物联网电源管理方法及管理系统与流程

1.本发明涉及一种物联网电源管理方法及管理系统，更具体地说涉及一种能够同时对市电、设备用电、温度、网络中多个参数进行监测并让用户及时了解异常情况的物联网电源管理方法及管理系统。


背景技术：

2.目前，随着科技的进步，各种不同功能的电器设备的大量运用，人们需要对各种设备进行监控，以避免这些设备出现问题，造成严重后果，比如:a)针对一些对于市电（220v）停电比较敏感的场景，比如鱼塘增氧泵，常因停电导致鱼塘增氧泵停止作业使鱼大规模的死亡，面对此种情况物联网电源管理器的市电监测功能可以满足，设备监测电源状态的变化，并将数据上传至云端服务器，同时可短信或电话通知相关责任人；b)针对一些温度比较敏感的场景，比如温室大棚，常因停电或者温控系统异常导致温室内的瓜果蔬菜产量低或大规模植株死亡，面对此种情况物联网电源管理器的温度监测功能可以满足，设备监测环境温度的变化，并将数据上传至云端服务器，同时可短信或电话通知相关责任人或可以通过服务器联动控制其他设备；c)针对户外网络设备故障，比如高速公路监控枪，测数仪，警示led屏等设备因网络故障、断电等因素，需维护人员到现场检查故障原因，维护时的流程繁琐，维护作业高风险的情况，而大部分故障是由于网络使用时间长或者天气原因导致设备发热导致网络卡死，此类故障只需到现场对设备进行重启就能恢复，面对此种情况物联网电源管理器的远程开关电源功能可以满足，设备可以通过云端服务器远程对设备进行重启作业；d)针对一些宿舍对用电器功率的限制或者老旧房屋线路安全问题，面对此种情况物联网电源管理器的电能监测功能可以满足，设备监测线路的电能参数的变化，并将数据上传至云端服务器，可通过云端服务器设置功率超限时自动断开线路起到保护作用，有效杜绝火宅隐患，同时可短信或电话通知相关责任人或可以通过服务器联动控制其他设备；e)针对一些无人值守的网络设备卡死的场景，比如安装于户外的监控摄像头，此种类型的监控摄像头即使设备卡死也无人知道，面对此种情况物联网电源管理器的网络监测功能可以满足，设备可以实时监测网络设备的通讯情况，一旦被监测设备的网络存在异常，则上传数据至云端服务器，同时可短信或电话通知相关责任人或可以通过服务器联动控制被检测设备的重启，实现人工智能化的控制水平。
3.但是，目前人们采用的监控系统，通常存在以下问题：1）网络通讯方面，这些产品使用wifi或2g，使得设备的在使用空间和时间上受限（wifi的使用空间受限，2g网络正退网）；2）云端控制方面，这些产品要么单使用pc平台，公众号推送信息，要么使用app，此种情况下使的用户在云端操作下受控制设备种类和存储空间大小的限制，及信息推送不及时的情况；
3）在查看历史数据方面，这些产品要么没有查看历史数据，要么历史数据的描述不清晰不便于分析，要么查看比较繁琐需要指定电脑才能查看（本地服务器）；4）在异常情况的通知方面，这些产品大多只有短信通知，此类情况下短信很容易被当作垃圾短信拦截；5）在功能方面，这些产品要么是单一市电监测，温度监测，远程开关电源，电能监测或网络监测，要么是其中一两个功能的组合，无法满足人们的需求；6）在联动控制方面，这些产品都存在于将设备数据上传至云平台后便再无进一步的有效动作的问题或只能联动那些上传数据的设备，无法满足使用者更高的要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的，是提供一种物联网电源管理方法，这种物联网电源管理方法能够同时对市电、设备用电、温度、网络中多个参数进行监测并让用户及时了解异常情况。采用的技术方案如下：一种物联网电源管理方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.运行参数采集：各监测单元分别检测待测设备的运行参数，将运行参数发送至对应的控制单元；s2.运行参数显示：各控制单元将收到的运行参数发送至对应的显示单元，各显示单元将运行参数显示出来；s3.运行参数控制：第一控制单元将云端服务器下传的信号或本地采集到的信号解析后将运行参数发送至电网220v控制输出单元，控制是否输出电网220v的电；s4. 运行参数判断：云端服务器将参数报文中的运行参数与预先设置的参数范围进行比对，若参数报文中的运行参数的值不在预先设置的参数范围内，则预警处理单元对运行参数进行预警处理；s5.运行参数的预警：云端服务器将参数报文中的运行参数与预先设置的参数范围进行比对，若参数报文中的运行参数的值由之前的在预先设置的参数范围内变为不在预先设置的参数范围内（运行参数为参数报文中的任意一项或多项运行参数），则服务器将对应的运行参数进行异常标记，然后组装成对应运行参数具有异常标记的预警短信与电话通知发送至手机终端；s6. 运行参数的解除预警：云端服务器将参数报文中的运行参数与预先设置的参数范围进行比对，若参数报文中的运行参数的值不在预先设置的参数范围内变为在预先设置的参数范围内（运行参数为参数报文中的任意一项或多项运行参数），则服务器将对应运行参数进行正常标记，然后组装成对应运行参数具有恢复正常标记的预警短信与电话通知发送至手机终端；s7. 运行参数的预警后的联动功能：预警处理单元产生预警信号后，云端服务器根据设置的对应相同或不同的第一终端节点下发特定协议的报文，第一终端节点的第一控制单元收到解析完的报文后控制电网220v控制输出单元是否输出220v的电。
5.较优的方案，上述物联网电源管理方法所采用的物联网电源管理系统，包括云端服务器、第一终端节点、第二终端节点、第三终端节点，第二终端节点、第三终端节点分别与第一终端节点进行双向信号传输，第一终端节点与云端服务器进行双向信号传输；
第二终端节点，采集接入的用电设备的电能参数并输出电能检测数据；第三终端节点，采集同一网络内网络设备的状态并输出网络检测数据；第一终端节点，接收电能检测数据、网络检测数据，与温度传感器通讯并将采集到的温度值与电能检测数据、网络检测数据组成综合检测信号发送出去，接收云端服务器的控制信号并分别控制开关控制模块、第二终端节点和第三终端节点；云端服务器，接收综合检测信号，处理后，发送控制信号。
6.较优的方案，第二终端节点包括集成在第二终端节点内的第二控制单元、电能参数监测单元、第二显示单元。
7.更优的方案，所述第二终端节点中，电能参数监测单元为电能采集模块，第二控制单元为第二微控制器，第二显示单元为第二显示模块。
8.较优的方案，所述第三终端节点包括集成在第三终端节点内的第三控制单元、网络监测单元、第三显示单元。
9.更优的方案，所述第三终端节点中，网络监测单元为以太网通讯模块，第三控制单元为第三微控制器，第三显示单元为第三显示模块。
10.较优的方案，第一终端节点包括集成在第一终端节点内的第一控制单元、第一显示单元、外部电网监测单元、温度监测单元、电网220v控制输出单元、备用电源、通讯单元。
11.更优的方案，所述第一终端节点中，外部电网监测单元为市电监测模块，温度监测单元为温度传感器，第一控制单元为第一微控制器，第一显示单元为第一显示模块。
12.更优的方案，云端服务器还包括预警处理单元、解除预警处理单元。
13.较优的方案，所述电网220v控制输出单元为开关控制模块。
14.较优的方案，所诉第一控制单元和云端服务器间的数据传输采用具有心跳包机制的传输方式。
15.较优的方案，所述运行参数包括外部电网的供电状态、温度传感单元采集到的温度值、第二终端节点采集到的电能参数（电压，电流，功率，用电量）、第三终端节点采集到的网络状态（16个网络目的ip的监测结果）、电网220v控制输出单元的状态。
16.本发明对照现有技术的有益效果如下：a)网络通讯方面，由于使用5g标准下的nb-iot网络或4g网络，只要有手机信号的地方就可以使用，可以很好的避免在空间及时间上的受限；b)云端控制方面，由于在云端控制上使用pc云平台+小程序的组合，使得用户可以完美避免控制设备出现上述尴尬的情况；c)在查看历史数据方面，由于使用的是阿里云服务器在数据安全上有很好的保障，在查看历史数据数时只要有一台能联网的移动终端便能查看设备所有的历史数据，同时服务器对每一条数据均有详细的解析并注释，能帮助用户很好的分析；d)在异常情况的通知方面，由于采用电话+短信的方式，能更好的保障用户能及时知道异常情况；e)在功能方面，很好的将这些功能融合在一起，可以随意组合不同的配置，用以满足不同的需求，同时采用标准的rs485/modbus协议，还可以增加其他功能；f)在联动控制方面，用户可以在云平台设置一但发现异常情况时可以联动本设备或其他设备动作，利用人工智能的优势帮助用户很好的管理被监测的场景。
附图说明
17.图1是本发明一个实施例物联网电源管理方法的工作原理示意图；图2是图1所示实施例物联网电源管理系统的结构示意图；图3是图1所示实施例第一终端节点的第一微控制器的电路图；图4是图1所示实施例第一终端节点的第一按键模块的电路图；图5是图1所示实施例第一终端节点的4g通讯模块的电路图；图6是图1所示实施例第一终端节点的开关控制模块的电路图；图7是图1所示实施例第一终端节点的第一显示模块的电路图；图8是图1所示实施例第一终端节点的市电监测模块的电路图；图9是图1所示实施例第一终端节点的第一电源模块的电路图；图10是图1所示实施例第一终端节点的第二电源模块的电路图；图11是图1所示实施例第一终端节点的备用电源模块的电路图；图12是图1所示实施例第一终端节点的第二rs485模块的电路图；图13是图1所示实施例第一终端节点的第一rs485模块的电路图；图14是图1所示实施例第一终端节点的单总线模块的电路图；图15是图1所示实施例第二终端节点的第二微控制器模块的电路图；图16是图1所示实施例第二终端节点的电能采集模块的电路图；图17是图1所示实施例第二终端节点的第二显示模块的电路图；图18是图1所示实施例第二终端节点的第二按键模块的电路图；图19是图1所示实施例第二终端节点的第三电源模块的电路图；图20是图1所示实施例第二终端节点的第三rs485模块的电路图；图21是图1所示实施例第三终端节点的第三微控制器模块的电路图；图22是图1所示实施例第三终端节点的以太网通讯模块的电路图；图23是图1所示实施例第三终端节点的第三显示模块的电路图；图24是图1所示实施例第三终端节点的第三按键模块的电路图；图25是图1所示实施例第三终端节点的第四电源模块的电路图；图26是图1所示实施例第三终端节点的第四rs485模块的电路图。
具体实施方式
18.如图1-26所示，本技术一个实施例中的物联网电源管理方法，包括以下步骤：s1.运行参数采集：各监测单元分别检测待测设备的运行参数，将运行参数发送至对应的控制单元；s2.运行参数显示：各控制单元将收到的运行参数发送至对应的显示单元，各显示单元将运行参数显示出来；s3.运行参数控制：第一控制单元将云端服务器下传的信号或本地采集到的信号解析后将运行参数发送至电网220v控制输出单元，控制是否输出电网220v的电；s4. 运行参数判断：云端服务器将参数报文中的运行参数与预先设置的参数范围进行比对，若参数报文中的运行参数的值不在预先设置的参数范围内，则预警处理单元对运行参数进行预警处理；
s5.运行参数的预警：云端服务器将参数报文中的运行参数与预先设置的参数范围进行比对，若参数报文中的运行参数的值由之前的在预先设置的参数范围内变为不在预先设置的参数范围内（运行参数为参数报文中的任意一项或多项运行参数），则服务器将对应的运行参数进行异常标记，然后组装成对应运行参数具有异常标记的预警短信与电话通知发送至手机终端；s6. 运行参数的解除预警：云端服务器将参数报文中的运行参数与预先设置的参数范围进行比对，若参数报文中的运行参数的值不在预先设置的参数范围内变为在预先设置的参数范围内（运行参数为参数报文中的任意一项或多项运行参数），则服务器将对应运行参数进行正常标记，然后组装成对应运行参数具有恢复正常标记的预警短信与电话通知发送至手机终端；s7. 运行参数的预警后的联动功能：预警处理单元产生预警信号后，云端服务器根据设置的对应相同或不同的第一终端节点下发特定协议的报文，第一终端节点的第一控制单元收到解析完的报文后控制电网220v控制输出单元是否输出220v的电。
19.一个可选择的实施例，上述物联网电源管理方法所采用的物联网电源管理系统，包括云端服务器、第一终端节点、第二终端节点、第三终端节点，第二终端节点、第三终端节点分别与第一终端节点进行双向信号传输，第一终端节点与云端服务器进行双向信号传输；第二终端节点，采集接入的用电设备的电能参数并输出电能检测数据；第三终端节点，采集同一网络内网络设备的状态并输出网络检测数据；第一终端节点，接收电能检测数据、网络检测数据，与温度传感器通讯并将采集到的温度值与电能检测数据、网络检测数据组成综合检测信号发送出去，接收云端服务器的控制信号并分别控制开关控制模块、第二终端节点和第三终端节点；云端服务器，接收综合检测信号，处理后，发送控制信号。
20.一个可选择的实施例，所述第二终端节点包括第二微控制器、第二显示模块、第二按键模块、电能采集模块、第三电源模块、第三rs485模块；电能采集模块采集到接入的用电设备的多个电能参数（这些参数值分别为电压，电流，有功功率，用电量四个参数值）并送至第二微控制器，第二微控制器通过第三rs485模块与第一终端节点通讯，传输数据，同时第二微控制器控制第二显示模块显示电能模块采集到的多个参数值和第三电源模块的状态，第二微控制器采集按键模块的数值并切换第二显示模块显示的参数类型，第二微控制器通过第三电源模块降压转化，以获取外接电源提供的电能。
21.其中，包括集成在第二终端节点内的第二控制单元、电能参数监测单元、第二显示单元。
22.所述第二终端节点中，电能参数监测单元为电能采集模块，第二控制单元为第二微控制器，第二显示单元为第二显示模块。
23.一个可选择的实施例，所述第三终端节点包括第三微控制器、第四电源模块、第三按键模块、第三显示模块、以太网通讯模块、第四rs485模块；以太网通讯模块采集同一网络内网络设备的状态，第三微控制器通过spi通讯接口与以太网通讯模块通讯获取以太网通讯模块的状态，第三微控制器通过第四rs485模块与第一终端节点通讯，传输数据至第一终端节点；第二微控制器通过采集按键模块的数据启动以太网通讯模块；第三微控制器控制
第三显示模块（多个led灯）显示以太网通讯模块的状态和第四电源模块的状态；第三微控制器通过第四电源模块降压转化，以获取外接电源提供的电能。
24.其中，包括集成在第三终端节点内的第三控制单元、网络监测单元、第三显示单元。
25.所述第三终端节点中，网络监测单元为以太网通讯模块，第三控制单元为第三微控制器，第三显示单元为第三显示模块。
26.一个可选择的实施例，所述第一终端节点包括第一微控制器、第一按键模块、市电监测模块、开关控制模块、第一显示模块、4g通讯模块、单总线模块、第一rs485模块、第二rs485模块、第一电源模块、第二电源模块、备用电源模块、温度传感器；第一微控制器通过无线传输数据的方式将采集到的数据传输至云端服务器，第一微控制器通过开关控制模块控制接入的用电器的供电源，第一微控制器通过第一电源模块从220v市电（即外部电网）获取电源，第一微控制器通过第二电源模块供电给第三终端节点，第一微控制器通过第二rs485模块与第三终端节点通讯并获取网络参数值(网络参数值包括设备的本地ip、本地端口、子网掩码、dns服务器、目的ip、目的端口)，并将其通过4g通讯模块传输至云端服务器，第一微控制器通过第一rs485模块与第二终端节点通讯并获取各个电能参数值(电能参数值包括电压、电流、有功功率、用电量)，并将其通过4g通讯模块传输至云端服务器，第一微控制器通过单总线模块与温度传感器通讯获取温度值并通过4g通讯模块传输至云端服务器，第一微控制器采集市电监测模块的状态，一旦220v的电源没电即第一电源模块无法正常工作时立即启用备用电源模块供给第一微控制器和4g通讯模块的电源，第一微控制器采集第一按键模块的数据，控制开关控制模块关断或开启接入开关控制模块的用电设备；第一微控制器通过4g模块接收来至云端服务器的信息，并分别控制开关控制模块、第二终端节点和第三终端节点，第一微控制器通过第一显示模块显示开关控制模块的状态、4g通讯模块的网络连接状态和信号质量、第一电源模块的供电状态。
27.第一终端节点包括集成在第一终端节点内的第一控制单元、第一显示单元、外部电网监测单元、温度监测单元、电网220v控制输出单元、备用电源、通讯单元。
28.所述第一终端节点中，外部电网监测单元为市电监测模块，温度监测单元为温度传感器，第一控制单元为第一微控制器，第一显示单元为第一显示模块。备用电源为备用电源模块。
29.所述电网220v控制输出单元为开关控制模块。
30.一个可选择的实施例，所述云端服务器包括数据管理模块、设备管理模块、后台服务模块、权限管理模块、运营支撑模块和接入管理模块；所诉数据管理模块对第一终端节点的数据进行统一管理，并通过物联网实现与其他管理平台之间的数据交换；所诉设备管理模块对第一终端节点、第二终端节点和第三终端节点运行参数的查看和修改，对第一终端节点设备的增加、删除和资料修改；所诉后台服务模块对第一终端节点的数据进行统一管理，并对数据解析、整理、归类以供查看，对第一终端节点采集到的数据进行监测，并发送短信或电话通知设备管理者设备的运行状态，对第一终端节点设备发送的第二终端节点数据进行整理成报表，以供导出和分析；所述权限管理模块对访问者的身份码和密码双重认证，对用户进行权限配置，定义用户的优先使用权，对用户权限进行在线授权，转移和取消，根据用户角色属性提供不同的管理权限和界面，在角色权限中针对功能进行授权；所诉的运
营支撑模块对第一终端节点运行状态进行统计，分类和显示，以供访问者对第一终端节点所处环境进行问题分析；所诉的接入管理模块定义各个模块单元的认证标识，在接入网络内进行认证审核，对平台与第一终端节点之间的双方通信进行数据加密，在接入点网络编解进行接口安全控制。
31.一个可选择的实施例，所述云端服务器还包括预警处理单元、解除预警处理单元，云端服务器将参数报文中的运行参数与预先设置的参数范围进行比对，若参数报文中的运行参数的值不在预先设置的参数范围内，则云端服务器控制预警处理单元对运行参数进行预警处理；云端服务器将参数报文中的运行参数与预先设置的参数范围进行比对，若参数报文中的运行参数的值不在预先设置的参数范围内变为在预先设置的参数范围内，则云端服务器控制解除预警处理单元对运行参数进行解除预警处理。
32.一个可选择的实施例，所诉第一控制单元和云端服务器间的数据传输采用具有心跳包机制的传输方式；一个可选择的实施例，所述运行参数包括外部电网的供电状态、温度传感单元采集到的温度值、第二终端节点采集到的电能参数（电压，电流，功率，用电量）、第三终端节点采集到的网络状态（16个网络目的ip的监测结果）、电网220v控制输出单元的状态。
33.下面介绍一下工作过程：备用电源在外部电网异常时，为第一终端节点控制单元提供能源。第一终端节点将采集到外部电网的状态、温度传感单元的数据、第二终端节点控制单元中采集到的电能参数、第三终端节点控制单元中采集到网络状态的数据通过通讯单元封包成特定协议的报文发送至服务器，服务器根据收到的数据智能分析并根据设置的手机用户发送短信和语音通知，同时厂家技术人员可通过上传的报文分析设备所处环境的状态。
34.下面介绍几个常见情况的工作过程：1、市电停电的场景：第一终端节点设备检测到市电断开时，设备内部的备用电源提供电能供设备发送市电断电的消息后关闭备用电源，云端服务器接收到第一终端节点设备发送市电断电消息后根据设置的手机号码发送短信或语音提醒当前设备的市电状态；当市电重新恢复对设备供电且设备入网后，设备发送上线的数据至云端服务器，云端服务器接收到第一终端节点设备发送设备上线消息后根据设置的手机号码发送短信或语音提醒当前设备的市电状态。
35.2、远程开关功能的场景：针对一些无人值守的高速公路监控枪，测数仪，警示led屏等设备，因设备发热卡死无法查看数据或控制时，可以通过云端服务器对对应的有接入第一终端节点设备的负载端进行供电电源的重启作业。
36.3、温度异常的场景：第一终端节点设备检测温度传感器采集到的温度值并与保存在本地的云端服务器设置温度阈值进行算法对比计算，当温度值超过或恢复设置的温度阈值时，第一终端节点设备会发送对应的温度异常数据至云端服务器，云端服务器接收到第一终端节点设备发送的温度异常数据后根据设置的手机号码发送短信或语音提醒当前设备的温度异常情况，并根据设置温度异常时联动的一台或多台物联网电源管理器，云服务器下发对应的控制指令进行控制。
37.4、电能超限的场景：第二终端节点设备实时采集接入的用电器的电能参数，第一终端节点设备定时与第二终端节点设备通讯获取第二终端节点设备采集到的电能数据，并
与保存在本地的云端服务器设置功率和用电量阈值进行算法对比计算，当功率或用电量超过设置的功率或用电量阈值时，第一终端节点设备会发送对应的功率或用电量超限的数据至云端服务器，云端服务器接收到第一终端节点设备发送的功率或用电量超限的数据后根据设置的手机号码发送短信或语音提醒当前设备的功率或用电量超限情况，并根据设置功率或用电量超限时联动的一台或多台物联网电源管理器，云服务器下发对应的控制指令进行控制。
38.5、网络异常的场景：第三终端节点设备定时轮流ping保存在本地的云端服务器设置的最少一个，最多16个目的ip地址，第一终端节点设备定时与第三终端节点设备通讯获取第三终端节点设备监测的目的ip地址的结果并进行过算法对比计算，当同一个目的ip地址的网络链路异常或恢复正常时，第一终端节点设备发送对应的网络异常或网络恢复正常的数据至云端服务器，云端服务器接收到第一终端节点设备发送的网络异常或网络恢复正常的数据后根据设置的手机号码发送短信或语音提醒当前设备网络异常或网络恢复正常情况，并根据设置的网络异常或网络恢复正常联动时的一台或多台物联网电源管理器，云服务器下发对应的控制指令进行控制。
39.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。