一种基于NB-IoT技术的交通灯监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置。

背景技术：

随着城市道路交通的日益完善，各种交通设备的不断增加，城市交通的客流量大大增加，其庞大的客流量体系相应的带来了复杂的交通系统，这些设施设备分散在城市的各条道路上，数量数以万计，传统智能交通设备管理系统已经不能满足运维人员和业主的需求，如何更好的对这些海量的设备进行及时的监测和运维和巡检，如何及时将运维情况反映到管理部门成为我们必须面临的重要问题；

为了及时准确地掌握这些设备的运行状况、设备稳定性、减少人工巡检的纰漏、提高巡检效率等，故提供了一种基于nb-iot技术的交通灯监测系统，实时采集交通灯的电流、电压、温湿度等信息，并通过nb-iot技术实时传输到云平台，实现远程监测，该系统大大提高了交通灯的运维效率，为运维部门提供了巨大的便利而且为智能交通的发展提供了有效的服务。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置。

本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，包括装置盒体本体，其具有，

采集终端，其具有用于交通灯工作环境温湿度检测的温湿度检测模块、用于交通灯工作状态下的电压数据检测模块、用于交通灯工作状态下的电流数据检测模块、用于交通灯工作状态下的电能数据检测模块和用于数据处理所设的与温湿度检测模块和电压数据检测模块和电流数据检测模块和电能数据检测模块通过讯号线电连接的数据处理模块；

采集终端还具有用于将前述的温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块和电能数据监测模块检测的温湿度数据、电压数据、电流数据和电能数据进行传输所设的通信模块，通过通信模块实现检测出的温湿度数据、电压数据、电流数据和电能数据与基站及与基站通讯连接的核心网及与核心网通讯连接的远程监测平台之间的数据传输；

用于供温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块、电能数据检测模块、数据处理模块和通讯模块工作需求所设的电源模块，电源模块通过电源线分别与温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块、电能数据检测模块、数据处理模块和通讯模块电连接。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的温湿度检测模块采用htu21d温湿度传感器。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的电流数据检测模块采用att7022eu三相计量芯片。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的通信模块采用nb-iot通信模块。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的nb-iot通信模块采用bc95-b8通信模块。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的数据处理模块采用基于armcortex-m3内核的stm32f103vct6处理器。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果是：基于nb-iot技术的交通灯监测系统利用多种传感器能够可靠的测量交通灯工作时的温湿度、电压、电流及电能等数据信息，并利用nb-iot技术实时的将数据上传到远程监测平台，达到了实时监测交通灯的目标，实现交通灯的远程实时监测，大大提高了交通灯的运维效率。

附图说明

图1为的该装置的设计流程图；

图2为采集终端的硬件连接图；

图3为采集终端采集数据时的逻辑框图；

图4为远程监测平台的工作流程图；

图5为电压保护的电路连接图；

图6为电源模块的电路连接图；

图7为电压互感器的电路连接图；

图8为电流互感器的电路连接图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，参照图1—8，一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，包括装置盒体本体，其具有，

采集终端1，其具有用于交通灯工作环境温湿度检测的温湿度检测模块、用于交通灯工作状态下的电压数据检测模块、用于交通灯工作状态下的电流数据检测模块、用于交通灯工作状态下的电能数据检测模块和用于数据处理所设的与温湿度检测模块和电压数据检测模块和电流数据检测模块和电能数据检测模块通过讯号线电连接的数据处理模块；

采集终端1还具有用于将前述的温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块和电能数据监测模块检测的温湿度数据、电压数据、电流数据和电能数据进行传输所设的通信模块，通过通信模块实现检测出的温湿度数据、电压数据、电流数据和电能数据与基站及与基站通讯连接的核心网及与核心网通讯连接的远程监测平台之间的数据传输；

用于供温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块、电能数据检测模块、数据处理模块和通讯模块工作需求所设的电源模块，电源模块通过电源线分别与温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块、电能数据检测模块、数据处理模块和通讯模块电连接。

其中，终端系统即采集终端1采用一体化设计，将传感器即温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块和电能数据监测模块的数据采样、过滤计算、数据转换和通讯功能集成在一起，其硬件部分由4个部分组成，包含有mcu模块（即数据处理模块即下述的基于armcortex-m3内核的stm32f103vct6处理器）、检测模块（即温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块和电能数据监测模块）、nb-iot通信模块、电源模块，该硬件设计如图2所示；

其中，由于交通灯采用的是220v交流供电方式，所以不能简便的直接检测，因此电压采样通过电压采样电路来进行电压的检测，电压采样电路首先使用电压互感器降低电压，再采用采样电阻进行分压采样，电压采样电路使用了电压互感器，将芯片与电网隔离，进而获得了良好的抗干扰能力，且使用高精度的采样电阻（例如高精度的无感电阻）进一步提高了后续的数据计量和转换准确度，通过电压互感器及采样电阻对电路电压进行检测为现有技术，故此处不再赘述有关电压检测的方法原理；

其中，本装置中的电源模块由220-12v电源模块、dc-dc电源模块和ldo电源模块组成，该装置的电源通常由交通灯的供电电源提供，为预防意外断电等突发情况发生，加入备用的12v可充电锂电池，使用交通灯的供电电源供电时，电源通过220-12v电源模块将220v交流电转换为12v直流电，意外断电等情况下，由备用电池提供12v直流电，12v直流电经由dc-dc芯片lm2596组成的降压电路降压至5v，提供给下述的nb-iot通信模块之后，5v电源经由ams1117-3.3芯片组成的ldo降压电路降压至3.3v，该ams1117-3.3芯片组成的ldo降压电路为现有技术中可直接购置故此处不再赘述其电路具体连接方式，3.3v为模块mcu（即数据处理模块即下述的基于armcortex-m3内核的stm32f103vct6处理器）和其他各模块提供输入电压即可。

实施例2，实施例1所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的温湿度检测模块采用htu21d温湿度传感器。

其中，基于htu21d温湿度传感器的体积小，精度高，转换时间较短，使用方便，mcu模块（即数据处理模块即下述的基于armcortex-m3内核的stm32f103vct6处理器）使用iic方式与温湿度传感器通讯，该手段位现有技术故此处不再赘述其实现原理方法，可在短时间内采集到温湿度数据。

实施例3，实施例1所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的电流数据检测模块采用att7022eu三相计量芯片。

其中，电流数据采样可通过现有技术中的电流采样电路且其由电流互感器和精密低阻值的电流采样电阻组成，交通灯的工作电流先经过电流互感器，之后与精密低阻值的电流采样电阻（例如无感电阻）串联，其阻值为毫欧级电阻，对原电路的影响极其微弱，满足对电流测量精度的需要。

实施例4，实施例1所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的通信模块采用nb-iot通信模块。

实施例5，实施例4所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的nb-iot通信模块采用bc95-b8通信模块。

nb-iot通信模块为bc95-b8模块，bc95-b8模块是一款高性能、低功耗的nb-iot无线通信模块，使用中国移动的sim卡，中心频段为900mhz，mcu通过串口与nb-iot通信模块进行数据交互，采集的数据实时传输给nb-iot通信模块，实现数据的无线传输，通过nb-iot通信模块实现信号传输为现有技术故此处不再赘述有关nb-iot通信模块如何实现信号传输的原理方法。

实施例6，实施例1所述的一种基于nb-iot技术的交通灯监测装置，所述的数据处理模块采用基于armcortex-m3内核的stm32f103vct6处理器。

其中，采集终端1中的终端软件部分的设计就是采集终端mcu（即数据处理模块即下述的基于armcortex-m3内核的stm32f103vct6处理器）的驱动程序设计，其主程序主要包括采集数据、定时、数据传输等功能，程序设计如图3所示，主程序的工作流程为：主程序首先进行mcu的系统资源初始化，例如定时器、串口等芯片内部资源的初始化，然后对终端系统即采集终端1的检测模块（即温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块和电能数据监测模块）和nb-iot通信模块的初始化，开启负责管理数据采集的采集定时器和负责数据发送的发送定时器，并完成对两个定时器的各项参数设置，定时器计数溢出后，分别进行数据采集和数据发送，完成数据的采集和上传，其中，该部分的程序设计均为开源设计，其数据代码均为现有设计，可直接通过网络、根据所需程序类型自行下载即可故此处不再赘述有关程序编写具体内容的解释和说明；

其中，远程监测平台可使用阿里云物联网平台完成开发，阿里云物联网平台可为物联网设备提供安全可靠的连接通信，可连接海量设备，支持设备传输数据到云，同时提供了丰富的api，方便开发人员快速完成项目开发，提高开发效率，nb-iot通信模块使用mqtt协议与阿里云物联网平台完成信息交互，mqtt协议是一种subcribe和publish的传输协议，具有数据传输小、功耗低、网络流量小的特点，可以有效地分配和传输最小数据包，这些特点使其更加适用于低功耗和网络带宽有限的物联网应用场景，本装置的远程监测平台的主要功能还包括数据解析和对异常状态的报警，工作流程如图4所示，利用阿里云物联网平台可以方便的与终端设备建立通信，设备接入物联网平台后，进入iothub，iothub帮助设备连接阿里云物联网平台服务，是设备与云端安全通信的数据通道，之后利用物联网平台提高的设备管理服务管理设备，接收到的数据通过平台提供的规则引擎后，根据协议格式解析出需要的四种状态信息的数值，并根据数值判断交通灯是否处于异常状态，平台根据这些信息生成巡检报告，向用户展示，实现交通灯的远程监测；

上述采集终端1负责采集交通灯的状态信息，通过多个传感器（即温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块和电能数据监测模块）实时采集数据，并且将传感器（即温湿度检测模块、电压数据检测模块、电流数据检测模块和电能数据监测模块）采集的数据实时的进行转换和储存，将处理好的数据即时地传输至nb-iot通信模块作为信息中转，其连接到运营商基站后并由基站连接到核心网，远程监测平台负责汇聚接入网络的数据，并对数据进行解析和处理，可以分析出交通灯的工作状态并将信息实时显示，用户可通过浏览器登陆监测平台了解交通灯的工作信息，实现了交通灯工作状态的实时监测，其结构设计合理，其程序部分均为开源程序，本申请并不对程序进行保护，仅仅通过现有程序、电路作为技术转用并实现本申请设计理念。