基于NB-IOT低功耗泵房监控远传系统设计

第1章绪论1.1研究背景及目的1.2国内外研究现状联盟第一次提出窄带物联网(NB-IOT)技术的概念，并于2016年6月发布了窄需信号传输速率，将其无线信道的宽度减小到了180kHz,从而使信号增益20dB,1.3NB-10T技术简介池寿命短的缺点。为了解决上述问题，2016年，3GPP联盟第一次提出NB-IOT技术的概念，并于2016年6月发布了NB-IOT的第一个版本。(1)覆盖区域更广阔，能提供更先进的室内覆盖，频段相同的情况传统网络相比，NB-IoT的信号增益20dB,等同于覆盖范围的能力被提高(3)具有更低功耗的优点，NB-IoT终端电子设备可保持10年的休眠时(4)具有更低单元成本，企业预期的每一个接连单元低于35元(人民币);(5)能建立物与物连接的网络架构，弥补传统移动网络在万物(6)能建立大规模数据信息服务网络平台，空间容量更大。了设备的故障率。其系统架构图如图1-1所示：咬比电流互感器咬比电流互感器采样电路失压装置NB-IOT通信单元电压互感器电流互感器高压配电装置负荷检测器计量芯片(4)NB-IOT技术在智慧农业的应用1.4远程传输监控系统简介1.4.1远程传输监控系统的定义(1)远程传输的定义(2)远程视频监控的定义及运行原理远程视频监控的运行原理如下所示：先通过系统中各录影机或摄像机采集的视频数据信息传输至信息采集终端，再利用压缩算法将视频数据信息转变成25帧/秒的信息采集终端，再通过有线网络或者无线网络传输到现场监控中心单元，通常现场监控中心的处理器对从前端传输过来的音频信息数据进行解压，最后，通过显示屏显示各参数状态，并利用存储装置对各参数信息进行储存和记录，实现远程实时监控。当所监控的场景发生故障或出现风险时，会启动系统中的报警装置，并将报警信号传输到信息采集终端，与信息采集终端一起运输至现场监控中心单元，并通过声卡发出声音警报，再联动消防单元进行自主排除环境障碍和风险。1.4.2远程传输监控系统的特点(1)远程传输监控系统具有优良的通讯性能远程传输监控系统采用有线网络连接或者无线网络连接两种通讯方式将终端设备输出的数据信息或各种参数信息进行远程传输，有线通信是以铜、铝等导体、电缆、波导、碳纳米管、纳米砷化镓等纳米材料或者光导纤维作为信息传送的有形实物载体进行传输的，有线网络连接方式存在网络系统构建复杂，创建成本高及后期维护困难的缺点，已逐渐被无线网络连接方式所取代；无线通信是在多个节点间利用电磁波直接进行远程传输，而不需要经过外界媒质载体的信息传信，由于NB-IOT的网络覆盖区域、通信速度、以及连接数、空间容量明显优于其他网络连接方式，已逐步成为远程传输监控系统的重要通信方式之一，使远程传输监控系统具备优良的通讯性能。(2)远程传输监控系统具有极高的兼容性远程传输监控系统几乎能够支持所有通信协议，远程终端设备可采用开放式系统互连协议，通过DTE、DCE间的互联装置实现所有物和物、物与人之间的通信连接，方便对系统远程连接的监控计算机的工作状态进行调控，并支持对网络连接环境要求较高的设备之间的连接，具有极高的兼容性。(3)远程传输监控系统具有较高的响应速度远程传输监控系统不仅能通过CPU轮询机制进行现场监控，还能通过远程终技术组建网络系统，对所应用场合的参数状态(4)远程传输监控系统的创建成本低廉，易于维护管理关键技术),包括以下几个要点：(3)进行基于NB-IOT低功耗泵房监控远传系统的架构2.1前期理论研究系统架构图如图2-1所示：铁电存储器图2-1传统基于NB-I0T低功耗泵房监控远传系统架构图2.2基于NB-10T低功耗泵房监控远传系统创建目标(1)在监测泵站水池水位或进站压力、加压泵组工作状态(3)实现对泵房的运行参数的实时传输；(4)实现对泵房风险和设备故障的自动报警，并联动消防模块主动排除风2.3基于NB-10T低功耗泵房监控远传系统的架构设计温度传感器温度传感器温度传感器数据服务器阴防模块密发单烟气涛惑器通信单元圆信接口现场监控单元CCD摄像机存储单元(1)MCU单元(2)通信单元(3)温度检测单元(4)现场检测单元(5)现场监控单元(6)自然电源(7)过载检测单元(8)触发单元(9)消防模块(10)数据服务器交换，以提高检测可靠性。(11)显示屏(12)电子开关Ⅱ2.4基于NB-10T低功耗泵房监控远传系统的功能设计图2-3为本系统在泵房场景中运行时对应的实体图，从图2-3可以看出：MCU单元(安装在柜内)电动机8图2-3基于NB-IOT低功耗泵房监控远传系统运行时对应的实体图2.4.2系统中各模块单元功能的设计(1)温度检测单元功能的设计三组温度传感器中处于最上方的温度传感器报警值设置置为N,最下方的警值设置为Q,当三组温度传感器检测泵房内温度，其中两组MCU单元才控制现场监控单元的打开(激活待机),而在报警值以下控制现场监控单元的关闭(待机)状态，极大降低了系统运行的功耗。(2)通信单元功能的设计的兼容性。当监控中心与泵房所处距离较远时，如大于2Km,则采用NB-IoT模用电缆进行通信；当通信距离适中时，如在1.5Km,可以(3)现场检测单元功能的设计单元才控制现场监控单元的打开(激活待机),而当故障解除时，则保持控制现场监控单元的关闭(待机)状态，极大降低了系统运行的功耗。(4)自然电源和外接电源功能的设计从图2-3可以看出：本系统采用泵房供电的线路电压，即自然电源(自然电(5)数据服务器功能的设计