一种供暖设施远程监控智慧网关

1.本实用新型属于智能供暖技术领域，涉及一种供暖设施远程控制智慧网关。


背景技术：

2.据了解，随着时代的飞速发展，人们对生活质量要求越来越高，功能多样、操作便捷、高效节能、安全可靠都是大部分用户对供暖设施的需求。而，传统的供暖设备结构简单，受技术和成本的限制，制热效率较低、功能单一、界面操作复杂，难以满足用户提高生活质量的需求。因此，采用现有的计算机技术、电力电子技术和智能控制技术对供暖设施进行改进是十分必要的。
3.大多数的供暖设备长期工作在室外环境，常常会因为环境和用户操作方式的不同产生各种问题，这些问题用户难以准确地向工作人员描述，需要专业工程师到现场查看故障，当设备遍布各地，设备的后期维护工作会大大浪费人力和物力资源。因此，远程监控供暖设备的运行状态变得十分必要，以便于用户可以随时掌握各个设备的故障情况，并采用针对性措施的处理问题，更能够统计故障信息进行分析，进一步优化供暖设备的性能，后期对智能供暖设备的推广具有极大的积极意义。
4.因此，一种能对供暖设备远程监控的智慧网关对于制造厂家和后期维护来说是必须的。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种供暖设施远程监控智慧网关，能够有效监测供暖设备的运行状态。
6.本实用新型解决其技术问题的技术方案如下：
7.一种供暖设施远程监控智慧网关，包括主控模块、总线模块、电源模块和通信模块，所述主控模块分别与总线模块和通信模块相连，所述电源模块分别主控模块、通信模块相连。
8.本实用新型主要与采暖控制机组和控制平台相连接，将控制机组采集到的设备运行数据远程发送至控制平台，同时将接收到来自控制平台的指令传送至采暖控制机组，帮助工作人员快速、有效地管理采暖设备，提高设备的运行效率，可广泛应用于供暖设备远程监控上，具有很重要的实际应用价值。
9.优选地，所述主控模块包括中央处理器、时钟模块、存储单元和测试接口，其中时钟模块用于给中央处理器提供时钟信号及实时时间；存储单元用于储存数据、预先设定的计算规则及运行方案；测试接口用于芯片内部测试。 进一步优选的技术方案为所述时钟模块、测试接口均与中央处理器相连。
10.优选地，所述电源模块分别与中央处理器和通信模块连接，所述总线模块、通信模块分别与中央处理器连接。
11.优选地，所述中央处理器为stm32f103系列芯片。
12.优选地，所述存储单元与中央处理器连接，用于存储接收到的控制指令和采暖机组反馈的运行数据。
13.优选地，所述电源模块提供的直流电源包括12v电源和3.3v电源，所述12v电源的输出接口与中央处理器连接，所述3.3v电源的输出接口与通信模块连接。
14.上述结构中，电源模块用于通过模块中的整流电路将接入的220v市电转换为12v和3.3v直流电，为所需的供电模块提供相应的工作电压。
15.优选地，所述通信模块为4g通信模块，所述中央处理器通过4g通信模块与远程控制端或使用者的操作器通讯连接。4g通信模块主要用于与远程控制端进行通信，并与路由进行通信以接收使用者的相关控制指令。
16.优选地，所述4g通信模块与吸盘天线连接。
17.这样，利用吸盘天线实现远距离通信，增加网关的信号覆盖范围，增强4g通信模块的信号接收能力。
18.优选地，所述总线模块为rs485总线模块，所述rs485总线模块的一端与中央处理器连接，实现本地信号的传输，另一端扩展连接本地设备，例如多功能电能表、控制面板和控制器等，实现上述设备的本地通信。
19.优选地，所述测试接口为jtag接口。
20.总之，采用本实用新型能够有效监控供暖设备的运行状态，并能直观、准确、有效地传输数据至控制平台，同时可以接收控制平台对供暖设备开关时间和供暖温度等的指令，以达到对供暖设施的远程监控。该实用新型基于4g网络为服务器和供暖设备之前进行实时网络连接和协议转换，实现双向数据通信和指令控制，解决了供暖行业对多个供暖设备无法集中联网和统一控制的困扰，实用性强。
21.本实用新型的优点是结构简单，设计巧妙，使用很方便，成本又不是很高；没有繁琐的设置要求，也不需要很高的维护技术。采用本实用新型的网关结构能够实现控制平台和供暖设施双向数据通信和指令控制，解决了供暖行业对多个供暖设备无法集中联网和统一控制的困扰，具有很重要的实际应用价值。
附图说明
22.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
23.图1为本实用新型的原理图。
24.图2为本实用新型在实际应用场景中的连接示意图。
25.图3为本实用新型中主控模块的电路图。
26.图4为本实用新型中rs485总线模块的电路图。
27.图5为本实用新型中4g通信模块的电路图。
28.图6为本实用新型中电源模块的电路图。
具体实施方式
29.下面参照附图并结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。但是本实用新型不限于所给出的例子。
30.实施例1
31.如图1所示，一种供暖设施远程监控智慧网关，包括主控模块、总线模块、电源模块、通信模块和吸盘天线，主控模块分别与总线模块和通信模块相连，电源模块分别主控模块、通信模块相连。如图3所示，主控模块包括中央处理器、时钟模块、存储单元和测试接口，时钟模块用于给中央处理器提供时钟信号及实时时间；存储单元用于储存数据、预先设定的计算规则及运行方案；测试接口用于芯片内部测试。
32.另外，总线模块为rs485总线模块，测试接口为jtag接口，通信模块为4g通信模块。时钟模块、存储单元、jtag接口均与中央处理器相连，总线模块、通信模块分别与中央处理器连接。电源模块分别与中央处理器和4g通信模块连接。如图6所示，电源模块依次连接变压器、整流电路、稳压电路和滤波电路，整流电路将220v市电转化为12v和3.3v的直流电，为智慧网关提供工作电源。电源模块的电路中元器件清单见表1。电源模块提供的直流电源包括12v电源和3.3v电源，12v电源的输出接口与中央处理器连接，3.3v电源的输出接口与4g通信模块连接。
33.表1
[0034][0035]
通信模块与吸盘天线连接，吸盘天线能增强信号接收能力，吸盘天线通过sma
‑
j头与4g通信模块连接，天线增益为6dbi，极大地增强了接收信号的能力；吸盘天线的纯铜振子能够使天线增益发射效率更高，通信距离更远；天线底座内部带有强磁部件，可轻松吸附在金属箱体上，便于安装和固定。
[0036]
其中，中央处理器通过4g通信模块与远程控制端或使用者的操作器通讯连接。中央处理器采用st公司stm32f103c8t6型单片机。如图3所示，stm32f103c8t6型单片机的脚3、脚4、脚5、脚6连接时钟模块；脚46、脚49连接jtag接口。时钟模块采用8mhz和32.768khz晶振以保证稳定、精确的单频震荡，为系统提供基本的时钟信号；电路中c2、c3、c4、c6采用0603型贴片电容用于储存电场能量，保证电路稳定性。主控模块的电路中元器件清单见表2。
[0037]
表2
[0038][0039]
如图4所示，rs485总线模块的一端与中央处理器连接，实现本地信号的传输，另一端扩展连接本地设备，例如多功能电能表、控制面板和控制器等，实现上述设备的本地通信。rs485总线模块实现了网关与控制机组、多功能电能表和控制器等的本地通信。rs485总线模块的各组件之间的数据交互采用了rtu modbus串口通信协议，通过串口eia
‑
485物理层进行，rtu格式后续的命令、数据带有循环冗余校验的校验和保证数据传输的准确性。rs485总线模块的电路中元器件清单见表3。
[0040]
表3
[0041][0042]
4g通信模块主要用于与远程控制端进行通信，并与路由进行通信以接收使用者的相关控制指令。如图5所示，4g通信模块主要采用的是移远通信的ec200s芯片，该芯片支持最大下行速率10mbps和最大下行速率5mbps，在4g网络下实现较大的通信速率；所述ec200s芯片与sim卡槽连接，智慧网关通过4g通信模块与互联网服务器平台实现远程通信连接。4g通信模块的电路中元器件清单见表4。
[0043]
表4
[0044][0045]
如图2所示，在实际应用场景中，本实施例的智慧网关主要安装在网关箱中，通过4g网络向控制平台实时传输数据，同时通过rs485总线模块与多功能电能表、控制面板和控制器等相连接实现本地通信。其中，中央处理器的端口1
‑
3连接220v交流电，为网关提供工作电压；端口4
‑
11为四组rs485端口可连接扩展设备进行本地通信。在连接中所有rs485信号线，均采用国标rvsp 2*0.75屏蔽双绞电缆线；所有屏蔽双绞电缆线的屏蔽网(层)在网关箱内连接一起后接到箱体内保护地fg端子上； rs485信号线接线规则是:同一根电缆上连接设备的a端都接在一根线，b端都接在另一根线上，也就是说a接a, b接b,不能交叉，否则不能通信。
[0046]
本实施例的智慧网关能够帮助工作人员快速、有效地管理采暖设备，提高设备的运行效率，可广泛应用于供暖设备远程监控上，具有很重要的实际应用价值。
[0047]
综上可知，本实用新型能有效地监测供暖设备的运行状态，能够直观、准确、有效地传输数据至控制平台，同时可以接收控制平台对供暖设备开关时间和供暖温度等的指令，以达到对供暖设施的远程监控。该实用新型基于4g网络为服务器和供暖设备之前进行实时网络连接和协议转换，实现双向数据通信和指令控制，解决了供暖行业对多个供暖设备无法集中联网和统一控制的困扰，实用性强。
[0048]
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。