一种环境信息处理与预警方法与流程

[0001]
本发明涉及塔用接线盒领域，具体涉及一种环境信息处理与预警方法。


背景技术：

[0002]
塔用光纤接线盒因其部署在室外电塔、电杆的顶部，接线盒包括底座和装配在底座上的接线盒壳体，接线盒壳体与底座之间装配有密封条。接线盒一般是以竖直姿态装配在电塔或电杆上的高空位置，具体是将底座通过螺丝与电塔或电杆装配连接。受气候环境的影响作用会加速密封条老化或导致接线盒倾斜。其中，接线盒的倾斜通常是整体倾斜，导致接线盒倾斜的原因为强风、冷热交替导致螺丝松动。接线盒倾斜和密封条老化都会导致密封效果变差，从而增加了接线盒受潮或者进水的风险；而接线盒倾斜和密封条老化还会对内部光纤端接的可靠性产生不良影响。光纤接线盒进水则会导致内部接插件腐蚀，特别是冬季时壳内的积水所导致的结冰会改变光纤应力，使损耗、故障的风险增大，传输效率以及可靠性大幅度降低。在现有的塔用光纤接线盒智能系统方案中，无法做到在故障尚未发生时提前有效预警。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是提供一种环境信息处理与预警方法，其能够对接线盒的内部状态进行提前预警。
[0004]
本发明采取的技术方案具体如下。
[0005]
一种环境信息处理与预警方法，应用于光纤接线盒内的计算设备中，所述方法包括如下步骤：
[0006]
检测是否存在触发信息；所述触发信息包括第一触发信息、第二触发信息中的一者或两者，所述第一触发信息是由计算设备内部的定时器发出的第一中断信号，所述第一中断信号是由定时器按照预设的时间间隔发出，所述第二触发信息是由光纤接线盒内的检测单元发出的第二中断信号，所述检测单元用于采集接线盒的工作状态数据，所述工作状态数据包括接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状态下的输出电压中的一者或几者，所述第二中断信号是由检测单元在目标数据达到检测单元内部的第一预设阈值后发出；所述目标数据为接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状态下的输出电压中的任意一者；
[0007]
若检测出已存在触发信息，则获取检测单元所采集的接线盒的工作状态数据；
[0008]
对接线盒的工作状态数据进行分析处理，以判断是否存在风险预警事件和/或故障报警事件；
[0009]
若判断存在风险预警事件和/或故障报警事件，则向服务器发送示警数据包；所述示警数据包包括接线盒的工作状态数据、风险预警参数和/或故障报警参数、风险预警结论
和/或故障报警结论。
[0010]
优选地，还包括：
[0011]
在服务器发出校验信息之后，获取校验信息并判断校验信息是否为接收正确确认信息；
[0012]
若判断校验信息为接收正确确认信息，则判断接收正确确认信息中是否存在更新指令和更新参数；所述更新指令用于控制计算设备将更新参数更新到检测单元中；
[0013]
若判断接收正确确认信息中存在更新指令和更新参数，则根据更新指令将更新参数更新到检测单元中；
[0014]
其中，所述更新参数包括密封性阈值参数、倾斜角阈值参数、温度阈值参数、湿度阈值参数、光强阈值参数、电源电量阈值参数、累计运行时间阈值参数中的一种或多种。
[0015]
优选地，所述接线盒的工作状态数据包括温度数据、压强数据，当前的温度数据记为t2，当前的压强数据记为p2，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：先根据公式计算压强与温度的比值的变化量δη，p2、t2分别为当前接线盒的压强数据、温度数据，p1、t1分别为接线盒在完成安装时的压强、温度；
[0016]
然后，判断δη是否超过η2和/或η1，其中，η2＜η1；
[0017]
若η2＜δη＜η1，则计算累计出现η2＜δη＜η1的事件的次数t
密封预警
，且当t
密封预警
＞t2时，则得出结论为，存在气密性劣化预警事件，并将该结论存入示警数据包中；
[0018]
若δη＞η1，则计算累计出现δη＞η1的事件的次数t
密封报警
，且当t
密封报警
＞t1时，则得出结论为，存在气密性故障报警事件，并将该结论存入示警数据包中；
[0019]
其中，风险预警参数包括η2、η1、t2，所述故障报警参数包括η1、t1。
[0020]
优选地，所述接线盒的工作状态数据包括倾斜角数据，倾斜角为接线盒与其重力方向的夹角，记为θ，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0021]
判断θ是否超过θ1和/或θ2，其中θ1＜θ2；
[0022]
若θ1＜θ＜θ2，则得出结论为，存在倾斜预警事件，并将该结论存入示警数据包中；；其中，θ1为接线盒倾斜角的预警下限阈值；
[0023]
若θ＞θ2，则得出结论为，存在倾斜报警事件，并将该结论存入示警数据包中；其中，θ2为接线盒倾斜角的预警下限阈值；其中，风险预警参数包括θ1，故障报警参数包括θ2。
[0024]
优选地，所述接线盒的工作状态数据包括温度数据，将温度数据记为t，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0025]
判断t是否超过t
max1
和/或t
max2
，其中，t
max1
＜t
max2
；
[0026]
若t
max1
＜t＜t
max2
，则计算累计出现t
max1
＜t＜t
max2
的事件的时间，并判断累计时间是否达到h小时，若累计时间达到h小时，则得出结论，存在高温风险预警，并将该结论存入示警数据包中；其中，t
max1
为温度的预警下限阈值；
[0027]
若t＞t
max2
，则得出结论，存在高温故障报警，并将该结论存入示警数据包中；其中，t
max2
为温度的预警上限阈值；其中，风险预警参数包括t
max1
、h，故障报警参数包括t
max2
、h。
[0028]
优选地，所述接线盒的工作状态数据包括湿度数据，将湿度数据记为rh，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0029]
判断rh是否超过rh
max1
和/或rh
max2
，其中，rh
max1
＜rh
max2
；
[0030]
若rh
max1
＜rh＜rh
max2
，则计算累计出现rh
max1
＜rh＜rh
max2
的事件的时间，并判断累计时间是否达到j小时，若累计时间达到j小时，则得出结论，存在高湿度风险预警，并将该结论存入示警数据包中；其中，rh
max1
为湿度的预警下限阈值；
[0031]
若rh＞rh
max2
，则得出结论，存在高湿度故障报警，并将该结论存入示警数据包中；其中，rh
max2
为湿度的预警上限阈值；
[0032]
其中，风险预警参数包括rh
max1
、j，故障报警参数包括rh
max2
、j。
[0033]
优选地，所述接线盒的工作状态数据包括光强数据，将光强数据记为b，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法为：
[0034]
判断b是否超过b
l
，则得出结论，存在漏光报警事件，并将该结论存入示警数据包中；其中，故障报警参数包括b
l
。
[0035]
优选地，所述接线盒的工作状态数据包括电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状态下的输出电压，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0036]
判断电源在未充电状态下的输出电压是否连续d天下降，若是，则得出结论为，存在能量回收电路风险预警事件，并将该结论存入示警数据包中；其中，d为电源在未充电状态下的输出电压连续下降天数的阈值；
[0037]
判断电源在夜间的输出电压衰减量是否大于δv
dis-chrg
，若是，则得出结论为，存在电量衰减风险预警事件，并将该结论存入示警数据包中；其中，δv
dis-chrg
为电源在夜间的输出电压衰减量的阈值；
[0038]
判断电源在充电状态下的输出电压是否在预充电时间t
pre-chrg
内低于预充电电压v
pre-chrg
，若是，则得出结论为，存在电池即将损坏报警事件，并将该结论存入示警数据包中；
[0039]
其中，风险预警参数包括d、δv
dis-chrg
，故障报警参数包括t
pre-chrg
、v
pre-chrg
。
[0040]
优选地，所述接线盒的工作状态数据包括当前时间数据，当前时间数据记为t，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0041]
先根据公式δt＝t-t0计算得出累计运行时间δt，其中，t0为接线盒开始运行的初始时间；
[0042]
再判断δt是否大于t
work
；t
work
为累计运行时间的阈值；
[0043]
若判断得出δt＞t
work
，则得出结论为，存在累计运行时间风险预警事件，并将该结论存入示警数据包中；其中，风险预警参数包括t
work
。
[0044]
一种存储设备，该存储设备中存储有多条指令，所述指令适于由处理器执行：
[0045]
检测是否存在触发信息；所述触发信息包括第一触发信息、第二触发信息中的一者或两者，所述第一触发信息是由计算设备内部的定时器发出的第一中断信号，所述第一中断信号是由定时器按照预设的时间间隔发出，所述第二触发信息是由光纤接线盒内的检测单元发出的第二中断信号，所述检测单元用于采集接线盒的工作状态数据，所述工作状态数据包括接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状态下的输出电压中的一者或几者，所述第二中断信号是由检测单元在目标数据达到检测单元内部的风险预警参数后发出；所述目标数据为接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状
态下的输出电压中的任意一者；
[0046]
若检测出已存在触发信息，则获取检测单元所采集的接线盒的工作状态数据；
[0047]
对接线盒的工作状态数据进行分析处理，以判断是否存在风险预警事件和/或故障报警事件；
[0048]
若判断存在风险预警事件和/或故障报警事件，则向服务器发送示警数据包；所述示警数据包包括接线盒的工作状态数据、风险预警参数和/或故障报警参数、风险预警结论和/或故障报警结论。
[0049]
一种安装在接线盒内的计算设备，包括：
[0050]
处理器，用于执行各指令；以及
[0051]
存储设备，用于存储有多条指令，所述指令适于由处理器执行：
[0052]
检测是否存在触发信息；所述触发信息包括第一触发信息、第二触发信息中的一者或两者，所述第一触发信息是由计算设备内部的定时器发出的第一中断信号，所述第一中断信号是由定时器按照预设的时间间隔发出，所述第二触发信息是由光纤接线盒内的检测单元发出的第二中断信号，所述检测单元用于采集接线盒的工作状态数据，所述工作状态数据包括接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状态下的输出电压中的一者或几者，所述第二中断信号是由检测单元在目标数据达到检测单元内部的风险预警参数后发出；所述目标数据为接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状态下的输出电压中的任意一者；
[0053]
若检测出已存在触发信息，则获取检测单元所采集的接线盒的工作状态数据；
[0054]
对接线盒的工作状态数据进行分析处理，以判断是否存在风险预警事件和/或故障报警事件；
[0055]
若判断存在风险预警事件和/或故障报警事件，则向服务器发送示警数据包；所述示警数据包包括接线盒的工作状态数据、风险预警参数和/或故障报警参数、风险预警结论和/或故障报警结论。
[0056]
一种基于物联网的塔用光纤接线盒智能故障预警系统，包括：
[0057]
上述的计算设备，其安装在光纤接线盒的盒内；
[0058]
检测单元，其与计算设备相连，用于采集接线盒的工作状态数据并发送至计算设备，所述工作状态数据包括接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的电压数据、电源在充电状态下的电压数据中的一者或几者，检测单元包括温湿度传感器、倾角检测传感器、光强传感器、气压传感器、定位装置、电源状态监测电路中的一种或多种；定位装置与卫星定位系统通讯连接，其中，所述卫星定位系统包括gps卫星定位系统、北斗卫星定位系统、glonass卫星定位系统中的一者或者几者；
[0059]
服务器，其与计算设备通过lpwan网络通信技术通讯连接，用于至少接收和处理计算设备发出的示警数据包、以及在收到示警数据包后向计算设备发送确认信息，所述确认信息为接收正确确认信息，lpwan网络通信技术至少包括nb-iot网络通信技术、lora网络通信技术中的一者或两者。
[0060]
本发明取得的技术效果为：
[0061]
本发明提供的一种环境信息处理与预警方法，应用于接线盒内的计算设备中，通过获取检测单元检测的接线盒内的状态数据，并对其进行分析处理，当判断相应状态数据异常时，发送示警数据包至云端服务器，由于判断是否存在预警事件，可以供服务器端及时获知接线盒的状态异常，以便及时处理，不仅能够防患于未然，而且能够根据与预警相关的数据，合理分散分配维护人员的工作量，在有效发挥人员效能的同时，还能够降低紧急事件发生的几率以及由此所引发的高维护成本；其次，发送至云端服务器的示警数据包中包含状态数据，而状态数据中包括接线盒的位置信息和当前时间，以便使得云端服务器能够获取接异常状态的接线盒的位置和发生异常的时间，为工作人员检修提供了高效的、可靠的寻址方式；另外，由于计算设备是在检测到有触发信息时，才会采集状态数据，可以有效降低能耗，延长使用周期。
[0062]
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
[0063]
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0064]
图1为本申请实施例提供的环境信息处理与预警方法的流程图；
[0065]
图2为本申请实施例提供的用于反映接线盒内各元器件的连接关系的系统框图；
[0066]
图3为本申请实施例提供的基于物联网的塔用光纤接线盒智能故障预警系统的网络架构图；
[0067]
图4为本申请实施例提供的一种智能物联网型塔用光纤接线盒的主视图；
[0068]
图5为图4中沿a-a向的剖视图；
[0069]
图6为图4中所示的智能物联网型塔用光纤接线盒的拆解示意图；
[0070]
图7为本申请实施例提供的罩体与环境监测与数据收发处理单元在装配完成时的主视图；
[0071]
图8为图7中沿b-b向的剖视图；
[0072]
图9为本申请实施例提供的环境监测与数据收发处理单元的俯视图；
[0073]
图10为图9的侧视图；
[0074]
图11为图9中所示的环境监测与数据收发处理单元的仰视图；
[0075]
图12为本申请实施例提供的反射型隔热层的结构示意图；
[0076]
图13为本申请实施例提供的用于反映主控电子学板上各元器件之间的连接关系的原理框图。
具体实施方式
[0077]
为了使本申请的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本申请进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本申请的一种或几种具体的实施方式，并不对本申请具体请求的保护范围进行严格限定，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0078]
目前，塔用光纤接线盒检测系统存在的不足如下：
[0079]
(1)现有塔用光纤接线盒使用温湿度传感器、倾斜角传感器和气压传感器中的一种或几种作为接线盒故障判断数据源，但是仅能够在故障发生时发出报警，难以做到防患于未然，因此，常常在故障发生后紧急调配人力，人员利用率较低。
[0080]
(2)现有塔用光纤接线盒虽然利用了物联网等无线通信技术，但不能根据地区特点，独立远程更新风险预警算法规则的参数以及故障报警算法规则的参数，一旦在实际使用中需要修改参数，就只能够在服务器系统中修改或屏蔽终端设备的报警，浪费了物联网资源和终端设备电力。
[0081]
参阅图1至图3，本实施例首先提供了一种基于物联网的塔用光纤接线盒智能故障预警系统，包括：
[0082]
计算设备，其安装在光纤接线盒的盒内；计算设备可以是mcu或者包含有mcu的电子设备；
[0083]
检测单元，其与计算设备相连，用于采集接线盒的工作状态数据并发送至计算设备，所述工作状态数据包括接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的电压数据、电压在充电状态下的电压数据中的一者或几者，检测单元包括温湿度传感器、倾角检测传感器、光强传感器、气压传感器、定位装置、电源状态监测电路中的一种或多种；定位装置与卫星定位系统通讯连接，其中，所述卫星定位系统包括gps卫星定位系统、北斗卫星定位系统、glonass卫星定位系统中的一者或者几者；
[0084]
服务器，其与计算设备通过lpwan网络通信技术通讯连接，用于至少接收和处理计算设备发出的示警数据包、以及在收到示警数据包后向计算设备发送确认信息，所述确认信息为接收正确确认信息，lpwan网络通信技术至少包括nb-iot网络通信技术、lora网络通信技术中的一者或两者。
[0085]
其实现步骤为：
[0086]
第一步，系统初始状态下处于休眠模式，等待唤醒，具体唤醒方式可以由自身定时器唤醒和/或传感器唤醒，唤醒后脱离休眠模式并运行，在系统运行时，进行采集数据，采集的数据包括接线盒内的温度、湿度、气压、光强、接线盒的倾斜角度、电池电量、接线盒所处的地理位置信息以及当前时间；
[0087]
第二步，将采集的数据进行处理，其中，对采集的数据进行处理，按照预设的数据处理分析方法进行，目的在于进行预警与报警分析，亦即分析是否存在预警事件或报警事件，并得出分析的结果；
[0088]
第三步，经过第二步对数据处理后，若存在预警事件或报警事件，则上传示警数据包。示警数据包是由采集的原始数据、报警的指标、异常预警/报警结论打包至事件队列中形成；同时，启动nb-iot等lpwan网络通信技术模块向云端服务器发送示警数据包；其中，报警的指标也就是系统预设的阈值参数，用来与采集的数据进行比对分析，若达到阈值参数则进行预警和/或报警事件的判断，进而得出结论，即是否存在预警事件或报警事件；云端服务器处可以设置显示设备，用于直观展示当前和/或以往采集的原始数据、报警的指标、异常预警/报警结论；
[0089]
第四步，云端服务器接收到接线盒端上传的示警数据包，并返回ack，ack为接收正
确确认信息，也即一种应答指令，表示数据接收完毕；云服务器端显示上传示警数据包的接线盒的相应数据，具体包括温度、湿度、气压、内部光强、外部光强、倾角、地理位置、电量等信息，同时展示示警数据包中的故障预判结论；其中，故障预判结论是由终端接线盒内的计算设备自主判断，提高了系统的智能化，降低了云端服务器的数据处理压力，使得整个系统运行效率更高；
[0090]
第五步，系统进入休眠模式。
[0091]
其中，如图1所示，图中的系统上线信号，与手机类似，入网前，先向服务器发出上线信号，告知服务器有终端设备入网了。
[0092]
本申请实施例通过采用上述方案所取得的有益效果是，从塔用光纤接线盒故障成因方面分析，通过内部集成多种传感器和模块，获取温度、湿度、气压、光强、倾斜角、时间、地理位置、电池状态等信息，结合内置于接线盒中的智能故障预警系统对数据进行综合分析，并根据设定的阈值生成相应的事件。该预警系统不仅能够对故障进行报警，还能够针对内部状态参量的情况生成风险预警。该系统使用nb-iot通信，接入物联网云平台，实现设备接入与设备连接，快速完成终端部署与数据上传。对于风险预警功能，因其可以在设备完全失效前发出对应的风险提醒，并提供地理位置信息，因此，运维人员有足够时间和精力对风险进行规划，并可以将风险排查融入到日常的巡检中，优化人力结构，提高运维效率，节省成本。此外，通过巡检，运维人员还可以发现不合理的风险预警参数，还可以通过向云端服务器提交新的风险预警参数，实现因地制宜。
[0093]
在上述第二步骤中，将采集的数据进行数据处理，其中，利用预设的数据处理分析方法处理数据，以进行执行预警与报警分析。具体分析方法如下：
[0094]
(1)接线盒的密封性，利用压强、温度进行判断。记为系统刚刚完成安装时光纤接线盒内部的压强、温度；为系统当前采集到的内部压强、温度数据。当相对于偏差超过η2未超过η1且达到t2次及以上时，产生气密性劣化预警事件，并存入事件队列；当相对于偏差超过η1且达到t1次时，产生气密性故障报警事件，并存入事件队列，后续将随示警数据包上传云端服务器。其中，存入事件队列中的气密性劣化预警事件、气密性故障报警事件，即异常报警的结论，相应的判断用的参数，即报警的指标。
[0095]
(2)接线盒的倾斜角利用倾斜角传感器实现，通过测量其与重力方向的夹角进行判断。当倾斜角大于θ1小于θ2时，产生预警事件，并存入事件队列；当倾斜角大于θ2时，产生报警事件，并存入事件队列。
[0096]
(3)接线盒通过温湿度传感器获取内部温度t、湿度rh数据。由于接线盒位于高塔顶端，白天阳光直射致使内部温度非常高，高温不仅会急速器件老化，还会大幅提高内部空气的饱和水汽量，在密封性不佳的情况下，经过多个昼夜冷热循环后，会在接线盒的内部空气中溶解大量的水汽。当发生气温快速降低的情况时，接线盒内存留的水汽会在接线盒的内壁表面凝结，发生积水。当内部温度t大于t
max1
小于t
max2
且累计达h小时时，触发高温风险预警；当内部温度大于t
max2
时，触发高温故障报警。其中，高温风险预警和高温故障报警均
会作为事件写入事件队列。其中，t
max1
、t
max2
的优选值分别为75℃、85℃。
[0097]
当内部湿度rh大于rh
max1
小于rh
max2
且累计达h小时时，触发高湿度风险预警；当内部湿度大于rh
max2
时，触发高湿度故障报警。高湿度风险预警和高湿度故障报警均会作为事件写入事件队列。
[0098]
(4)接线盒在完成部署后，内部处于完全避光状态，此时智能故障预警系统通过数字光强传感器采集到的光强数据code值应小于b
l
且接近于0。然而，一旦监测到光强大于b
l
，则说明接线盒发生漏光故障，产生漏光报警事件，b
l
的code值一般取255cd。现有接线盒的物联网改造方案均需要在壳体上开孔，在开孔处会增加接插件或者嵌入监测模块，接插件或模块内部也设置有遮光层。漏光的原因主要是接口或内部遮光层老化，变形所致。通过检测获知接线盒内存在漏光以后，可以及时对接口进行密封、更换内部遮光层。
[0099]
(5)智能故障预警系统通过监测系统电池电压判断电量是否不足以及状态。锂电池的输出电压长达d天持续下降，则触发能量回收电路风险预警事件；夜间电池输出电压衰减大于δv
dis-chrg
，则触发电量衰减风险预警；锂电池的电压在充电过程中，电压在预充电时间t
pre-chrg
内低于预充电电压v
pre-chrg
，则触发电池即将损坏报警。其中，d天优选10天。锂电池的输出电压连续下降的累计天数是由计算设备的主控器mcu进行处理获得，具体是电源检测电路能检测到输出电压低于预警阈值时，唤醒主控器，主控器重新采集电池的输出电压数据并处理，若确实低于预警阈值，则开始计时，当时间累计至d天，输出电压一直处于下降趋势，则主控器判断得出存在能量回收电路风险预警事件的结论。其中，夜间电池输出电压衰减量δv主要依靠主控器定时唤醒状态下获取电池的输出电压并计算得出，并将计算得出的夜间电池输出电压衰减量δv与δv
dis-chrg
相比较，若δv大于δv
dis-chrg
，则得出存在电量衰减风险预警事件的结论；其中，δv
dis-chrg
为夜间电池输出电压衰减量的下限值。其中，锂电池预充电电压的是否正常由电源检测电路进行检测和判断，由于过度放电的锂电池电压显著下降，不能以未过度放电的充电参数进行充电。电源检测电路在锂电池开始充电时开始计时，当充电时间达到预充电时间t
pre-chrg
时，将电池的充电电压与预充电电压v
pre-chrg
进行比较，若锂电池的充电电压在预充电时间t
pre-chrg
内低于预充电电压v
pre-chrg
，则主控器得出存在电池即将损坏的报警事件的结论，v
pre-chrg
为充电电压的下限值。
[0100]
(6)智能故障预警系统还会通过定位模块获取当前时间，并根据当前时间计算系统累积运行时间。当累积运行时间超过t
work
，产生累积运行时间风险预警事件。此处，即为主控器通过定位模块读取当前设备所处的位置信息和时间信息，在接线盒安装完毕开始运行时开始累积运行时间，当接线盒累积运行时间超过t
work
时，主控器则判断得出存在累积运行时间风险预警事件的结论，t
work
为累积运行时间的上限值。
[0101]
智能故障预警系统将收集到的数据以及事件队列经由nb-iot模块上传至云端服务器，在收到云端服务器的接收正确确认信息后，系统进入休眠状态，并等待下一次定时器或传感器唤醒。若接收正确确认信息中包含数据更新指令和参数，则重新配置对应的参数，并在重新配置对应的参数后，系统进入休眠状态。此处的接收正确确认信息也即上述的ack。
[0102]
服务器在收到数据后，会进行crc校验。服务器在对数据进行校验的同时，主控器处于等待状态。若校验有误，则回复接线盒端的主控器一个接受错误确认信息，以通知主控器重新上传数据，直至服务器对上传的数据校验无误为止，其中，接收错误确认信息用于表
示服务器接收的数据不完整和/或错误；若服务器校验数据无误后，回复接线盒接收正确确认信息，及前文的ack。这个工作是服务器自主完成的，无需人工操作。
[0103]
其中，更新配置参数是由服务器发出的。工作人员根据上一次接线盒上传至服务器的数据，确定是否修改参数，若确定要修改参数，则将需要修改的参数提交至服务器；服务器在下一次接线盒完成数据上报后，且服务器对接线盒上报的数据校验无误后，服务器发送接收正确确认信息至接线盒端的计算设备，此时的接收正确确认信息包含更新指令和需要更新的参数，以告知接线盒有参数需要更新，并由接线盒端的计算设备根据更新指令自主更新相应的参数。
[0104]
另外，关于参数的更新，如果服务器支持，也可以将修改参数的权限交由巡检运维人员，通过其在现场进行参数配置。
[0105]
在实际应用时，有可能将包含有上述指令的mcu单独运用，也即不仅仅可以应用于接线盒内，对此，本申请实施例提供一种环境信息处理与预警方法，应用于一种计算设备中，该计算设备可以且不限于应用于光纤/光缆等的接线盒中，计算设备中具有可以运行的指令，也即方法包括如下步骤：
[0106]
首先，检测是否存在触发信息，也就是检测是否有中断信号产生了；所述触发信息包括第一触发信息、第二触发信息中的一者或两者，所述第一触发信息是由计算设备内部的定时器发出的第一中断信号，所述第一中断信号是由定时器按照预设的时间间隔发出，所述第二触发信息是由光纤接线盒内的检测单元发出的第二中断信号，所述检测单元用于采集接线盒的工作状态数据，所述工作状态数据包括接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状态下的输出电压中的一者或几者，所述第二中断信号是由检测单元在目标数据达到检测单元内部的风险预警参数后发出；所述目标数据为接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状态下的输出电压中的任意一者；
[0107]
然后，若检测出已存在触发信息，则获取检测单元所采集的接线盒的工作状态数据；即，从检测单元中读取相应的工作状态数据；
[0108]
接下来，对接线盒的工作状态数据进行分析处理，将接线盒的工作状态数据与预设的对应的风险预警参数和/或故障报警参数进行比较，以判断是否存在风险预警事件和/或故障报警事件；
[0109]
再然后，若判断存在风险预警事件和/或故障报警事件，则向服务器发送示警数据包；所述示警数据包包括接线盒的工作状态数据、风险预警参数和/或故障报警参数、风险预警结论和/或故障报警结论；其中，风险预警参数和故障报警参数预设在计算设备中，同时还将风险预警参数预设在传感器、电源监测电路的芯片中，预设在传感器、电源监测电路中的风险预警参数，用于实时判断检测的数据是否超出风险预警参数，一旦出现超出/达到预警参数的情形，就产生第二触发信息以唤醒计算设备运行，计算设备运行后再次获取传感器和/或电源监测电路的检测数据，并重新与内设的风险预警参数、故障报警参数进行比较分析，以判断是否存在风险预警事件和/或故障报警事件，若存在风险预警事件，则发送包含有风险预警结论的示警数据包至云端服务器，若存在故障报警事件，则发送含有故障报警结论的示警数据包至云端服务器，供云端运维人员/上位机进行处理。这里，更为重要
的一点是，风险预警参数比故障报警参数设置的门槛值要低，从而能够在故障发生器，提前监测出数据的异常，以便提前应对，以防情况进一步恶化。从而，不仅能够降低故障率，合理配置运维力量，保证各接线盒能够处于正常运行状态，并能够有效降低损失。
[0110]
本申请实施例主要体现的是对接线盒的异常状况进行风险预警，但预警与报警本身在故障的等级上是不同的。预警，说明此时系统存在风险，但仍旧可以正常运行；报警，说明此时系统故障已经发生或即将发生。由于预警的灾难等级低于报警，因此，在实际使用中的预警事件的上报次数也必然高于报警次数。上报次数的增加意味着数据量的增加，从而增加服务器的数据处理压力和运维人员的工作压力。系统出厂是具有默认参数的，但这些参数在某些特殊场合可能会导致频繁的预警，比如在西藏地区，环境十分恶劣，有些预警参数不一定适用了。为了优化当地运维力量，可以根据实际情况远程调整预警参数。从终端设备上降低预警的次数，节省了数据流量。由于在实际应用时，不同地区的环境状态、使用需求可能会有不同，这时候就需要对终端接线盒内的计算设备进行参数的修正或者更新。
[0111]
为使得参数的更新和修改更加方便、高效，上述方法进一步还包括：
[0112]
在向服务器发出示警数据包之后，等待服务器的反馈信息，也即接收正确确认信息，在获取服务器发出的接收正确确认信息，判断接收正确确认信息中是否存在更新指令和更新参数；所述更新指令用于控制计算设备将更新参数更新到检测单元中；
[0113]
若判断接收正确确认信息中存在更新指令和更新参数，则根据更新指令将更新参数更新到检测单元中，终端接线盒内的计算设备在完成参数更新以后，进入休眠模式，等待上述的触发信息再次唤醒，唤醒后重复执行上述步骤；
[0114]
若判断接收正确确认信息中不存在更新指令和更新参数，则终端接线盒内的计算设备直接进入休眠模式，等待上述的触发信息再次唤醒，唤醒后重复执行上述步骤；
[0115]
其中，所述更新参数包括密封性阈值参数、倾斜角阈值参数、温度阈值参数、湿度阈值参数、光强阈值参数、电源电量阈值参数、累计运行时间阈值参数中的一种或多种。
[0116]
其中，关于计算设备是如何对接线盒的密封性指标进行预警和报警分析，本实施例进一步的方案为，所述接线盒的工作状态数据包括温度数据、压强数据，当前的温度数据记为t2，当前的压强数据记为p2，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：先根据公式计算压强与温度的比值的变化量δη，p2、t2分别为当前接线盒的压强、温度，p1、t1分别为接线盒在完成安装时的压强数据、温度数据；
[0117]
然后，判断δη是否超过η2和/或η1，其中，η2＜η1；
[0118]
若η2＜δη＜η1，则计算累计出现η2＜δη＜η1的事件的次数t
密封预警
，且当t
密封预警
＞t2时，则得出结论为，存在气密性劣化预警事件，并将该结论存入示警数据包中；
[0119]
若δη＞η1，则计算累计出现δη＞η1的事件的次数t
密封报警
，且当t
密封报警
＞t1时，则得出结论为，存在气密性故障报警事件，并将该结论存入示警数据包中；
[0120]
这里，风险预警参数包括η2、η1、t2；故障报警参数包括η1、t1；密封性阈值参数包括η2、η1、t2、t1。
[0121]
在计算设备对接线盒是否发生倾斜的预警或者报警分析中，本申请实施例优选地，所述接线盒的工作状态数据包括倾斜角数据，倾斜角为接线盒与其重力方向的夹角，记为θ，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0122]
判断θ是否超过θ1和/或θ2，其中θ1＜θ2；
[0123]
若θ1＜θ＜θ2，则得出结论为，存在倾斜预警事件，并将该结论存入示警数据包中；
[0124]
若θ＞θ2，则得出结论为，存在倾斜报警事件，并将该结论存入示警数据包中。其中，θ1为接线盒倾斜角的预警下限阈值；θ2为接线盒倾斜角的预警下限阈值。这里的风险预警参数即为θ1，故障报警参数即为θ2；倾斜角阈值参数包括θ1、θ2。
[0125]
在对接线盒内的温度监控方面，为了分析判断接线盒内是否存在高温预警和高温报警，计算设备的数据处理方案可以为，所述接线盒的工作状态数据包括温度数据，将温度数据记为t，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0126]
判断t是否超过t
max1
和/或t
max2
，其中，t
max1
＜t
max2
；
[0127]
若t
max1
＜t＜t
max2
，则计算累计出现t
max1
＜t＜t
max2
的事件的时间，并判断累计时间是否达到h小时，若累计时间达到h小时，则得出结论，存在高温风险预警，并将该结论、温度预警指标存入示警数据包中；其中，温度预警指标为t
max1
＜t＜t
max2
达到h小时；
[0128]
若t＞t
max2
，则得出结论，存在高温故障报警，并将该结论、温度报警指标存入示警数据包中；其中，温度报警指标为t＞t
max2
。其中，风险预警参数包括t
max1
、h，故障报警参数包括t
max2
、h。温度阈值参数包括t
max1
、t
max2
、h。
[0129]
在对接线盒内的湿度监控方面，为了分析判断接线盒内是否存在高湿度风险预警和高湿度故障报警，计算设备的数据处理方案为，所述接线盒的工作状态数据包括湿度数据，将湿度数据记为rh，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0130]
判断rh是否超过rh
max1
和/或rh
max2
，其中，rh
max1
＜rh
max2
；
[0131]
若rh
max1
＜rh＜rh
max2
，则计算累计出现rh
max1
＜rh＜rh
max2
的事件的时间，并判断累计时间是否达到j小时，若累计时间达到j小时，则得出结论，存在高湿度风险预警，并将该结论、湿度预警指标存入示警数据包中；其中，湿度预警指标为rh
max1
＜rh＜rh
max2
达到j小时；
[0132]
若rh＞rh
max2
，则得出结论，存在高湿度故障报警，并将该结论、湿度故障报警指标存入示警数据包中；其中，湿度故障报警指标为rh＞rh
max2
。其中，风险预警参数包括rh
max1
、j，故障报警参数包括rh
max2
、j。湿度阈值参数包括rh
max1
、rh
max2
、j。
[0133]
接线盒的盒内在正常情况下，需要满足一定的避光要求，一旦发生漏光，可能对线缆的传输性能、寿命等产生影响，为了能够及时对漏光异常做出反应，计算设备在对光强数据的处理方案可以优选为，所述接线盒的工作状态数据包括光强数据，将光强数据记为b，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法为：
[0134]
判断b是否超过b
l
，则得出结论，存在漏光报警事件，并将该结论存入示警数据包中。其中，在正常情况下b应当小于b
l
且趋近于零。其中，故障报警参数包括b
l
。光强阈值参数即为b
l
。
[0135]
接线盒内安装有电池，另外会通过光伏板接收光能经能量回收与转换电路存入电池中，如果出现连续阴雨天，就会造成电池的电能供给出现问题，需要持续关注电池电量是否处于能够正常工作的指标等；另外，如果电池本身出现故障，比如蓄电能力下降，无法正常充电，这样的话，必须提前获知相应的异常情况，才能够在接线盒终端监测预判系统失效之前，加以干预排故，以保证系统正常运行。为此，计算设备对于电池电量的监控方案为，所述接线盒的工作状态数据包括电源在未充电状态下的输出电压、电源在充电状态下的输出
电压，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0136]
判断电源在未充电状态下的输出电压是否连续d天下降，若是这种情况，要么是电池充电问题，要么可能是连续阴雨天，电压数据持续下降的时间超出正常范围，则得出结论为，存在能量回收电路风险预警事件，并将该结论存入示警数据包中；其中，d为电源在未充电状态下的输出电压连续下降天数的阈值；
[0137]
判断电源在未充电状态下的夜间输出电压衰减量是否存在大于δv
dis-chrg
的情况，若有这种情况，也就是有可能白天是阴雨天，没有足够的光能转化电能给电池充电，剩余电量告急，则得出结论为，存在电量衰减风险预警事件，并将该结论存入示警数据包中；其中，夜间的时间段可以是19点至次日05点，也可以根据实际情况设定；其中，δv
dis-chrg
为电源在夜间的输出电压衰减量的阈值；
[0138]
判断电源在充电状态下的输出电压是否在预充电时间t
pre-chrg
内低于预充电电压v
pre-chrg
，若是有这种情况，也就是充不进去电了，则计算设备得出结论为，存在电池即将损坏报警事件，并将该结论存入示警数据包中。换言之，如果电池在预充电时间t
pre-chrg
内，电压没有超过预充电电压v
pre-chrg
，则说明，电池已经不能充电了，应该尽快更换电池。其中，风险预警参数包括d、δv
dis-chrg
，故障报警参数包括t
pre-chrg
、v
pre-chrg
；电源电量阈值参数包括d、δv
dis-chrg
、t
pre-chrg
、v
pre-chrg
。
[0139]
智能故障预警系统还会通过定位模块获取当前时间，并根据当前时间计算系统累积运行时间。当累积运行时间超过，产生累积运行时间风险预警事件。此处，即为主控器通过定位模块读取当前设备所处的位置信息和时间信息，在接线盒安装完毕开始运行时开始累积运行时间，当接线盒累积运行时间超过时，主控器则判断得出存在累积运行时间风险预警事件的结论，为累积运行时间的上限值。下面为本方案的一种实施方式：
[0140]
所述接线盒的工作状态数据包括当前时间数据，当前时间数据记为t，对接线盒的工作状态数据进行分析处理的方法包括：
[0141]
先根据公式δt＝t-t0计算得出累计运行时间δt，其中，t0为接线盒开始运行的初始时间；
[0142]
再判断δt是否大于t
work
；t
work
为累计运行时间的阈值；
[0143]
若判断得出δt＞t
work
，则得出结论为，存在累计运行时间风险预警事件，并将该结论存入示警数据包中；
[0144]
其中，风险预警参数包括t
work
。t
work
累计运行时间阈值参数。
[0145]
在实际应用时，上述的方法/程序指令有可能只是存储在一个载体上，但是后续只要有处理器运行，就能够解决相应的技术问题，达到预期效果，对此，本申请实施例还提供了将上述指令的又一种实施方式，即一种存储设备，该存储设备中存储有与上述方法中的一种或多种相对应的多条指令，这些指令适于由处理器执行。
[0146]
上述方案还可以应用于另一种形式的具有数据处理功能的载体/装置/设备中，对此，本申请实施例还提供了一种安装在接线盒内的计算设备，包括：
[0147]
处理器，用于执行与上述方法中的一种或多种相对应的各指令；以及
[0148]
存储设备，用于存储有与上述方法中的一种或多种相对应的多条指令，这些指令适于由处理器执行。
[0149]
参阅图2和图3，上述的方法不仅可以应用于终端接线盒中的计算设备中，还可以
应用于与服务器互联，以进行远程监控的场景中，对此本申请实施例还提供了一种基于物联网的塔用光纤接线盒智能故障预警系统，包括：
[0150]
上述的计算设备，其安装在光纤接线盒的盒内；计算设备内具有存储器和处理器，存储器用于存储有与上述方法中的一种或多种相对应的多条指令，这些指令适于由处理器执行；
[0151]
检测单元，其与计算设备相连，用于采集接线盒的工作状态数据并发送至计算设备，所述工作状态数据包括接线盒内的温度数据、湿度数据、气压数据、光强数据、接线盒的倾斜角数据、位置数据、当前时间数据、电源在未充电状态下的电压数据、电源在充电状态下的电压数据中的一者或几者，检测单元包括温湿度传感器、倾角检测传感器、光强传感器、气压传感器、定位装置、电源状态监测电路中的一种或多种；定位装置与卫星定位系统通讯连接，其中，所述卫星定位系统包括gps卫星定位系统、北斗卫星定位系统、glonass卫星定位系统中的一者或者几者；
[0152]
服务器，其与计算设备通过lpwan网络通信技术通讯连接，用于至少接收和处理计算设备发出的示警数据包、以及在收到示警数据包后向计算设备发送确认信息，所述确认信息为接收正确确认信息，lpwan网络通信技术至少包括nb-iot网络通信技术、lora网络通信技术中的一者或两者。
[0153]
本申请实施例在具体实施时，可以利用型号为bh1750的高精度数字光强传感器监测内部光强，利用型号为si7021的温湿度传感器监测内部温度、湿度，利用型号为bmp180的气压传感器监测内部气压、利用型号为adxl345的三轴加速度传感器监测接线盒倾斜角、利用现有的任意一种或多种定位系统获取地理位置和时间信息、可以利用型号为axp209的电源状态监测电路检测电量和电池状态，综合以上数据利用低功耗stm32主控器对接线盒状态进行智能故障预警分析，其优选型号为stm32l152，并利用物联网完成与云端服务器的数据交互以及预警事件、报警事件的上报。其中，利用物联网完成与云端服务器的数据交互，包括但不限于通过云端服务器向终端的接线盒内的主控器发送参数更新指令和更新的参数，以对主控器等阈值参数进行修正或更新。其中，axp209芯片能够在电压过低时输出脉冲信号，该信号可以唤醒mcu。型号为apx209电源状态监测电路，内置库仑计和充电电路，可以检测电量和电池电压。上述的服务器最好是采用云服务器。
[0154]
由于预警的故障等级低于报警的故障等级，因此，在阈值范围方面，预警的阈值范围是包含报警的阈值范围的，即预警的下限值大于等于报警的下限值，预警的上限值小于等于报警的上限值。因此，各个传感器是可以自主判断风险预警的，而故障报警时需要mcu读取传感器的数据，进一步判断后，如果是报警，则生成报警事件。
[0155]
各传感器分别内置有下限值寄存器和/或上限值寄存器，上限值、下限值处于传感器的量程范围内，上限值分为预警阈值上限值和报警阈值上限值，下限值分为预警阈值下限值和报警阈值下限值，其中，预警阈值下限值大于报警阈值下限值，预警阈值上限值小于报警阈值上限值，即预警阈值范围包含在报警阈值范围内。由于传感器运行功耗极低，因此，传感器具有实时监测的特性。当监测的数值高于上限值或低于下限值时，传感器从int管脚会发出一个脉冲信号。mcu上与之相连的管脚被配置为信号边沿中断输入管脚，这就意味着只要该mcu管脚上出现上升沿或下降沿，也即边沿触发，就可以唤醒mcu，让其退出休眠模式。由此，可以认为mcu的外部唤醒是在发生预警事件时，而非发生报警事件时，从而达到
预警的作用；而是否真正发生了预警事件以及是否存在报警事件，则需要mcu进一步进行判断。mcu进一步进行判断的方法包括：重新读取相应的传感器或电源监测电路的工作状态数据，并将工作状态数据与mcu内预设的预警阈值参数或报警阈值参数进行比较分析，以判断是否存在预警事件或报警事件，若存在预警事件或报警事件，则将判断结论、以及所获取的工作状态数据、预警阈值参数或报警阈值参数存入示警数据包，上传至服务器。
[0156]
其中，预设的预警阈值参数和报警阈值参数，是被写入到主控制器中，其中的预警阈值参数和/或报警阈值参数还被写入到传感器中。其中，如果某些参数的判断只有一个参考值，比如光强数据的判断，只有一个报警阈值，那么光强传感器就将这个报警阈值写入，作为比对的参考值。之所以要将预警阈值参数写入传感器是因为主控制器存在两个工作状态：
[0157]
工作状态一，主控器处于内部定时唤醒模式，该模式下主控器由内置的定时器按照预设的时间间隔发出的时钟中断信号触发而退出休眠模式，采集各个传感器数据和/或电池电量数据和/或位置数据、当前时间数据，并将采集的传感器数据和/或电池电量数据与主控器内部预设的预警阈值参数、报警阈值参数进行比对，进而判断是否有预警事件和/或报警事件。该模式持续时间较短。
[0158]
工作状态二，主控器处于外部唤醒模式，该模式下主控器先处于低功耗休眠状态(大多数时间处于该状态)，此时主控器不具有采集环境参数的能力。为了能够继续获得对环境参数的预警能力，将预警阈值参数和/或报警阈值参数写入对应的传感器和/或电源监测电路中。当环境参数超出传感器和/或电源监测电路中设定的预警阈值参数/报警阈值参数后，传感器/电源监测电路发出唤醒信号唤醒主控器。主控器在唤醒后，依然会再次采集各个传感器数据，并进行阈值比对，进而判断是否有报警事件。
[0159]
传感器自身也可以具备阈值设定、阈值比较和/或报警事件输出功能。
[0160]
关于各环境参数的风险预警阈值，具体可以按如下方案实施：
[0161]
高温预警的阈值参数，不同地区不一样，可以通过云端进行设定，默认值为65℃；
[0162]
湿度预警的阈值参数，不同地区不一样，可以通过云端进行设定，默认值为60％；
[0163]
光强预警的阈值参数，默认二进制码值为100；
[0164]
气压预警的阈值参数，对于实际情况中的定容气体，其压力与温度关系近似满足理想气态方程：pv＝nrt，其中，p为压强，单位为pa，v为体积，单位为m3，n为物质的量，单位为mol，t为温度，单位为k，r为普适气体常量。
[0165]
由于主控器的耗电量相对于各传感器大一些，一直运行会消耗较多的电力，因此，通过上述方案调控主控器处于休眠状态和唤醒状态，以节省电力消耗，延长电池使用周期。主控器在休眠状态下工作时，对环境数据的监测将由耗电量小很多的传感器和实现，但最终的信息判断仍旧由stm32执行。
[0166]
塔用光纤接线盒的智能故障预警系统不仅能够防患于未然，而且能够通过预警数据，合理分散分配维护人员的工作量，在有效发挥人员效能的同时，还能够降低紧急事件发生的几率以及由此所引发的高维护成本，还能够远程完成参数更新，因地制宜地部署智能故障预警系统。本专利所述智能故障预警系统利用温度、湿度、气压、光强、倾斜角传感器获取相应的环境信息，利用电源监测电路获取电池状态，利用定位模块获取当前时间、地理位置信息，共计八种状态信息用于本地进行故障预警与报警的分析处理。通过nb-iot、lora等
低功耗无线通信技术，将处理后的信息信息上传至云端服务器。一旦检测到故障或故障风险预警将立刻上报云端服务器。通过定位系统获取接线盒的位置，极大地简化了接线盒位置数据库的更新工作，为工作人员检修提供了高效的、可靠的寻址方式。该系统内部含有低功耗管理算法和电池状态监测算法，用于降低功耗和获取电池状态。该系统能够预警、报警以下风险或故障：密封性风险预警与故障报警；倾斜角度的风险预警与故障报警；高温、高湿的风险预警与故障报警；漏光的故障报警；电池电量衰减的风险预警与即将损坏报警；累积运行时间的风险预警。
[0167]
针对部分特殊地区所具备的特殊环境，智能故障预警系统还可以从云端服务器获取并更新独立的预警、报警配置参数，因地制宜地对不同区域塔用光纤接线盒进行故障风险预警与故障报警。这里的主控器是作为从设备受控于云端服务器进行参数的更新，此处的参数更新是由人工提交参数修改的需求，由服务器在主控器上传数据后的信息确认中加入新参数。
[0168]
目前，现有技术中的光纤接线盒所面临的问题为：传统的塔用光缆接头盒在使用过程中存在一些弊端，比如：大多数设备需要人员定期巡视，几乎只有在接头盒出现显著故障时，工作人员才会察觉。如果发生通信故障问题，由于无法判断故障接头盒所处位置及现场的基本情况，工作人员不得沿线排查，不仅消耗大量的人力，而且难以对接头盒内部情况进行实时监测、实时预警，无法在故障尚未发生时高效抑制风险因素。由于塔用光缆接头盒长期部署在室外电塔、电杆的高处进行使用，环境非常恶劣。现有塔用光缆接头盒主要面临的风险因素和弊端是：
[0169]
(1)塔用光缆接头盒发生防尘、防水失效，致使内部湿度上升；
[0170]
(2)塔用光缆接头盒发生倾斜，由于接头盒钟罩部分重量较大，采用抱箍密封的接头盒极易发生倾斜，进一步可能发生倾覆，造成内部积水隐患及光纤受损。
[0171]
(3)塔用光缆接头盒内部温度过高。在白天太阳直射的情况下，高温高湿会加速内部关键部件老化。
[0172]
(4)塔用光缆接头盒的位置信息极大地依赖于数据库，特别是位置信息和累积运行时间信息，难以做到实时更新，一旦数据库未及时更新，将耗费工作人员大量的时间和精力。
[0173]
针对上述问题，本申请实施例提供了一种智能物联网型塔用光纤接线盒，参阅图4至图13，其旨在解决的技术问题为：现有的接线盒100有部分装置位于接线盒100外，缺少防护；接线盒壳体120需要开孔，影响密封性，继而还会影响接线盒100内的温湿度、气压、光强等因素。
[0174]
本申请实施例提供的实施方案包括接线盒底座110和安装在接线盒底座110上的接线盒壳体120，接线盒壳体120上远离接线盒底座110的一侧设有装配口121，装配口121处具有环境监测与数据收发处理单元200，环境监测与数据收发处理单元200与云端服务器通过网络通讯连接；还包括罩设在环境监测与数据收发处理单元200外侧的罩体300，罩体300位于接线盒100外部且罩体300的罩口与接线盒壳体120密封配合连接；其中，环境监测与数据收发处理单元200实时采集接线盒100的环境数据和位置数据，根据所采集的环境数据进行故障分析，并在环境数据超出预设阈值时产生预警或报警信息，以及将预警或报警信息和接线盒100的位置数据发送至云端服务器，工作人员可通过云端服务器了解接线盒100的
位置和接线盒100的故障信息，其中，所述接线盒100的环境数据包括接线盒100内的温湿度、气压、光强、接线盒100的倾角中的一者或几者，所述预设阈值包括温湿度阈值、气压阈值、光强阈值、接线盒100的倾角阈值中的一者或几者，所述预警或报警信息包括当前环境数据、提示当前环境数据即将超出预设阈值的信息、提示当前环境数据超出预设阈值的信息中的一者或几者。
[0175]
本申请实施例提供的智能物联网型塔用光纤接线盒，通过在接线盒壳体120上远离接线盒底座110的一侧的装配口121处设置环境监测与数据收发处理单元200，环境监测与数据收发处理单元200与云端服务器通过网络通讯连接，用于实时采集接线盒100的环境数据和位置数据，根据所采集的环境数据进行故障分析，并在环境数据超出预设阈值时产生预警或报警信息，以及将预警或报警信息和接线盒100的位置数据发送至云端服务器，从而便于及时发现故障以及提高排查接线盒100所处位置的效率，进而有利于提高排故效率；另外，在环境监测与数据收发处理单元200外侧设置罩体300，罩体300位于接线盒100外部且罩体300的罩口与接线盒壳体120密封配合连接，从而能够对环境监测与数据收发处理单元200进行保护，至少能起到防尘、防水的作用。通过采用上述方案，不仅能够为工作人员检修提供高效的、可靠的寻检方式，提高接线盒100故障的发现和排查效率，还能够对环境监测与数据收发处理单元200进行防护，提高环境监测与数据收发处理单元200的使用寿命和对环境的适应能力。
[0176]
具体地，参阅图5至图11，环境监测与数据收发处理单元200包括安装座210、lpwan通讯天线220、定位模块天线230、光伏板240、主控电子学板250、主控器260、lpwan通讯模块270、定位模块280和传感器组件290，其中，传感器组件290包括温湿度传感器291、倾角检测传感器292、光强传感器293、气压传感器294中的一者或几者；温湿度传感器291用于采集接线盒100内的温湿度数据，倾角检测传感器292用于检测接线盒100的倾斜角，以表征接线盒100所处的姿态，光强传感器293用于检测接线盒100内的光强数据，气压传感器294用于检测接线盒100内的气压数据。安装座210可拆卸地装配在装配口121内，安装座210与装配口121之间密封配合，主控电子学板250安装在安装座210上，罩体300的罩口与安装座210装配连接。lpwan通讯天线220、定位模块天线230均安装在主控电子学板250的朝向罩体300的一侧，也就是，lpwan通讯天线220、定位模块天线230位于罩体300与主控电子学板250围合形成的腔室内；lpwan通讯天线220、定位模块天线230均与主控电子学板250电性连接。传感器组件290、主控器260、lpwan通讯模块270、定位模块280均安装在主控电子学板250朝向接线盒底座110的一侧，亦即，传感器组件290、主控器260、lpwan通讯模块270、定位模块280位于主控电子学板250、接线盒壳体120以及接线盒底座110所围合形成的腔室内；且传感器组件290、主控器260、lpwan通讯模块270、定位模块280均与主控电子学板250电性连接。主控器260分别与传感器组件290、lpwan通讯模块270、定位模块280电性连接。lpwan通讯模块270通过主控电子学板250与lpwan通讯天线220电性相连。lpwan通讯天线220与云端服务器通讯连接；定位模块280通过主控电子学板与定位模块天线230电性相连；定位模块天线230与卫星定位系统通讯连接，其中，卫星定位系统包括gps卫星定位系统、北斗卫星定位系统、glonass卫星定位系统中的一者或者几者。其中，传感器组件290采集环境数据并发送至主控器260；定位模块280通过定位模块天线230与卫星定位系统交互通讯，获取接线盒100所处的位置数据并发送至主控器260，所述位置数据包括接线盒的经纬度数据；主控器260接
收环境数据，并对其进行分析处理，然后将分析处理后的环境数据与主控器260内的预设阈值进行比较，以及在环境数据进入/达到预设阈值范围时，向云端服务器发送预警或报警信息和接线盒100的位置数据。
[0177]
上述的定位模块天线230和定位模块280可以采用现有技术中相应的元器件或器材进行实施。
[0178]
lpwan也即低功耗广域网，相对于现有的sim卡通信模式能够大大降低功耗和成本。
[0179]
上述的lpwan通讯天线220为nb-iot天线/lora天线，lpwan通讯模块270为nb-iot模块/lora模块。也即采用nb-iot/lora通信技术，采用这类无线通信技术能够有效降低功耗。
[0180]
除了可以运用nb-iot、lora等低功耗无线通信技术实施本实施例的方案，还可以选用sigfox、telensa、lte cat-m1各通讯技术中的任意一者进行本实施例的实施。
[0181]
上述的预设阈值，不仅被写入到主控制器中，还写入到了各传感器中，之所以要写入传感器是因为主控制器具有两个工作状态：
[0182]
其一是，主控器260在内部定时唤醒模式下工作，该模式下主控器260采集各个传感器数据，并将采集到的数据与主控器260内事先写入的预设阈值进行比对，进而判断是否有报警事件，若有报警事件则由主控器260将报警事件经由lpwan通讯天线220向云端发送预警信息或报警信息。该模式持续时间较短；
[0183]
其二是，主控器260在外部唤醒模式下工作，也即睡眠状态，需要外部发送睡眠中断信号得以唤醒，然后才能正常工作。该模式下主控器260先处于低功耗休眠状态，此时主控器260不具有采集环境参数的能力。为了能够继续获得对环境参数的预警能力，将参数写入对应的传感器中。当环境参数超出传感器内部事先写入的预设阈值范围后，传感器发出唤醒信号唤醒主控器260。主控器260在唤醒后，依然会再次采集各个传感器数据，并将采集到的数据与主控器260内部事先写入的预设阈值进行比对，进而判断是否有报警事件；主控器260大多数时间处于外部唤醒模式的工作状态，能够节约大量能耗，提高设备在野外环境长时间运行的适应能力。
[0184]
当然，本领域的技术人员可以理解的是，写入各传感器中的预设阈值与写入主控器260的阈值可能不是完全相同的，通常可以将传感器内写入的预设阈值设置的门槛稍微比主控器260内的预设阈值的门槛低一些，这样一旦发生异常，可以提前唤醒主控器260，给主控器260预留较多的反应和处理时间，从而及时反馈预警或报警信息至云端服务器，使得故障的发现、排查操作更加及时、迅速。
[0185]
为了使得接线盒100和环境监测与数据收发处理单元200能够适应长时间的野外工作环境，本申请实施例优选的，参阅图5至图11，环境监测与数据收发处理单元200还包括光伏板240、能量回收转换模块500和可充电电池600；光伏板240安装在主控电子学板250的朝向罩体300的一侧，光伏板240与主控电子学板250电性连接，能量回收转换模块500、可充电电池600均安装在主控电子学板250朝向接线盒底座110的一侧，且能量回收转换模块500、可充电电池600均与主控电子学板250电性连接；光伏板240通过主控电子学板250与能量回收转换模块500相连，可充电电池600与能量回收转换模块500相连；罩体300为透明材质制成，有利于提高透光性，增加光伏板240对光能的吸收利用率；其中，光伏板240采集光
能，能量回收转换模块500将光能转换成电能并向可充电电池600充电，可充电电池600存储电能，并经由主控电子学板250分别向lpwan通讯天线220、定位模块天线230、传感器组件290、主控器260、lpwan通讯模块270和定位模块280供电。
[0186]
参阅图4至图8，罩体300为不完全球形壳体结构。光伏板240、能量回收转换模块500和可充电电池600构成小型的光伏能量回收系统，球状保护壳体内通过封装有小型的光伏能量回收系统，使得接线盒100能够长期稳定的工作在野外环境中。罩体300采用球形的外形特征，使罩体300外表面不易积累灰尘，能够提供良好的通光窗口以确保光伏发电能力，同时，nb-iot天线和定位模块天线230能够具有广大的射频通信发射角度，提高通信效率，降低能耗，并保护其免受风吹雨淋等气象条件的影响。
[0187]
罩体300优选为半球形壳体结构。半球形的壳体更便于加工制作。
[0188]
罩体300采用有机玻璃制成，有机玻璃的强度较高、透光性、耐腐蚀性、耐高低温等性能较好，能够高效保护环境监测与数据收发处理单元200内的元器件。
[0189]
罩体300与安装座210之间使用高可靠性粘接剂粘接固定。
[0190]
参阅图5至图12，环境监测与数据收发处理单元200还包括反射型隔热层700，反射型隔热层700设置在主控电子学板250背离接线盒底座110的一侧，nb-iot天线、定位模块天线230、光伏板240均位于反射型隔热层700背离主控电子学板250的一侧，反射型隔热层700用于阻隔和反射光热。nb-iot天线、定位模块天线230、光伏板240固定在反射型隔热层700表面。反射型隔热层700能够降低环境监测与数据收发处理单元200对光热的吸收，同时对接线盒100内部起到良好的避光效果。
[0191]
其中，如图8和图12所示，反射型隔热层700包括反射层710和隔热层720，反射层710靠近光伏板240一侧布置，用于实现反射光，隔热层720靠近主控电子学板250一侧布置，用于阻隔热能向主控电子学板250辐射和传导。
[0192]
参阅图5至图11，主控电子学板250上背离接线盒底座110的一侧面焊接装配有用于连接nb-iot天线的nb-iot天线接口、用于连接定位模块天线230的定位模块天线230接口、用于连接光伏板240的光伏板240接口，反射型隔热层700上设有分别对nb-iot天线接口、定位模块天线230接口、光伏板240接口进行避让的a空缺部、b空缺部、c空缺部；反射型隔热层700紧贴主控电子学板250的表面布置。在主控电子学板250上背离接线盒底座110的一表面，除了nb-iot天线接口、定位模块天线230接口以及光伏板240接口外，无其它电子学元器件，以确保反射型隔热层700能够良好的贴覆于主控电子学板250表面。
[0193]
参阅图6，安装座210为环形框构成，环形框的外周边与装配口121构成可拆卸式密封配合连接，环形框的框内与反射型隔热层700的边缘部位贴合装配。
[0194]
为避免长期使用所导致的反射型隔热层700变形，反射型隔热层700通过锁紧件与光学电子板之间装配连接。
[0195]
优选地，参阅图6至图8，反射型隔热层700与电路板之间还有若干螺丝进行固定。
[0196]
反射型隔热层700上背离主控电子学板250的一表面为铝合金薄膜反射层710构成。铝合金薄膜具备成本低、反射率高的特点，能够有效反射阳光中产生热效应的光波成分。
[0197]
反射型隔热层700可以采用现有技术中的反射隔热产品，现有技术中通常用铝合金薄膜作为反射层710材质和用隔热泡沫作为隔热层720材质的结构，其中隔热泡沫有多
种。
[0198]
当然，还可以将上述的有铝合金薄膜构成的反射层710，由镜面不锈钢薄板代替，亦或是采用其他金属薄膜制成的具有一光滑表面作为反射面的结构，只要能够实现反射阳光中产生热效应的光波成分的目的即可，当然最好能够兼顾光照反射效率、成本、适合长时间野外复杂环境等要求。综合上述情况，更为优选铝合金薄膜作为反射层710和隔热泡沫作为隔热层720的反射型隔热层700结构。
[0199]
参阅图7，安装座210通过螺纹装配方式安装在装配口121内，安装座210与装配口121的连接处设置有密封圈800。通过螺纹装配方式可以将接线盒壳体120与环境监测与数据收发处理单元200固定在一起，并通过密封圈800提供可靠的密封特性。
[0200]
参阅图4至图6，由于接线盒100用于保护两段光缆之间光纤的接头，并在接头盒中预留一段光纤作为维护使用，为了对预留的一段光纤进行收纳归置，接线盒壳体120内布置有用于收纳部分光纤的光纤存纤盘130。
[0201]
上述的主控器260为stm32主控器260，除了可以采用stm32芯片作为主控器260，还可以采用msp340、stm8、stc15等单片机均可使用。但相比之下，stm32单片机由于内置arm-cortex m系列32位内核，采用先进的指令集、宽电压(2～3.6v)以及内部总线结构，具有较高的性价比。因此，本申请实施例优选采用stm32单片机作为主控器260。
[0202]
上述的倾角检测传感器292为三轴加速度传感器，光强传感器293为数字光强传感器293，主控电子学板250上焊接装配有电池座，可充电电池600可拆卸式安装在电池座上，可充电电池600为可充电锂电池。
[0203]
其中，倾角检测传感器292还可以选用二轴加速度传感器，但需要特殊的安装方式，即，二轴加速度传感器芯片需要固定安装在垂直于主控电子学板250的安装面上。
[0204]
更为优选地，温湿度传感器291优选为sht30，倾角检测传感器292优选为adxl345，光强传感器293优选为bh1750，气压传感器294优选为bmp180。这些传感器均可以在超低电压下工作，并在运行期间具有低至数十微安级的电流消耗。当然，只要能够满足低功耗等要求，上述的温湿度传感器291、倾角检测传感器292、光强传感器293、气压传感器294还可以采用现有技术中的其他型号的元器件。
[0205]
另外，为了能够对电池的电量实施检测，还可以设置电压传感器，电压传感器与电池并联，用于实时监测电池的电压数据，然后将测得的电压数据反馈到主控器260，一旦电压数据低于主控器260内预设的阈值之后，主控器260将调控能量回收转换模块500对电池进行充电。其原理实质上是通过测量电池电压反推出电池电量，从而对电池的电量进行实时监控。
[0206]
其中，能量回收转换模块500可以选用包括但不限于型号为bq25504的集成电路或元器件，只要能够实现将光能转化为指定电参数的电能、以及对电池的充电的功能即可。
[0207]
参阅图4至图13，本申请实施例通过环境监测与数据收发处理单元200实现对光缆接线盒100状态进行实时监测，通过nb-iot、lora等低功耗无线通信技术将监测到的接线盒100的温度、湿度、气压、光强及接线盒100倾角、电池电量等信息上传至云端服务器；同时该环境监测与数据收发处理单元200还具备自主故障检测能力，一旦检测到故障或风险预警将立刻上报云端服务器。通过定位模块天线230、定位模块280、主控器260构成的定位系统向云端服务器反馈接线盒100的位置，极大地简化了接线盒100位置数据库的更新工作，同
时，也为工作人员检修提供了高效的、可靠的寻检方式。球状的罩体300内封装有小型的光伏能量回收系统、定位模块天线230及nb-iot无线通信模块天线，并采用耐高低温设计，使得接线盒100能够长期稳定的工作在野外环境中。
[0208]
本申请实施例取得的有益效果是，采用有机玻璃制成的罩体300具有球形的外形特征，使其外表面不易积累灰尘，能够提供良好的通光窗口以确保光伏发电能力，并能够高效保护环境监测与数据收发处理单元200，同时，nb-iot天线和定位模块天线230能够具有广大的射频通信发射角度，提高通信效率，降低能耗，并保护其免受风吹雨淋等气象条件的影响。反射型隔热层700能够降低环境监测与数据收发处理单元200对光热的吸收，同时对接线盒100内部起到良好的避光效果。温湿度传感器291、气压传感器294能够监测接线盒100内部温湿度、气压状态，并根据所测得数据自主判断接线盒100运行状况，同时，根据数据变化规律提前进行风险预警，并在数值超过警戒值时及时唤醒主控器260，继而经由主控器260主动上传报警信息至云端服务器。三轴加速度传感器能够有效侦测接线盒100姿态，并在接线盒100发生倾角过大、倾覆等事件发生时，及时唤醒主控器260，并经由主控器260主动上传报警信息。数字光强传感器293能够侦测接线盒100内部的微弱光强及时判断漏光故障。能量回收转换模块500具有极低的转换电压，使其能够高效回收光伏板240转换所得的电能，即使连续的阴雨天也能够持续产生电能。stm32主控器260以及功耗控制开关，能够大幅降低主控电子学板250能耗，延长可充电锂电池电能维持时间。nb-iot模块以超低功耗、超低成本的特性，实现与云端服务器的数据交互、告警信息及预警信息的收集。定位模块280能够实时反馈时间、接线盒100位置信息，便于检修人员定位故障接线盒100的具体位置，这也缩减了检修人员排查故障的时间成本。
[0209]
上述的温湿度传感器291、气压传感器294、光强传感器293和三轴加速度传感器均采用超低功耗型芯片，stm32主控器260通过温湿度传感器291、气压传感器294、光强传感器293分别采集温湿度、气压、光强数据，可以自主判断接线盒100内部工况、密封性，并可以向云端服务器主动发出风险预警或故障报警。风险预警或故障报警包括对高温、湿度、光强、气压的风险预警或故障报警。
[0210]
三轴加速度传感器用于监测塔用光缆接头盒的姿态，并根据倾角数据向云端服务器发出预警或报警信号。具体地，在本实施例中仅仅设置预警信号判断阈值，在唤醒主控器260后，由主控器260进一步判断所触发事件具体为预警信号还是报警信号。
[0211]
所采用的温湿度传感器291、气压传感器294、光强传感器293和三轴加速度传感器均具有报警阈值自主监测功能，在主控器260休眠时也能保持对接线盒100工作状态的监测能力，相应的报警阈值在系统运行后即被分别写入到各传感器中。以主控器260为stn32为例，配置stm32上与传感器告警脉冲引脚相连的引脚为外部中断输入引脚，使得stm32具备能够被外部中断输入唤醒的特性，因此，即使stm32主控器260在待机状态下依然能够在相应的数据达到报警阈值的条件下被及时唤醒，进而执行对接线盒100工况的自主感知。自主感知包括：采集各个传感器的数据，根据所采集的数据进行故障分析，存储本地日志信息，并产生预警或报警事件，及时上报云端服务器。此处的自主感知是主控器260stm32和各传感器等元器件共同协作才实现的功能，由于主控器260的耗电量偏大，一直运行会消耗较多的电能，因此，通过给主控器260配置两种运行状态，而且主控器260大部分时间处于休眠状态，在休眠状态下，对外部环境的监测将由耗电量小很多的传感器实现，只有在发生风险预
警或报警时间才唤醒主控器260，但最终的信息判断仍旧由主控器260stm32执行，以防止误判，从而在降低能耗、及时预警的同时，还能进一步减少警情的误判率。
[0212]
如图13所示，图中的能量回收与电源电路，也即上述的能量回收转换模块500，能量回收与电源电路分别与主控电子学板上的主控器、传感器组件等元器件均有连接关系的，从而为各元器件或模块的正常运行提供电能。图中的天线1为上述的lpwan通讯天线，天线2为上述的定位模块天线。
[0213]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。