一种基于NB技术的能耗管理系统的制作方法

一种基于nb技术的能耗管理系统
技术领域
1.本实用新型涉及能耗管理技术领域，具体涉及一种基于nb技术的能耗管理系统。


背景技术：

2.能源已成为人类社会不可或缺的基本要素。随着能源日益紧张和环境恶化,获得经济方便环保的能源变成一个关系人类生存与可持续发展的急迫问题。无论是家庭、办公场所还是学校等公共区域，对于水、电、气和油等能源的消耗量是很大的，基于此，能耗管理势在必行。目前，现有的能耗管理系统在对能耗数据进行管理通常都是现场管理，无法实现远程管理。


技术实现要素：

3.为解决现有技术问题，本实用新型提供一种基于nb技术的能耗管理系统，包括对应各种能源用于计量各种能源耗能多少的计量传感器，所述计量传感器与lora采集器的信号输入端电连接，所述lora采集器的信号输出端通过nb
‑
iot无线通信模块与云端管理中心实现数据的通信，所述云端管理中心与用户移动终端电连接，所述云端管理中心控制耗能设备的工作状态；
4.所述nb
‑
iot无线通信模块包括电源变换电路，所述电源变换电路的输入端与前级电源输出端连接，所述电源变换电路的输出端连接至限能电路输入端，所述限能电路输出端连接至nb
‑
iot电路的电源端；所述nb
‑
iot电路中nb
‑
iot芯片的uart接口和wkup引脚与mcu电路中mcu芯片的gpio连接；所述nb
‑
iot电路的电源端放置电容储能电路。
5.进一步的方案是，所述电源变换电路输出电压等于所述nb
‑
iot电路最高工作电压。
6.进一步的方案是，所述限能电路限制所述电源变换电路输出电压不能超过设计电压的1.3倍
‑
1.32倍。
7.进一步的方案是，所述电容储能电路由两个220uf电容并联而成。
8.进一步的方案是，所述lora采集器包括采集板体、采集单片机以及采集lora射频元件，所述采集单片机设置在所述采集板体的中部，所述采集lora射频元件设置在所述采集板体的周边，所述采集lora射频元件通过内嵌在所述采集板体中的连接线体与所述采集单片机电连接。
9.进一步的方案是，所述采集板体上设置有两个继电器，所述继电器通过所述连接线体与所述采集单片机电性连接；所述继电器连接有输出接头，所述输出接头布置在所述采集板体的周边。
10.进一步的方案是，所述采集板体上设置有两个开关信号接头，所述开关信号接头通过所述连接线体与所述采集单片机电连接；两个所述开关信号接头并行布置。
11.本实用新型的有益效果：
12.本实用新型能够使得用户通过移动终端随时获得实时的用能信息并进行远程监
控，实现合理用能；
13.本实用新型采用nb
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iot无线通信模块，提升通信设备的续航时间，无需为通信设备更换电池；
14.本实用新型在nb
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iot无线通信模块中通过采用限能电路限制nb
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iot电路工作能量，使得nb
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iot电路也符合本质安全电路要求；在nb
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iot电路中nb
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iot芯片的电源引脚端增加符合本质安全要求的电容储能电路，为nb
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iot电路提供无线传输时的瞬时能量，保证nb
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iot电路正常工作；mcu电路通过监测nb
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iot网络信号质量，限定nb
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iot电路的最大工作电流，解决了在nb
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iot网络信号质量较弱环境下，nb
‑
iot电路工作电流较大引起限能电路产生较大压降，导致电路出现复位和死机现象；
15.本实用新型采用的lora采集器中采集板体中部设置采集单片机，便于采集单片机对数据集中处理；采集板体周边设置采集lora射频元件，便于采集lora射频元件对外界信息的采集；采集板体内嵌有连接线体，连接线体将采集lora射频元件与采集单片机电性连接，使采集lora射频元件与采集单片机进行信息交互，由于lora射频元件可远距离收集信息，所以收集范围更广，收集的信息更多，且lora采集器结构简单，功耗低，成本也低。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例一种基于nb技术的能耗管理系统的结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例中nb
‑
iot无线通信模块的电路结构图；
18.图3为本实用新型实施例中lora采集器的结构示意图；
19.图4为本实用新型实施例中lora采集器的连接原理图；
20.附图标注：10
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电源变换电路；11
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限能电路；12
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nb
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iot电路；13
‑
mcu电路；14
‑
电容储能电路；20
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采集板体；21
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采集单片机；22
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采集lora射频元件；23
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继电器；24
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开关信号接头。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
22.如图1
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4所示，本实用新型的一个实施例公开了一种基于nb技术的能耗管理系统，包括对应各种能源用于计量各种能源耗能多少的计量传感器，本实施例中的各种能源包括水、电、气、油；计量传感器与lora采集器的信号输入端电连接，lora采集器的信号输出端通过nb
‑
iot无线通信模块与云端管理中心实现数据的通信，云端管理中心与用户移动终端电连接，所述云端管理中心控制耗能设备的工作状态；
23.本实施例通过lora采集器将从能耗计量设备上报的各种耗能数据通过nb
‑
iot无线通信模块传输至云端管理中心，监控人员可通过用户移动终端可查询相关耗能数据实现数据的可视化监测；用户移动终端可根据监测结果发送相应的控制指令给云端管理中心以使云端管理中心根据控制指令控制能耗设备的工作状态，实现合理用能。
24.nb
‑
iot无线通信模块包括电源变换电路10，电源变换电路10的输入端与前级电源输出端连接，电源变换电路10的输出端连接至限能电路11输入端，限能电路11输出端连接至nb
‑
iot电路12的电源端；nb
‑
iot电路12中nb
‑
iot芯片的uart接口和wkup引脚与mcu电路
13中mcu芯片的gpio连接；nb
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iot电路12的电源端放置电容储能电路14。
25.在本实施例中，电源变换电路10输出电压等于nb
‑
iot电路12最高工作电压。
26.在本实施例中，限能电路11限制电源变换电路10输出电压不能超过设计电压的1.3倍
‑
1.32倍。
27.在本实施例中，电容储能电路14由两个220uf电容并联而成。
28.依照上述电路，电源电路选择buck降压电路，将前级提供的12v电源降压值3.6v，选用的降压芯片最大输出电路1a。限能电路采用金属膜电阻限制电流，稳压二极管限制输出电压，采用三重保护，依照国标，限能电阻选择1.2欧2w电阻，二极管选用6.2v2w稳压型二极管，限能电路限制电源电路输出最大电流1a，稳压管限制nb
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iot电路最大储能电容值500uf。nb
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iot电路中nb芯片选用中移物联网公司的m5311型全网通nb芯片，工作电压2.3v～3.6v。电容储能电路选用2个220uf钽电容并联以降低esr值。mcu电路中mcu选用st公司的stm32f103系列单片机。
29.根据限能电路器件参数，计算电路本的本安参数最大短路电流1a，按1.5倍安全系数计算最大为1.5a；最大负载电容440uf，按1.5倍安全系数计算为660uf。
30.mcu通过串口实时采集当前nb信号质量，根据nb信号质量值计算当前启动数据发送任务需要消耗的电流，当计算消耗电流值超过设定门限，则禁止nb启动数据发送任务。
31.mcu电路通过uart接口读取当前nb
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iot网络信号质量，mcu中软件算法通过获取的当前nb
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iot网络信号质量值计算出当前数据发送时nb
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iot电路所需电流，当nb
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iot网络信号质量下降至启动无线通信nb
‑
iot电路所需电源电流大于限能电路限定值时，mcu强制nb
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iot电路处于空闲状态；当监测到nb
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iot网络信号质量提高至启动无线通信所需电源电流小于限能电路限定值时，再启动数据无线传输。
32.本实施例中的电源电路输出端连接至限能电路输入端；限能电路输出端连接至nb
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iot电路，nb
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iot电路与限能电路之间增加储能电路；mcu电路通过gpio与nb
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iot电路连接，mcu采集当前网络环境的nb信号质量，通过信号质量控制nb
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iot电路功率，可以解决限能电路与nb
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iot无线通信瞬间大耗能间的矛盾。
33.在本实施例中，lora采集器包括采集板体20、采集单片机21以及采集lora射频元件22，采集单片机21设置在采集板体20的中部，采集lora射频元件22设置在采集板体20的周边，采集lora射频元件22通过内嵌在采集板体20中的连接线体与采集单片机21电连接。本实施例采用的lora采集器，通过设置采集单片机，便于采集单片机对数据集中处理；设置采集lora射频元件，便于采集lora射频元件对外界信息的采集；通过设置连接线体，使采集lora射频元件与采集单片机进行信息交互，由于lora射频元件可远距离收集信息，所以收集范围广，且结构简单，功耗低，成本也低。
34.在本实施例中，采集板体20上设置有两个继电器23，继电器23通过连接线体与采集单片机21电性连接；继电器23连接有输出接头，输出接头布置在采集板体20的周边。本实施例通过设置两个继电器可实现当电路中出现故障时，继电器会起到自动调节、安全保护、转换电路的功能，当故障过大或者已无法调节时，继电器将会切断电路，防止设备受损，继电器的输出接头布置在采集板体的周边，便于维护与连接。两个输出接头可以间隔布置，便于继电器散热，以免继电器发出的热量叠加，使继电器与采集器内部热量超出正常温度范围，影响采集器的正常工作。
35.在本实施例中，采集板体20上设置有两个开关信号接头24，开关信号接头24通过连接线体与采集单片机21电连接；两个开关信号接头24并行布置。本实施例通过设置两个开关信号接头，可实现开关处于打开状态时，采集lora射频元件进行信息采集；当开关处于关闭状态时，采集lora射频元件将停止采集信息，并停止发送信息。
36.最后说明的是，以上仅对本实用新型具体实施例进行详细描述说明。但本实用新型并不限制于以上描述具体实施例。本领域的技术人员对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本实用新型范围内。