监测装置和监测系统的制作方法

本实用新型涉及监控技术领域，尤其涉及一种监测装置和监测系统。

背景技术：

围绕服务支撑全国科创中心建设，未来科学城在城市建设过程中充分运用物联网、云计算、大数据、智慧能源、智能建筑、智能交通等科技手段，打造绿色生态的智能城市试验区。目前园区建设的各种建筑均为绿色建筑，基本上都建有能源管理系统，包括各种传感器、执行器、通信基站、控制器、转接器、后台服务器、用户端和云端服务器，用于对建筑运行所需的水电气热等能耗情况进行监测，从而为建筑节能提供依据。这些建筑能源管理系统，大多采用无线连接，可以在一定程度上降低安装、升级和维护难度，通信基站和所述控制器有线连接且一体设置，可以增加建筑能源管理系统的可靠性。

然而，现有技术的建筑能源管理系统结构复杂，自身硬件也会带来比较大的能量消耗。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种监测装置和监测系统，可以减少能耗，提高系统可靠性。

第一方面，本实用新型提供一种监测装置，所述装置包括：

至少一个计量采集单元，被配置为获取计量数据并以无线的方式发送；

电源，被配置为对所述计量采集单元供电；以及

至少一个新能源充电单元，被配置为利用新能源对所述电源充电，所述新能源包括风能和太阳能中的至少一种。

优选地，所述计量采集单元包括：

获取单元，用于获取计量装置的所述计量数据；以及

无线通信单元，用于以无线方式发送所述计量数据。

优选地，所述无线通信单元为NB-IoT模块。

优选地，所述电源为蓄电池。

优选地，所述新能源充电单元为：

风力发电模块，被配置为将风能转化为电能为所述电源充电。

优选地，所述新能源充电单元为：

太阳能电池板模块，被配置为将太阳能转化为电能为所述电源充电。

优选地，所述装置还包括：

电源管理单元，被配置为响应于所述电源的电量低于预定电量阈值，控制所述新能源充电单元为所述电源充电。

优选地，所述电源管理单元还被配置为检测所述新能源充电单元的电能，响应于所述新能源充电单元的电能处于预定范围之内，控制所述新能源充电单元为所述电源充电。

优选地，所述计量采集单元还包括：

检测单元，被配置为检测所述计量采集单元的输入电压信号；

所述无线通信单元还被配置为发送所述计量采集单元的的输入电压信号。

第二方面，本实用新型提供一种监测系统，所述监测系统包括：

至少一个如第一方面所述的监测装置；

计量装置，用于将计量数据并发送给所述监测装置；

服务器，接收所述监测装置的计量数据，并对所述计量数据进行处理；以及

显示平台，被配置为显示所述计量数据。

在本实用新型的技术方案中，所述监测装置通过至少一个计量采集单元获取计量数据并以无线的方式发送，通过新能源充电单元利用新能源对电源充电来对所述计量采集单元供电。由此，可以通过利用新能源来为监测装置供电以实现建筑能源的监控，可以减少能耗，提高系统可靠性。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是现有技术建筑能源管理系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例监测系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例监测装置的示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合附图及具体实施方式对本申请作进一步说明。

图1是现有技术建筑能源管理系统的结构示意图。如图1所示，现有技术中的建筑能源管理系统包括传感器11、执行器12、通信基站13、控制器14、转接器15、后台服务器16、用户端17和云端服务器18。所述传感器11包括无线温度计、无线亮度计和无线电表，所述传感器11用于取得实时能耗等相关参数信息，并将该参数信息转化为电流信号输出到通信基站13，通信基站13将接收的数据发送给控制器14，控制器14将接收的数据发送给转接器15，转接器15将接收的数据发送给后台服务器16，后台服务器16将接收的数据发送给云端服务器18。云端服务器18将数据存储。用户端17通过后台服务器16向云端服务器18内调取存储的数据，根据数据发出指令。转接器15接收指令发送给控制器14，控制器14根据指令生成控制命令，并发送给所述通信基站13，通信基站13将控制命令发送给执行器12。执行器2执行所述控制命令。由此，可以实现对建筑能源的监测和控制。

然而，现有技术到的建筑能源管理系统结构复杂，传感器信息、执行器信息等需要通信基站进行转发，成本较高。同时，通信基站需要有线通信，需要大量走线施工，增加了施工成本，而且，系统容错能力较差，由于使用现场的市电供电，一旦局部断电，该区域的数据就会丢失。没有一套稳定的长期的供电系统。

图2是本实用新型实施例监测系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的监测系统包括计量装置2、监测装置3，无线通信网络4、服务器5以及显示平台6。所述计量装置2用于将计量数据发送给所述监测装置3。所述监测装置3被配置为获取所述计量数据并通过无线通信网络4发送到服务器5。服务器5接收所述监测装置3的计量数据，并对所述计量数据进行处理。显示平台6被配置为显示所述计量数据。其中，无线通信网络4为运营商网络或者无线网关。

在本实施例中，计量装置2可以为建筑内和能源管理相关的表具，例如电表、水表、燃气表、冷热量表等，用于计量建筑内的各种能源计量数据。也可以为各种传感器，比如温度、湿度、管道温度等，用于检测水路，风道的温度。

具体地，计量装置2将计量数据通过有线或无线的方式发送到监测装置3，之后通过无线通信网络4传输到服务器5，服务器5接收到计量数据后，对计量数据进行处理。服务器5将计量数据根据数据的种类不同进行分类，同时，对接收到的计量数据进行分析，排除无用数据，将剩余的计量数据发送到显示平台6，显示平台6将计量数据分类展示。由此，可以实现对建筑能源的监控。

本实施例以两个监测装置3为例，应理解监测装置3可以是一个，也可以是多个。具体地，可以按照建筑物的特点及实际应用场合选择监测装置3的数量和位置。

在本实施例中，显示平台6采用BIM(Building information modeling，建筑信息化模型)显示平台。BIM显示平台是针对既有建筑、建筑群、通过建造三维模型和二维数字化信息程序结合，能够达到将建筑内各结构信息用数字的方式展示，并且可以通过程序系统进行对建筑运维，比如机器开关的操控或建筑内固定资产、所属建筑的人员管理等。由此，可以通过BIM显示平台将建筑进行3D模型显示，然后在该模型上将各个监测装置3的位置在显示出来，同时将计量数据进行显示。与普通表格式的能耗显示方式相比，BIM显示平台更加直接、形象，也使得计量数据和位置的定位更加方便准确。

图3是本实用新型实施例监测装置的示意图。如图3所示，本实施例的监测装置3包括新能源充电单元31、电源33以及计量采集单元34。电源33被配置为对计量采集单元34供电。新能源充电单元31被配置为利用新能源对所述电源33充电。计量采集单元34被配置为获取计量数据并以无线的方式发送至服务器5。

在本实施例中，电源33被配置为对计量采集单元34供电。优选地，电源33为蓄电池，可以存储一定量的电量，使得即使新能源充电单元31对电源33的充电中断，也可以对计量采集单元34提供较长时间的供电，这样可以减少因市电断电而造成的计量数据丢失。

在本实施例中，新能源充电单元31被配置为利用新能源对所述电源33充电。新能源充电单元31包括风力发电模块31a和太阳能电池板模块31b中的至少一种。优选地，所述风力发电模块31a和太阳能电池板模块31b安装在建筑顶部，以方便获得太阳能和风能。其中，风力发电模块31a可以将风能转化为电能为电源33充电，太阳能电池板模块31b可以将太阳能转化为电能为所述电源33充电。

本实施例的新能源充电单元通过利用新能源对电源充电，以通过电源对计量采集单元供电。这样通过新能源的利用可以减少监测装置自身硬件的耗电，同时，蓄电池的储能功能使得即使新能源充电单元对电源的充电中断，也可以对计量采集单元提供较长时间的供电，这样可以减少因市电断电而造成的数据丢失。

在本实施例中，监测装置3还包括电源管理单元32，被配置为响应于电源33的电量低于预定电量阈值，控制新能源充电单元31为所述电源33充电。

具体地，在新能源充电单元31有电能输出时，电源管理单元32会对电源33的电量进行检测，响应于所述电源33的电量高于预定电量阈值(例如90％)时，控制新能源充电单元31不对电源33进行充电。响应于所述电源33的电量低于预定电量阈值(例如90％)时，控制新能源充电单元31对电源33进行充电。

进一步地，所述电源管理单元32还被配置为检测所述新能源充电单元31的输出电能，响应于所述新能源充电单元31的输出电能处于预定范围之内，控制所述新能源充电单元31为所述电源充电。

本实施例通过电源管理单元对电源的电量和新能源充电单元的输出电能进行检测，根据检测结果来控制新能源充电单元对电源充电，由此，可以保护新能源充电单元和电源，提高使用寿命。

在本实施例中，计量采集单元34包括获取单元34a和无线通信单元34b。获取单元34a通过有线或者无线的方式获取计量装置2的计量数据并发送给无线通信单元34b。无线通信单元34b用于以无线方式发送所述计量数据。

在本实施例中，无线通信单元34b在接收到获取单元34a的计量数据后，将所述计量数据发送到无线通信网络4。由此，服务器5可以通过无线通信网络4远程获取计量数据，以达到远程监控建筑能源的目的。

无线通信单元34b为NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)模块，NB-IoT具有以下特点：一是覆盖范围广，与现有的网络相比，能够提升覆盖区域。二是具备支撑大量连接的能力，在现场布置中可以增加连接点。三是更低功耗，NB-IoT模块是一种低功耗通信模块，在节能、待机方面具有很大的优势。除此之外，使用NB-IoT通信还可以节省大量的通信费用。应理解，无线通信单元34b根据应用场景不同也可以为LoRa无线通信模块、ZigBee无线通信模块或者其它方式的无线通信模块。

在本实施例中，计量装置2与获取单元34a通过RS-485串行总线接口连接。RS-485接口采用平衡发送和差分接收，因此具有较强抑制共模干扰的能力。同时，应用RS-485接口可以联网构成分布式系统，可以设置多个计量装置2与获取单元34a。

具体地，计量采集单元34获取计量数据可以有以下几种实施方式：

实施方式一、间隔采集。获取单元34a每隔预定时间采集一次计量数据，将所述计量数据通过无线通信单元34b发送。具体地，可以根据计量数据使用频率和重要性的不同，综合优化调整间隔采集的时间。在不采集计量数据的时间内，计量采集单元34处于休眠模式以节约电能。

实施方式二、突发采集。获取单元34a每隔预定时间采集一次计量数据，并将计量数据进行对比，如果计量数据变化幅度没有超过预定阈值，则不通过无线通信单元34b发送，这样可以减少无线通信单元34b的耗电量。如果计量数据变化幅度超过预定阈值，则通过无线通信单元34b发送。具体地，可以根据计量数据使用频率和重要性的不同，综合优化调整间隔采集的时间。在不采集计量数据的时间内，计量采集单元34处于休眠模式以节约电能。

实施方式三、被动采集。获取单元34a在收到服务器5下发的采集指令之后，获取计量数据并通过无线通信单元34b发送，在未接到采集命令的时间段，计量采集单元34处于休眠模式，这样可以减少电量消耗。

本实施例的计量采集单元通过获取单元获取计量数据并将所述计量数据发送给无线通信单元，无线通信单元在接收到计量数据后，将所述计量数据发送到无线通信网络。这样通过无线的方式进行数据传输，中间不需要施工走线，可以节约施工成本。同时，服务器可以通过无线通信网络远程接收计量数据并通过显示平台显示，可以实现建筑能源数据监测。

在本实施例中，计量采集单元34还包括检测单元34c，被配置为检测所述计量采集单元34的输入电压信号。电源33是通过有线的方式给计量采集单元34供电，由于导线自身有能源消耗，距离电源33最远的计量采集单元34的输入电压会有所下降。为了保证系统的整体稳定性，本实施例增加了电压检测功能。具体地，监测装置3包括多个计量采集单元34，距离电源33最远和最近的计量采集单元34通过检测单元34c检测输入电压，并通过无线通信单元34b以无线的方式发送至服务器5，在服务器5接收到所述计量采集单元34的输入电压信号后，将所述输入电压信号进行对比。如果最近端的计量采集单元34的输入电压信号正常，而最远端的计量采集单元34的输入电压信号过低，则说明电源33的供电能力不足，需要增加电源33的电池组的容量和太阳能电池板模块31b、风力发电模块31a的充电能力。如果距离电源33最近的计量采集单元34的供电电压就已经低于正常电压，则说明电源33的容量不够，需要较大幅度增加电源33的电池组容量。

本实施例通过服务器分析计量采集单元的输入电压信号，以此获得电源的供电能力，可以及时发现电源的供电情况，以便及时处理。

本实施例通过至少一个计量采集单元获取计量数据并以无线的方式发送，通过新能源充电单元利用新能源对电源充电来对所述计量采集单元供电。由此，可以通过利用新能源来为监测装置供电以实现建筑能源的监控，可以减少能耗，提高系统可靠性。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。