基于NB-IoT的室内环境监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于NB‑IoT的室内环境监测系统，包括Zigbee终端节点、Zigbee协调器主机、NB‑IoT基站、云服务器和智能控制终端；所述Zigbee终端节点包括至少一个Zigbee环境监测从机，所述Zigbee终端节点与Zigbee协调器主机通过Zigbee无线网络通信，所述Zigbee协调器主机通过NB‑IoT模块与NB‑IoT基站连接，所述NB‑IoT基站与云服务器相连，所述智能控制终端与云服务器相连。本实用新型专利技术可以同时实现对室内温湿度、CO2、甲醛、TVOC可挥发性气体、PM2.5、PM10、粉尘多个参数同时进行检测和监测，且采用NB‑IoT模块，无需布线、费用低廉、容纳Zigbee协调器主机数量更多及易于安装维护，可实现多点检测，远程监测。

Indoor Environment Monitoring System Based on NB-IoT

【技术实现步骤摘要】
基于NB-IoT的室内环境监测系统
本技术涉及室内环境监测
，特别是基于NB-IoT的室内环境监测系统。
技术介绍
近年来，随着我国经济的高速发展，人们生活水平的不断提高，各类污染源也不断增加，尤其是制造领域、化工领域，各类废气的肆意排放使得空气质量状况越来越差，同时随着雾霾天气的频繁出现，空气质量越来越受到人们重视，室内作为人们日常生活的重要场所，其环境质量越来越引起人们的关注，我们迫切的需要知道所处的室内环境状况，从而尽快的从源头上改善环境，然而现状是：依靠我们自身的感知无法知晓所处的环境状况如何，而且现有的各类检测设备比较单一，只能检测某一种污染源或室内温湿度等，不能实现无线获取环境数据和远程监测环境状况。如今物联网技术已经深入社会生活的方方面面，运用物联网网络技术进行环境状态监测已经成为研究的热点。随着物联网概念的兴起，无线传感器网络和无线通信在很大一部分空间得到广泛的应用。目前，传统方式下，大部分室内环境监测系统采用有线通讯布网方式和人工测量的方法，存在线缆密布、布线困难，组网复杂，测量误差大，作业效率低，使用的线缆成本很高且对电力电缆的依赖性很强，不利于设备安装与拆除升级，且系统不易维护，功耗较大，远距离场合难以实现有效监测。传统的室内环境检测数据需要专门的网关做中间桥梁将数据上传至平台，室内的传感器需要集中在一个具有Zigbee等协议将数据传输至网关，网关通过互联网通讯协议将数据上传至云服务器，从而实现交互，这种方式的缺点是成本高，信号有盲区，但是NB-IoT技术不需要专门的网关，相当于NB-IoT模块直接将数据上传至智能控制终端。NB-IoT的全称是NarrowBand－InternetofThings，是基于蜂窝网络的窄带物联网技术，聚焦于低功耗广域网，支持物联网设备在广域网的蜂窝数据连接，可直接部署与LTE网络，可降低部署成本和实现平滑升级，是一种可在全球范围内广泛应用的一门物联网技术，他具有如下的优势：1.良好移动性，满足远程操控；2.深度覆盖，比GSM高20db的覆盖增益，即使用户在地下也能利用NB-IoT技术进行数据交互；3.具备支持海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，是传统GSM通信网络连接能力的100倍以上；4.数据传输速度快，远比2G网络更快；5.超低功耗,理论上电池寿命十年，省去充电维护麻烦；且成本低；6.更加安全，支持双向鉴权及空口加密，确保用户数据安全性；7.更加稳定，提供电信级的接入。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于NB-IoT的室内环境监测系统。实现上述目的本技术的技术方案为，一种基于NB-IoT的室内环境监测系统，包括Zigbee终端节点、Zigbee协调器主机、NB-IoT基站、云服务器和智能控制终端；所述Zigbee终端节点包括至少一个Zigbee环境监测从机，所述Zigbee环境监测从机随机铺设在被检测室内的相应位置，用于对室内环境指标进行感知和采集；所述Zigbee环境监测从机包括从机Zigbee无线通信模块、从机MCU主控模块、从机电源模块和从机传感器模组；所述从机Zigbee无线通信模块和从机传感器模组均与从机MCU主控模块相连，所述从机电源模块均与从机Zigbee无线通信模块、从机MCU主控模块和从机传感器模组相连，分别对各模块进行供电；所述Zigbee协调器主机包括主机Zigbee无线通信模块、主机MCU主控模块、主机电源模块、主机传感器模组和NB-IoT模块；所述主机Zigbee无线通信模块、主机传感器模组和NB-IoT模块均与主机MCU主控模块相连，所述主机电源模块均与主机Zigbee无线通信模块、主机MCU主控模块、主机传感器模组和NB-IoT模块相连，分别对各模块进行供电；所述Zigbee终端节点与Zigbee协调器主机通过Zigbee无线网络通信，将Zigbee环境监测从机采集得到的室内环境指标数据发送至Zigbee协调器主机；所述Zigbee协调器主机通过NB-IoT模块与NB-IoT基站连接，所述Zigbee协调器主机用于集中处理由Zigbee环境监测从机输送的室内环境数据信息；所述NB-IoT基站与云服务器相连，用于将Zigbee协调器主机采集的室内环境数据信息传输并存储在云服务器；所述智能控制终端与云服务器相连，用于通过云服务器发送指令给Zigbee协调器主机。进一步地，所述从机传感器模组包括温湿度传感器、CO2传感器、甲醛传感器、TVOC可挥发性气体传感器和PM2.5、PM10传感器，所述从机MCU主控模块通过I2C与温湿度传感器相连，所述从机MCU主控模块分别通过串口与CO2传感器、甲醛传感器、TVOC可挥发性气体传感器和PM2.5、PM10传感器相连；所述主机传感器模组包括温湿度传感器、CO2传感器、甲醛传感器、TVOC可挥发性气体传感器、PM2.5、PM10传感器和烟雾传感器，所述主机MCU主控模块通过I2C与温湿度传感器相连，所述主机MCU主控模块分别通过串口与CO2传感器、甲醛传感器、TVOC可挥发性气体传感器、PM2.5、PM10传感器和烟雾传感器相连；所述温湿度传感器的型号为HDC1080；所述粉尘传感器的型号为D5；所述烟雾传感器的型号为MQ135。进一步地，所述Zigbee协调器主机还包括M-Bus串口转换模块和用于采集室内热能热量的热量表，所述M-Bus串口转换模块和热量表相连，所述主机MCU主控模块通过串口与M-Bus串口转换模块相连；所述Zigbee协调器主机还包括掉电数据不丢失的E2PROM，且E2PROM的型号为ATC2402，所述主机MCU主控模块通过I2C与E2PROM相连；所述Zigbee协调器主机还包括用于人机交互的触摸屏，所述主机MCU主控模块通过FSMC接口与触膜屏相连。进一步地，所述从机Zigbee无线通信模块和主机Zigbee无线通信模块均采用CC2530无线收发器。进一步地，所述从机MCU主控模块和主机MCU主控模块均采用STM32系列单片机。进一步地，所述NB-IoT模块采用WH-NB73通讯模块。进一步地，所述WH-NB73通讯模块采用六层电路板构成电路基板。进一步地，所述WH-NB73通讯模块内置天线和芯片SIM卡，所述天线为板载天线。进一步地，所述从机电源模块和主机电源模块均采用线性稳压器，且线性稳压器的型号为LM1117-3-3，所述从机电源模块和主机电源模块的输入端均连接有聚合物锂电池或充电器中的一种。进一步地，所述主机MCU主控模块还通过串口连接有北斗模块。与现有技术相比，本技术具有的优点和有益效果是，1.本技术基于NB-IoT的室内环境监测系统在继承了GPRS室内环境监测功能的同时还拥有海量容量，相同NB-IoT基站通讯用户容量是GPRS室内环境监测的10倍；在相同的使用环境条件下，NB-IoT可实现超长时间待机，PSM状态下功耗可达5μA，NB-IoT模块的待机时间可长达10年以上，新技术信号覆盖更强，可覆盖到室内与地下室。2.本技术中WH-NB73通讯模块的低功耗超长待机工作，全天候提供数据传输，NB-IoT基站拥有海量的连接数，同时接入Zigbee协调器主机可高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB‑IoT的室内环境监测系统，其特征在于，包括Zigbee终端节点、Zigbee协调器主机、NB‑IoT基站、云服务器和智能控制终端；所述Zigbee终端节点包括至少一个Zigbee环境监测从机，所述Zigbee环境监测从机随机铺设在被检测室内的相应位置，用于对室内环境指标进行感知和采集；所述Zigbee环境监测从机包括从机Zigbee无线通信模块、从机MCU主控模块、从机电源模块和从机传感器模组；所述从机Zigbee无线通信模块和从机传感器模组均与从机MCU主控模块相连，所述从机电源模块均与从机Zigbee无线通信模块、从机MCU主控模块和从机传感器模组相连，分别对各模块进行供电；所述Zigbee协调器主机包括主机Zigbee无线通信模块、主机MCU主控模块、主机电源模块、主机传感器模组和NB‑IoT模块；所述主机Zigbee无线通信模块、主机传感器模组和NB‑IoT模块均与主机MCU主控模块相连，所述主机电源模块均与主机Zigbee无线通信模块、主机MCU主控模块、主机传感器模组和NB‑IoT模块相连，分别对各模块进行供电；所述Zigbee终端节点与Zigbee协调器主机通过Zigbee无线网络通信，将Zigbee环境监测从机采集得到的室内环境指标数据发送至Zigbee协调器主机；所述Zigbee协调器主机通过NB‑IoT模块与NB‑IoT基站连接，所述Zigbee协调器主机用于集中处理由Zigbee环境监测从机输送的室内环境数据信息；所述NB‑IoT基站与云服务器相连，用于将Zigbee协调器主机采集的室内环境数据信息传输并存储在云服务器；所述智能控制终端与云服务器相连，用于通过云服务器发送指令给Zigbee协调器主机。...

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IoT的室内环境监测系统，其特征在于，包括Zigbee终端节点、Zigbee协调器主机、NB-IoT基站、云服务器和智能控制终端；所述Zigbee终端节点包括至少一个Zigbee环境监测从机，所述Zigbee环境监测从机随机铺设在被检测室内的相应位置，用于对室内环境指标进行感知和采集；所述Zigbee环境监测从机包括从机Zigbee无线通信模块、从机MCU主控模块、从机电源模块和从机传感器模组；所述从机Zigbee无线通信模块和从机传感器模组均与从机MCU主控模块相连，所述从机电源模块均与从机Zigbee无线通信模块、从机MCU主控模块和从机传感器模组相连，分别对各模块进行供电；所述Zigbee协调器主机包括主机Zigbee无线通信模块、主机MCU主控模块、主机电源模块、主机传感器模组和NB-IoT模块；所述主机Zigbee无线通信模块、主机传感器模组和NB-IoT模块均与主机MCU主控模块相连，所述主机电源模块均与主机Zigbee无线通信模块、主机MCU主控模块、主机传感器模组和NB-IoT模块相连，分别对各模块进行供电；所述Zigbee终端节点与Zigbee协调器主机通过Zigbee无线网络通信，将Zigbee环境监测从机采集得到的室内环境指标数据发送至Zigbee协调器主机；所述Zigbee协调器主机通过NB-IoT模块与NB-IoT基站连接，所述Zigbee协调器主机用于集中处理由Zigbee环境监测从机输送的室内环境数据信息；所述NB-IoT基站与云服务器相连，用于将Zigbee协调器主机采集的室内环境数据信息传输并存储在云服务器；所述智能控制终端与云服务器相连，用于通过云服务器发送指令给Zigbee协调器主机。2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的室内环境监测系统，其特征在于，所述从机传感器模组包括温湿度传感器、CO2传感器、甲醛传感器、TVOC可挥发性气体传感器和PM2.5、PM10传感器，所述从机MCU主控模块通过I2C与温湿度传感器相连，所述从机MCU主控模块分别通过串口与CO2传感器、甲醛传感器、TVOC可挥发性气体传感器和PM2.5、PM10传感器相连；所述主机传感器模组包括温湿度传感器、CO2传感器、甲醛传感器、TVOC可挥发性气...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵义，
申请(专利权)人：天津华春智慧能源科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12