚至一间工厂内只设置一个转发中继节点即可完成整个车间或整个工厂内所有生产设备(11)与上级服务器(10)的连接。
Claims (7)
1.一种基于NB-IoT的沼气工程生产运行参数计量监控装置，其特征在于，所述沼气工程生产运行参数计量监控装置包括微处理器模块(1)、参数检测采集传感器(2)和NB-IoT模块(3)，所述参数检测采集传感器(2)、NB-IoT模块(3)同时与所述微处理器模块(1)连接，所述参数检测采集传感器(2)用于在沼气生产过程中采集生产气体成分参数、环境参数、机体设备状态参数并传输至所述微处理器模块(1)，所述NB-IOT模块(3)用于将生产气体成分参数、环境参数、机体设备状态参数等参数数据通过蜂窝网络传输至上级服务器。
2.根据权利要求1所述的沼气工程生产运行参数计量监控装置，其特征在于，所述微处理器模块(1)选用嵌入式MCU。
3.根据权利要求1所述的沼气工程生产运行参数计量监控装置，其特征在于，所述参数计量监控装置中的参数检测采集传感器(2)包括气体成分检测传感器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器、设备信息采集器；所述气体成分检测传感器用于检测生产气体中各混合气体有无及成分百分比，并将其传输至微处理器模块(1)；所述气压传感器用于感测用于检测生产过程中气体的实时气压信息，并将其传输至微处理器模块(1)；所述温度传感器用于感测生产过程中环境的实时温度信息，并将其传输至微处理器模块(1)；所述湿度传感器用于感测生产过程中环境湿度信息，并将其传输至微处理器模块(1)；所述设备信息采集器用于记录生产过程中生产设备(11)的运转参数信息，并将其传输至微处理器模块(1)。
4.根据权利要求1所述的沼气工程生产运行参数计量监控装置，其特征在于，所述NB-IoT模块(3)用于将上述气体成分信息、压力信息、温度信息、湿度信息、生产设备的运转参数信息传输至上级服务器。
5.根据权利要求1所述的沼气工程生产运行参数计量监控装置，其特征在于，所述气体成分检测传感器包括CO2传感器、CH4传感器、O2传感器，可分别完成对所属气体成分的检测计量。
6.根据权利要求1-5任一项所述的沼气工程生产运行参数计量监控装置，其特征在于，所述参数计量监控装置还包括连接至所述微处理器模块(1)的设备启停阀控模块(6)及声光报警模块(7)，所述设备启停阀控模块(6)用于决定生产设备(11)的启停状态，根据上级服务器的指令对突发情况完成打开或关闭阀门完成生产设备(11)的启停控制；所述声光报警模块(7)用于在突发情况是发出声光报警信息。
7.根据权利要求6所述的沼气工程生产运行参数计量监控装置，其特征在于，所述参数计量监控装置还包括人机交互模块(8)，所述人机交互模块(8)与微处理器模块(1)连接，用于显示当即生产状况下的气体成分占比、生产环境温度湿度及生产设备运转情况信息。
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