一种物联网监测装置及物联网监测方法与流程

本发明涉及电力物联网监测，尤其涉及一种物联网监测装置及物联网监测方法。

背景技术：

1、电力物联网监测装置多部署于输电、配电等狭小空间场景，对在有限硬件设计空间内实现传感、通信等核心功能器件的模块化灵活硬件适配提出了严苛要求，而当前领域内技术方案难以满足该核心需求，主要呈现两类典型形态。

2、第一类为传统一体化固定结构监测装置，在有限装置空间内采用全固化集成设计，其硬件电路、传感配置、通信模组及外壳结构均针对单一特定场景定制开发，无模块化预留空间与拓展接口，硬件与软件深度绑定形成不可分割的整体。此类装置仅能服务于预设的固定监测场景，一旦应用场景发生变更，必须重新启动硬件电路设计与软件开发流程，导致研发周期显著延长且人力成本居高不下。传感配置的固化特性使得在原有紧凑空间内调整传感器类型或数量时需同步修改硬件电路，硬件资源难以复用，后期运维与改造成本持续攀升。

3、第二类为模块化设计监测装置，其将采集、通信、主控功能拆分为独立单元，通过预设专用接口实现模块间的基础连接。然而，此类装置的接口规范缺乏统一标准，不同功能模块间通用适配性差，传感配置与通信方式的调整操作繁琐复杂，模块更换的灵活性严重受限。硬件模块与软件驱动采用固定配套模式，每次配置变更后均需人工执行驱动烧录与参数调试，现场部署工作量大且效率低下。

4、综上，现有技术核心缺陷在于无法在电力物联网监测装置的有限硬件设计空间内，实现传感、通信等功能器件的模块化灵活硬件适配与快速重构，难以适应电力系统多样化、动态化的监测需求，研发与运维成本高企、硬件配置调整灵活性不足、现场部署效率低下等行业痛点长期存在。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种物联网监测装置及物联网监测方法，具有提高硬件配置灵活性、降低研发与运维成本、提升现场部署效率的优点。

2、第一方面，本发明提供一种物联网监测装置，包括外壳，以及设置在所述外壳内部的主控模块、通信模块、电源模块、传感模块、第一基板和第二基板；

3、所述第一基板上固定设置有所述主控模块和所述电源模块；所述第二基板堆叠设置于所述第一基板并位于所述主控模块上，所述第二基板上设置有标准化接口；所述传感模块和/或所述通信模块通过所述标准化接口可插拔地设置在所述第二基板上；

4、所述主控模块分别与所述传感模块、所述通信模块及所述电源模块电连接，所述主控模块用于自动识别当前连接的所述传感模块和/或所述通信模块的类型，并根据识别结果加载与所述传感模块和/或所述通信模块对应的驱动程序及配置参数。

5、进一步地，所述第二基板设置有第一标准接口，所述传感模块电连接于所述第一标准接口；

6、所述传感模块包括至少两个传感器，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器、电压传感器、烟雾传感器、距离传感器、噪声传感器中的一种或多种，至少两个所述传感器以在垂直方向层叠的方式设置于所述第二基板上。

7、进一步地，所述第一基板或所述第二基板设置有第二标准接口，所述通信模块电连接于所述第二标准接口；

8、所述通信模块为插拔式无线通信模块，所述无线通信模块包括4g模块、5g模块、lora模块中的一种或多种。

9、进一步地，所述主控模块还用于执行分级监测逻辑，所述分级监测逻辑包括：

10、通过所述传感模块实时采集物联网现场的状态数据，并将数据传输至所述主控模块；

11、所述主控模块接收所述状态数据并进行初步状态诊断，检查数据是否超出预设的正常工作范围，若检测到数据正常，则返回上述步骤继续循环采集；

12、所述主控模块若检测到数据异常，则对异常数据进行整合与特征判断，定位异常参数类型和监测点位；

13、所述主控模块对所述异常数据进行报警阈值判断，若未超过预定阈值，将所述异常数据按预设传输协议传送到监控系统后台供工作人员查看分析；若超过预定阈值，将所述异常数据直接上传至云监测平台，所述云监测平台接收超阈值的异常数据后立即启动报警机制，同时将所述异常数据整理成可视化图表格式进行展示，以供工作人员根据所述云监测平台的报警信息、可视化图表数据及异常定位结果，采取对应的修复或维护措施处理异常情况。

14、进一步地，所述主控模块包括单片机和外围电路，所述单片机为所述主控模块的核心处理单元，用于通过标准化接口扫描检测接入的所述传感模块和/或所述通信模块的类型，根据识别结果从内置存储器或外部存储设备的驱动程序库和配置参数库中加载对应的驱动程序与配置参数，以及用于接收所述传感模块采集的现场状态数据，对所述状态数据进行初步状态诊断、异常数据整合与特征判断、报警阈值判断。

15、进一步地，所述第二基板与所述第一基板可拆卸连接，并通过支撑支架与所述第一基板形成收容空间，所述主控模块位于所述收容空间；

16、所述外壳为可拆卸式球型结构，包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳和所述第二外壳共同形成容纳腔，所述主控模块、所述通信模块、所述电源模块、所述传感模块、所述第一基板和所述第二基板均位于所述容纳腔。

17、进一步地，所述物联网监测装置还包括安装于所述外壳的适配配件，所述适配配件包括带刺硅胶外壳、固定安装支架中的一种或多种。

18、第二方面，本发明提供一种物联网监测方法，应用于如上述任一项所述的一种物联网监测装置，所述物联网监测装置与监控系统后台、云监测平台通信连接，所述物联网监测方法包括：

19、s100、通过所述传感模块实时采集物联网现场的状态数据，并将数据传输至所述主控模块；

20、s200、所述主控模块接收所述状态数据并进行初步状态诊断，检查数据是否超出预设的正常工作范围，若检测到数据正常，则返回步骤s100继续循环采集；

21、s300、所述主控模块若检测到数据异常，则对异常数据进行整合与特征判断，定位异常参数类型和监测点位；

22、s400、所述主控模块对所述异常数据进行报警阈值判断，若未超过预定阈值，将所述异常数据按预设传输协议传送到监控系统后台供工作人员查看分析；若超过预定阈值，将所述异常数据直接上传至云监测平台；

23、s500、所述云监测平台接收超阈值的异常数据后立即启动报警机制，同时将所述异常数据整理成可视化图表格式进行展示，以供工作人员根据所述云监测平台的报警信息、可视化图表数据及异常定位结果，采取对应的修复或维护措施处理异常情况。

24、进一步地，所述第二基板设置有第一标准接口，所述传感模块电连接于所述第一标准接口，所述传感模块包括至少两个传感器；所述第一基板或所述第二基板设置有第二标准接口，所述通信模块电连接于所述第二标准接口；

25、所述物联网监测方法还包括硬件组装步骤，所述硬件组装步骤具体包括：

26、s101、根据应用场景需求，选择对应的传感模块类型和数量；

27、s102、将选定的所述传感模块通过所述第一标准化接口以在垂直方向层叠的方式安装在所述第二基板上并机械固定；

28、s103、根据通讯需求，选择对应的通信模块，通过所述第二标准化接口以插拔方式设置在所述第一基板或所述第二基板上并实现电连接；

29、s104、将所述电源模块通过标准化供电接口与所述主控模块、所述传感模块、所述通信模块建立电力连接；

30、s105、根据应用场景的环境条件与部署方式，为所述外壳组合安装对应的适配配件，完成整体硬件组装。

31、进一步地，所述物联网监测方法还包括软件配置步骤，所述软件配置步骤具体包括：

32、s201、为所述电源模块上电，所述主控模块自动启动并完成初始化，进入模块识别状态；

33、s202、所述主控模块通过所述标准化接口扫描检测连接的所述传感模块和/或所述通信模块，识别模块类型后从内置存储器或外部存储设备的驱动程序库和配置参数库中加载对应的驱动程序与配套参数，实现硬件资源的动态配置；

34、s203、设置数据采集与传输规则，所述数据采集与传输规则包括数据采集频率、传输协议、报警阈值，以便所述主控模块根据所述数据采集与传输规则实时采集并处理所述传感模块的监测数据，生成控制指令和报警信息。

35、有益效果：

36、本发明提供的一种物联网监测装置及监测方法，通过将第二基板堆叠设置于第一基板上，同时，第二基板上设置有标准化接口，传感模块和/或通信模块通过标准化接口可插拔地设置在第二基板上，充分利用第一基板上主控模块的外露空间，使得传感模块和通信模块能布置更多，且接插更为方便，因此，通过可重构模块化设计，实现了硬件配置的灵活调整与快速更换，有效降低了研发与运维成本。同时，主控模块能够自动识别当前连接的传感模块和/或通信模块的类型，并根据识别结果加载与传感模块和/或通信模块对应的驱动程序及配置参数，每次硬件配置变更后，无需同步修改硬件电路，也无需人工执行驱动烧录与参数调试，因此，通过主控模块的自动识别与驱动加载机制，简化了现场部署流程，提升了工作效率。