基于NB-IOT技术的环境监察配用电监控终端的制作方法

本发明涉及环境保护行业中的环境监察部门对辖区内企业的生产情况进行实现监测领域，具体涉及一种基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端。

背景技术：

环境监察部门对辖区内企业的生产情况进行监督时，一般采用实时监控企业生产线的工作电压、电流、功率、电能等参数；很多大企业的生产线分布比较广，要把这些数据统一集中起来，需要采用很多技术手段，例如zigbee技术、射频技术、lora技术等；当距离远时，还需要增加多级中继器；当把所有分布的数据集中起来后，再将这些数据通过gprs、3g/4g无线网络发送到环境监察部门。这种分布式监控采集功耗大、成本高、现场施工难度和强度大。

另外根据环境监察的特点，只需要知道企业生产线是否工作即可，这种最简单的方式是监测企业生产线的负载电流，至于电压、功率、电能等参数，可以完全省略掉。

nb-iot(narrowbandinternetofthings)的全名是基于蜂窝的窄带物联网，也被叫作低功耗广域网(lpwa)。nb-iot是基于现有移动网络，因此网络覆盖可以达到和现有移动网络完全一致。由于nb-iot是为物联网服务，需要的数据传输量和网络连接次数很少，因此可以省掉语音等服务，而且nb-iot只占用现有移动网络的很少一部分带宽。

nb-iot芯片制造商在提供网络连接服务的同时，又在芯片上集成了外围服务功能，这些功能对外开放开发，例如io接口、模拟量采集、spi接口、uart接口等，这些功能使得用户在一些应用中完全省掉了在nb-iot芯片的基础上再加一个单片机或者arm处理器的设计方案，即一个nb-iot芯片即可完成所有的功能。这将大大降低研发设计的难度和产品的成本，为一些产品设计带来革命性影响。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端，根据环境监察部门对辖区内企业的生产情况进行实时的监测特点，采用nb-iot技术，用1颗nb-iot芯片实现企业生产线电流的定时采集、定时存储以及定时物联网传输。该设备采用电池供电，完全避免了现场接220v市电的困难和风险；由于nb-iot采用定时唤醒功能，电池供电可以达1年。同时由于nb-iot通信费用低廉，根据月连接次数来计算年通信费只有十几元，整个运行成本大大降低。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端，包括：锂离子电池、电源电路、开合穿心式电流互感器、电流测量电路、数据存储电路、nb-iot芯片、usim卡电路、网络信号指示电路和天线接口电路组成；

所述锂离子电池为配用电监控终端提供电源；

所述电源电路将锂离子电池电压转换为nb-iot芯片正常工作需要的电压；

所述电流测量电路是将电流信号变成数字输出的电信号供nb-iot采集；

所述数据存储电路用于存储采集的数据；

所述usim卡电路用于安装usim卡；

所述网络信号指示电路用led指示nb-iot工作状态；

所述天线接口电路用于连接移动信号的天线。

在其中一个实施例中，所述电流互感器是开合穿心式电流互感器。

在其中一个实施例中，所述nb-iot自带日历时钟。

在其中一个实施例中，按开机键后，nb-iot将自动开机，如果要关机，则长按开机键；如果要复位nb-iot则按复位键。

在其中一个实施例中，nb-iot通过主串口进行程序升级，升级后的程序可以实现采集电流信号、存储电流信号到flash存储器，连接tcp服务器，并将数据发送给tcp服务器，发送结束后，nb-iot断开tcp连接，然后控制自己进入休眠模式。

在其中一个实施例中，根据环境监察执法的要求，设置nb-iot定时休眠和启动的时间间隔；当不需要采集电流信号时，则启动nb-iot进入休眠模式，进入休眠模式后，nb-iot的功耗将降低到几ua电流，将极大地延长电池使用的时间；在nb-iot达到休眠时间后，nb-iot会自动从休眠模式退出，进入工作模式；进入工作模式后则重新启动一次电流采集、存储及传输的任务；如此反复执行。

本发明的有益效果：

根据环境监察部门对辖区内企业的生产情况进行实时的监测特点，采用nb-iot技术，用1颗nb-iot芯片实现企业生产线电流的定时采集、定时存储以及定时物联网传输。该设备采用电池供电，完全避免了现场接220v市电的困难和风险；由于nb-iot采用定时唤醒功能，电池供电可以达1年。同时由于nb-iot通信费用低廉，根据月连接次数来计算年通信费只有十几元，整个运行成本大大降低。

附图说明

图1是本发明基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端中的nb-iot主模块及开机、复位、天线原理图。

图2是本发明基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端中的主串口及辅助调试串口电路原理图。

图3是本发明基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端中的电池及电源原理图。

图4是本发明基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端中的电流信号采集原理图。

图5是本发明基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端中的flash存储原理图。

图6是本发明基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端中的nb-iot工作指示灯原理图。

图7是本发明基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端中的nb-iotusim卡原理图。

图8是本发明基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端功能示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1和图8所示，基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端主要由锂离子电池、电源电路、开合穿心式电流互感器、电流测量电路、数据存储电路、nb-iot芯片、usim卡电路、网络信号指示电路、天线接口电路组成。

锂离子电池为配用电监控终端提供电源。

电源电路将锂离子电池电压转换为nb-iot芯片正常工作需要的电压。

开合式穿心电流互感器，可以不需要拆线，就可以打开电流互感器，将线缆卡在电流互感器上，然后再合上电流互感器，形成封闭磁场。这样大的电流通过电流互感器就感应出可以测量的小电流。

电流测量电路是将小电流信号变成数字输出的电信号供nb-iot采集。

数据存储电路用于存储采集的数据。

usim卡电路用于安装usim卡。

网络信号指示电路用led指示nb-iot工作状态。

天线接口电路用于连接移动信号的天线。

基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端日历时钟的解决方案：nb-iot自带日历时钟，因此无需单独电路。

基于nb-iot技术的环境监察配用电监控终端流程介绍

如附图1和附图8所示，按开机键后，nb-iot将自动开机，如果要关机，则长按开机键。如果要复位nb-iot则按复位键。

nb-iot通过主串口进行程序升级，升级后的程序可以实现采集电流信号、存储电流信号到flash存储器，连接tcp服务器，并将数据发送给tcp服务器，发送结束后，nb-iot断开tcp连接，然后控制自己进入休眠模式。

由于nb-iot内部自带时钟，因此可以根据日历时钟，以及根据环境监察执法的要求，设置nb-iot定时休眠和启动的时间间隔。当不需要采集电流信号时，则启动nb-iot进入休眠模式，进入休眠模式后，nb-iot的功耗将降低到几ua电流，将极大地延长电池使用的时间。在nb-iot达到休眠时间后，nb-iot会自动从休眠模式退出，进入工作模式。进入工作模式后则重新启动一次电流采集、存储及传输的任务。如此反复执行。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。