[发明专利]一种基于5G通信的智能远程电能监控系统及监控方法

权利要求书

1.一种基于5G通信的智能远程电能监控系统及监控方法，其特征在于：它包括智能电能采集终端、区域管理中心、远程物联网平台三个部分；

所述的智能电能采集终端由多个监测单元组成，包括电能参数测量单元、温湿度测量单元、火警监测单元；所述智能电能采集终端与所述区域管理中心通过RS-485总线接口实现数据通信；

所述的区域管理中心基于Modbus协议读取智能电能采集终端的多种参数值，在经过数据处理后使用5G网络将多种参数值实时上传至所述远程物联网平台；

所述的远程物联网平台接收从区域管理中心通过5G网络发送来的多种参数值，对远程家庭用电的多种相关参数进行实时监控，并对突发事件实现报警和远程处理控制的操作。

2.根据权利要求1所述的基于5G通信的智能远程电能监控系统，其特征在于：所述的智能电能采集终端包括主控芯片以及分别和主控芯片连接的参数测量单元、数据存储单元、声光报警模块、RS-485模块以及电源模块；所述主控芯片用于读取所述参数测量单元测量的数据并进行处理；所述参数测量单元包括：电能测量模块、温湿度测量模块、火警监测模块；所述电能测量模块，用于监测多种电力参数；所述温湿度测量模块，用于测量温湿度值；所述火警监测模块，用于测量烟尘密度大小；所述数据存储单元，用于保存所述参数测量单元的测量数据；所述声光报警模块，用于对突发事故实现报警功能；所述RS-485模块用于与所述区域管理中心通信；所述电源模块用于为所述智能电能采集中心的各功能模块提供工作电压。

3.根据权利要求2所述的基于5G通信的智能远程电能监控系统，其特征在于：所述的主控芯片采用型号为MSP430的微控制器。

4.根据权利要求2所述的基于5G通信的智能远程电能监控系统，其特征在于：所述的电能测量模块采用型号为HLW8012电能计量芯片。

5.根据权利要求1所述的基于5G通信的智能远程电能监控系统，其特征在于，所述的区域管理中心安装于居民区、工厂或其他机构的供电入口的变压器处，包括主控MCU以及分别和主控MCU连接的5G通信模块、电源模块、RS-485模块、数据存储单元、人机交互界面；所述主控MCU，基于Modbus协议读取所述智能电能采集终端测量的多种参数值，并基于MQTT协议使用5G网络将参数值发送到所述远程物联网平台上；所述5G通信模块，用于所述主控MCU和所述远程物联网平台之间的连接与通信；所述电源模块，采用220V/380V交流电变12V直流电开关电源模块，为所述区域管理中心的各功能模块提供工作电源，所述电源模块还采用太阳能供电模块和锂电池作为辅助备用电源；所述RS-485模块，用于实现所述区域管理中心和所述智能电能采集终端之间的连接、通信；所述数据存储单元，用于暂存所述区域管理中心读取的来自所述智能电能采集终端的多种参数值；所述人机交互界面，用于区域管理人员对区域内所述智能电能采集终端的监测、维护和控制，控制优先级高于所述远程物联网平台。

6.根据权利要求5所述的基于5G通信的智能远程电能监控系统，其特征在于：所述的主控MCU是型号为STM32F427的单片机。

7.根据权利要求5所述的基于5G通信的智能远程电能监控系统，其特征在于：所述的5G通信模块采用型号为RM500Q的5G通信模块。

8.根据权利要求1所述的基于5G通信的智能远程电能监控系统，其特征在于：所述的远程物联网平台包括云服务器、电能监测与控制平台、远程电能上位机；所述云服务器接收所述区域管理中心实时发送来的多种参数值，然后将参数值传输至所述电能监测与控制平台和所述远程电能上位机；所述电能监测与控制平台用于提供给用户实时监测参数值的大小，用户通过所述电能监测与控制平台对家庭用电的突发状况进行远程控制处理；远程电能上位机存储上传到物联网平台的各参数的值，供用户随时查看过去任意时间段内的家庭用电情况。

9.基于权利要求1所述的基于5G通信的智能远程电能监控系统的监控方法，其特征在于：具体的监控步骤如下：

（1）系统各节点通电后进行自检，初始化整个系统；

（2）由所述智能电能采集终端的所述电能测量模块、所述温湿度测量模块和所述火警检测模块测量多种参数数据，然后由所述主控芯片实时读取多种参数的值并暂存于所述数据存储单元；当任意参数值大小超出所述主控芯片设定的阈值范围，所述主控芯片会驱动所述声光报警模块进行报警；

（3）所述区域管理中心基于Modbus协议寻址各个所述智能电能采集终端，读取各终端测量并封装的包含参数值的数据包，在对数据包进行解析后，将各参数值传输至所述人机交互界面，供区域管理人员监控区域内家庭用电的具体状况；当区域内某所述智能电能采集终端出现突发故障，管理人员可以通过所述区域管理中心向该所述智能电能采集终端发出控制指令，控制终端对突发事件进行及时处理，如关闭家庭总电源输入等；其中所述区域管理中心对所述智能电能采集终端控制的优先级高于所述远程物联网平台；

（4）所述区域管理中心通过5G通信网络并基于MQTT协议，使用AT指令向所述远程物联网平台端发送ID请求建立连接，然后订阅所述远程物联网平台关于监控多参数值的产品的主题，再向所述远程物联网平台上传读取的多种参数的值；

（5）所述远程物联网平台的云服务器在接收到所述区域管理中心上传的多种参数值后，一方面将多种参数值实时传输至所述电能监测与控制平台，用户能够使用该平台监测多种参数的实时数据；另一方面将多种参数值转存至所述远程电能上位机，所述远程电能上位机能够记录智能电能采集终端测量的多种数据，用户能够通过所述远程电能上位机，查看过去任意时间段内的家庭用电数据、温湿度数据、烟尘数据的历史变化情况，便于发现安全隐患或对下一阶段的用电计划做出安排；

（6）当在所述电能监测与控制平台监测到数据发生异常，说明家庭用电出现异常，用户能够使用所述电能监测与控制平台发出控制指令，通过寻址远程控制家庭的用电设备，如关闭家庭总电源输入等，对故障作及时处理。