一种基于NB-IoT的广域直连的在线监控系统的制作方法

本发明属于物联网以及市政能源技术领域，具体是一种基于蜂窝的窄带物联网(nb-iot)的广域直连的在线监控系统。

背景技术：

在供热空调，给水排水等领域，传统水系统的压力，温度，流量等参数的测量大多采用机械仪表，通过表盘显示，人工读数，纸笔记录的方式实现测量数据的读取、采集和记录，运行人员再根据这些读取或记录的数据管理系统的运行。随着自控技术的发展，现在很多供热空调或给排水系统诸如压力、温度、流量、水质等参数的测量和采集都采用自动化仪表，测量数据自动采集，并实现数据远程传输。这种方式一方面使得数据能够实时采集，是系统实现自控的必要环节，另一方面实现了高频率的电子化数据，方便管理人员运行管理和故障的诊断、处理等功能，然而这种自控仪表无一例外都需要供电，这成为其广泛应用的一个重要制约因素，要么放置在方便接电的电源附近，如布置在热力站给水站内；要么花费较大的代价安装单独线路进行供电，代价较大，甚至于受限现场条件的制约无法实现；要么设置电池供电并采用zigbee,thread等低功耗芯片组网，但这些芯片方案无法直接实现远距离通讯，并且系统构成复杂，若直接采用手机芯片(dtu)通讯，电池电量和寿命都有限，定期更换繁琐，成本也较高。而随着智慧城市发展的需求，未来的供热空调、给水排水等市政系统的实时监测性和控制要求提高，仪表的安装位置不仅仅限于热力站、给水站内，对于道路、荒野上的管道可能都需要安装有关仪表，实现在线监控，显然现有方案难以满足其大范围的应用与发展。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种基于nb-iot的广域直连的在线监控系统，具体方案如下：

一种基于nb-iot的广域直连在线监控系统，包括：测量模块、采集处理模块、nb-iot数据远传通讯模块、电源模块和服务器端。所述测量模块，实现物理参数的测量；所述采集处理模块接收所述测量模块的数据，并通过nb-iot数据远传通讯模块实现数据传至所述服务器端；所述服务器端布署应用管理软件；所述电源模块为所述测量模块、采集处理模块和nb-iot数据远传通讯模块供电。

优选地，还包括查看终端，所述查看终端通过访问服务器端获取所述测量模块的数据。

优选地，所述查看终端包括pc查看终端和/或移动查看终端。

优选地，所述采集处理模块还集成近端通讯模块和/或显示模块和/或控制模块；移动查看终端与所述近端通讯模块进行近端通讯，直接获取测量模块的数据；所述显示模块现场显示测量模块的测量数据，所述控制模块实现对应用系统的控制。

优选地，所述近端通讯模块采用wifi通讯和/或蓝牙通讯和/或nfc近场通讯方式。

优选地，所述查看终端通过访问服务器端对数据采集模块和/或测量模块和/或nb-iot数据远传通讯模块更改配置。

优选地，所述移动查看终端通过所述数据近端通讯模块对数据采集模块和/或测量模块和/或nb-iot数据远传通讯模块进行初始化。

优选地，所述移动查看终端通过所述数据近端通讯模块对数据采集模块和/或测量模块和/或nb-iot数据远传通讯模块进行更改配置。

优选地，所述移动查看控制终端采用智能手机和/或平板电脑。

优选地，所述电源模块包括电源控制电路和电源，所述电源除采用市电或市电降压至模块所需电压和/或电池外，对于存在稳定温差和/或压差的场合时，还可以采用温差和/或压差发电系统，即利用诸如供热系统具有持续温差的供水管道和回水管道，可以利用温差发电供电，对于诸如空调供热等系统供、回水管道内具有持续运动流体和压差的场合，还可以采用压差发电供电。

优选地，所述温差发电系统包括：半导体发电片、热面腔体、冷面腔体和具有一定温差的高温流体第一管道和低温流体第二管道，发电控制电路和蓄电装置。将半导体发电片两侧设置紧密接触的两个腔体，每个腔体设置进出两个口。热面腔体两个口分别联通高温第一管道上下游具有一定距离的两点，冷面腔体进出两个口分别联通低温第二管道上下游具有一定距离的两点，冷热流体在发电片冷热两面循环流动，形成持续温差，产生电力，通过发电控制电路给蓄电装置充电，蓄电装置给各用电模块供电。

优选地，所述压差发电系统包括：具有持续运动流体的管道、叶轮、发电转子，发电控制电路和蓄电装置。在具有持续运动流体的管道内设置一个叶轮，管道内流体驱动叶轮运动，叶轮带动管道外的发电转子运动，产生电力，通过发电控制电路给蓄电装置充电，蓄电装置给各用电模块供电。

优选地，所述测量模块包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、流量传感器、颗粒物传感器、水质测量传感器、流量传感器，浓度传感器等一种或多种。

本发明带来的优点有：

(1)无需布线：工程中通常采用4～20ma的模拟信号或者采用485总线等有线方式传输，设备、安装成本较高，布线较为困难，传输数据量较小，由于采用有线布线方式，每增加一个测点多会带来大量的布线工作和安装成本，有时候受现场安装条件的限制而无法实现。本发明的无线通讯方式有效解决了这一问题。

(3)超低功耗：nb-iot聚焦小数据量、小速率应用，基于nb-iot技术的设备功耗非常小。

(2)深度覆盖：nb-iot比lte提升20db增益，覆盖能力提升了100倍，在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。

(4)稳定可靠：nb-iot直接部署于gsm网络、umts网络或lte网络，但不占用现有网络的语音和数据带宽，保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。

(5)多种供电方式，除采用电池供电外，一些场合还可以采用温差发电和压差发电供电；

(6)实现测量数据无线远传。

鉴于上述优点，本发明可以方便应用于供热空调、给水排水、石油输送等各种复杂条件下的管道系统数据监测。

附图说明

图1一种基于nb-iot的广域直连的在线监控系统1

图2一种基于nb-iot的广域直连的在线监控系统2

图3一种基于nb-iot的广域直连的在线监控系统3

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

参见图1

一种基于nb-iot的广域直连的在线监控系统，应用于给水系统，监测给水网络水质和压力，包括：测量模块、采集处理模块、nb-iot数据远传通讯模块、电源模块、服务器端、pc查看终端和移动查看终端。

所述测量模块采用水质传感器和压力传感器，实现给水系统物理参数水质和压力的测量，所述采集处理模块接收所述测量模块的水质、压力数据，并通过nb-iot数据远传通讯模块将水质、压力数据传至服务器端，所述pc查看终端与所述移动查看终端均可通过访问服务器端获取测量的水质和压力数据。所述电源模块为所述系统中各用电模块供电，所述电源模块为电源控制电路和锂电池。服务器端布署对所传数据的管理软件系统，pc和移动端布署访问服务器的应用app。移动端采用智能手机和平板电脑。所述pc查看终端与所述移动查看终端均可通过访问服务器端获取数据，并对数据采集模块、测量模块更改配置。所述采集处理模块还集成显示模块，所述显示模块可现场显示测量模块测量水质、压力数据。所述显示模块采用段式液晶显示屏。

实施例2：

参见图2

一种基于nb-iot的广域直连的在线监控系统，应用于供热系统，监测供热网络温度和压力，包括：测量模块、采集处理模块、nb-iot数据远传通讯模块、电源模块、服务器端、pc查看终端、移动查看终端。

所述测量模块采用温度传感器和压力传感器，实现供热系统物理参数温度和压力的测量，所述采集处理模块接收所述测量模块的温度、压力数据，并通过nb-iot数据远传通讯模块将温度、压力数据传至服务器端，所属pc查看终端、移动查看终端均可通过访问服务器端获取测量模块的数据，以及对数据采集模块、参数测量模块进行配置更改。服务器端内部署了对所传数据的管理软件系统，pc查看终端和移动查看终端内置了访问服务器的应用app。移动查看终端采用智能手机和平板电脑。

所属的采集处理模块还集成了近端通讯模块和显示模块，移动查看终端还可通过集成的数据近端通讯模块现场直接通讯，直接获取测量模块中的温度、压力数据以及对数据采集模块、测量模块进行初始化和更改配置。所述显示模块可现场显示测量模块的测量温度、压力数据。所述显示模块采用段式液晶显示屏。

所述电源模块为所述系统中测量模块、采集处理模块、nb-iot数据远传通讯模块供电。所述电源模块包括电源控制电路和电源，所述电源采用半导体温差发电系统，将半导体发电片两侧设置紧密接触的两个腔体，每个腔体设置进出两个口。热面腔体两个口利用铜管分别联通供热系统供水管道上下游具有一定距离的两点，冷面腔体进出两个口利用铜管分别联通供热系统回水管道上下游具有一定距离的两点，冷热流体将在发电片冷热两面循环流动，从而形成持续温差，产生电力，通过发电控制电路给蓄电装置充电，蓄电装置给各用电模块供电。

实施例3：

参见图3

一种基于nb-iot的广域直连的在线监控系统，应用于空调系统，监测空调水系统温度和压力，控制空调系统的冷冻水系统的阀门，包括：测量模块、采集处理模块、nb-iot数据远传通讯模块、电源模块、服务器端、pc查看终端、移动查看终端。采集处理模块还集成了数据近端通讯模块、控制模块和显示模块。

所述测量模块采用温度传感器和压力传感器，实现空调系统物理参数温度和压力的测量，所述控制模块，通过调节冷冻水阀门，实现空调系统冷冻水流量的控制，所述采集处理模块接收所述测量模块的温度、压力数据，发送控制指令给控制模块控制阀门开度的大小，并通过nb-iot数据远传通讯模块将温度、压力、阀门开度等数据传至服务器端，所述pc查看终端与移动查看终端均可通过访问服务器端获取测量模块和控制模块的数据，还可以对数据采集模块、测量模块，控制模块更改配置。服务器端内部署了对所传数据的管理软件系统，pc查看终端与所述移动查看终端内置了访问服务器的应用app。移动查看终端采用智能手机和平板电脑。移动查看终端还可通过与集成的数据近端通讯模块直接通讯，直接获取测量模块和控制模块中的数据以及对数据采集模块、测量模块、控制模块进行初始化和更改配置。所述显示模块可现场显示测量模块的测量温度、压力数据和控制数据。所述显示模块采用段式液晶显示屏。

所述电源模块为所述系统中各用电模块供电。所述电源模块包括电源控制电路和电源，所述电源采用压差发电系统，在空调冷冻水系统内设置一个依靠空调冷冻水系统内压差驱动的叶轮，叶轮带动管道外的发电转子运动，产生电力，通过发电控制电路给蓄电装置充电，蓄电装置给各用电模块供电。

应当理解，上述实施方式仅为本发明的较佳实施例而已，用来描述本发明原理的应用，在不背离本发明的精神或本质特性的情况下，本发明可以实施为其他的具体形式。所述实施方式无论从哪一方面来看都应当认为仅是作为说明性的，而不应认为是限制性的。因此，本发明的范围应当以所附权利要求为准，而不是以前述发明为准，根据权利要求的实质精神和等效手段所做的变型都落入其范围之内。

尽管已经利用与目前认为是本发明的最实用以及优选的实施方式相关的特性和细节全面地描述了本发明，但对于本领域技术人员来说显而易见的各种变化和/或改善，包括但不限制于大小，材料，形状，接口形式，接口位置、功能和操作方式，组装和做出的使用上的改变，这些都不背离在权利要求中阐述的本发明的原理和概念。