[发明专利]一种基于物联网的楼宇用电监控系统

说明书

本发明公开了一种基于物联网的楼宇用电监控系统，包括MCU微控制模块、NB‑IoT通信模块、用电采集模块、开关电路、云平台；用电采集模块并联接入室内总线，开关电路与室内总线相串联，NB‑IoT模块分别与MCU微控制模块和云平台通信。本发明成本低、易实现，可实时监控室内用电信息，保护用电安全。监控终端的采样电路、开关电路实现强电与弱电隔离，有较好的使用安全性。系统实现硬件集成，无需外接监测电路及开关电路，只需输入输出两个接口即可实现系统功能。系统关键部分均采用低功耗模块，实际使用中能节省较大电量开销，具有较高的使用寿命和性价比。NB‑IoT无线通信模块无需设计路由即能与基站通信，能较大地减少工程开发的麻烦。

技术领域

本发明涉及一种监控系统，尤其涉及一种基于物联网的楼宇用电监控系统。

背景技术

能源是人类社会发展的重要物质基础，关系到国计民生和国家战略竞争力。随着社会的进步，人们对能源的需求日益增多。然而随着城市化进程的不断推进，建筑面积在逐年增加，建筑能耗也随之大幅增长。

目前，市面上较为常见的能耗监控系统，大多采用智能电表配合总线的模式进行现场数据收集，具有精度高、抗干扰以及数据传输速度快等优点。然而，该模式下挂接电表的数量以及通信距离受线路电气特性限制，搭建包含大量节点的系统投入成本过高，不利于扩展。也有基于无线传感网络技术的楼宇能耗监控系统，通信模块使用较多的有ZIGBEE技术、射频技术、LORA技术等，组网部分分为监控节点、路由节点和协调器。当通信距离远时，往往需要增加多级中继器用来提高传输距离。并且当把所有分布的数据集中起来后，处理器还需再将这些数据通过GPRS、3G/4G无线网络发送到环境监察部门，如申请号为201820893665.3的实用新专利就具有无线通信模块设计复杂的问题。同时，这种分布式监控采集功耗大、成本高、现场施工具有困难。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种高集成度、低成本的基于物联网的楼宇用电监控系统。

技术方案：本发明的基于物联网的楼宇用电监控系统，包括MCU微控制模块、NB-IoT通信模块、用电采集模块、开关电路、云平台；用电采集模块并联接入室内总线，开关电路与室内总线相串联，用电采集模块与MCU微控制模块通过SPI方式通信连接，NB-IoT模块分别与MCU微控制模块和云平台通信。

进一步地，所述MCU微控制模块选用集成了电源装置、外部晶振、ADC采集、定时器的STM32L151C8T6单片机；具有功耗低、高性价比的特点。

进一步地，所述NB-IoT通信模块使用BC26芯片，BC26是一款高性能、低功耗、多频段的NB-loT无线通信模块。其尺寸仅为17.7mm×15.8mm x 2.0mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求。

进一步地，所述用电采集模块选用CS5463芯片。

进一步地，所述用电监测模块使用互感器对电压电流进行采样。

进一步地，所述采样的电路包括电压采样电路和电流采样电路。

进一步地，所述电压采样电路包括L1精密电流型电压互感器，所述互感器是先将电压转换为小电流，再等比将电流转换至负载，之后通过滤波等电路处理将电信号由VIN+和VIN-传输至CS5463芯片。

进一步地，所述开关电路使用光电耦合器MOC3021驱和晶闸管BTA41-800的组合，实现弱电控制强电，有较高的使用安全性。

进一步地，所述MCU微控制模块通过串口与NB-IoT通信模块连接。

进一步地，所述NB-IoT模块选择eDRX拓展非连续接收工作模式，通过设定eDRX周期来设置模块的休眠时间。