摘 要

随着科技的发展，出现了越来越多的电器设备，各种设备对电源的要求也越来越严格，而有些设备则是在待机状态下会消耗额外的电能。远程监控电源电路则能实时了解电源的状态，并且可以远程控制电源开关和定时开关，减少额外的能源消耗，达到节能减排的目的。

本文对物联网中的远距离和低功耗领域进行了研究，以单片机和NB模块为基础，利用NB-IoT技术设计了一款远程监控电源电路。本文首先对整个远程监控电源电路进行一个总体框架的设计，分成了硬件设计与软件设计两部分，并对现有的远程监控方式进行对比分析，最终选择NB-IoT。NB-IoT是万物互联网络的一个重要分支，具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。然后根据远程监控电源电路所需要实现的功能来设计硬件电路以及软件程序。最后对整个电路进行调试，验证电路的可行性。

关键词：NB-IoT；远程监控；单片机

Abstract

With the development of science and technology, more and more electrical equipment has appeared, and the requirements for power supply are becoming more and more stringent in all kinds of equipment, and some equipment will consume extra electrical energy in the standby state. The remote monitoring power supply circuit can realize the state of the power supply in real time, and can control the power switch and the timing switch remotely to reduce the extra energy consumption and achieve the purpose of energy saving and emission reduction.

In this paper, the field of remote and low power consumption in the Internet of things is studied. Based on the MCU and NB module, a remote monitoring power circuit is designed by using NB-IoT technology. In this paper, a general framework of the whole remote monitoring power circuit is designed, which is divided into two parts of hardware design and software design, and the existing remote monitoring methods are compared and analyzed. Finally, NB-IoT is selected. NB-IoT is an important branch of the Internet of things. It has the characteristics of wide coverage, fast connection, fast speed, low cost, low power consumption and excellent architecture. Then the hardware circuit and software program are designed according to the functions of remote monitoring power supply circuit. Finally, the whole circuit is debugged to verify the feasibility of the circuit.

Keyword：NB-IoT；telecontrol；SCM

目录

第1章 绪 论 1

1.1 研究意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 设计目标 2

第2章 远程监控电源电路方案设计 3

2.1 总体设计方案 3

2.2 现阶段远程监控方式对比 3

2.3 远程监控电源电路功能简介 4

2.4 工作原理框图 5

第3章 远程监控电源电路的硬件设计 6

3.1硬件电路工作原理 6

3.2 MCU模块 6

3.3 NB-IoT模块 10

3.3.1 NB-IoT技术介绍 10

3.3.2 NB-IoT硬件电路 12

3.4 变压模块 14

3.5 继电器模块 15

第4章 远程监控电源电路软件系统设计 17

4.1 远程监控电源电路的工作流程 17

4.2 软件程序设计 18

4.2.1 NB-IoT的初始化程序 18

4.2.1 远程监控电源电路功能实现程序 18

第5章 远程监控电源电路的调试 21

5.1 调试环境 21

5.2 调试过程 22

5.3 结果分析 24

第6章 总结与展望 25

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪 论

1.1 研究意义

随着我国社会经济的快速发展，人们的生活质量也随之提高，各种电器设备愈发多种多样，各种高功耗的家用电器会在待机时消耗不小的电能。使用远程监控电源电路则可以监控电器所使用的电源，由此可以得知与该电源相连的电器的使用情况，并且通过控制电源，就可以控制该电源下的电器设备。在安全性得到增强的同时，还能节省能源。在信息化时代的背景下，互联网 和物联网的快速发展，使得智能家居不再只是一种概念^[1]。现在很多知名电商都推出了自己的音响智能机器人，可以通过与机器人的语音互动来控制家中的一些设施。但这些可以控制的设施与机器人都是相互联系的，不同运营商的设备不能共同使用。如果想要体验智能家居，就需要更换相应的家居，这无疑会在一定程度上造成资源浪费。而使用远程监控电源电路则可以将家用电器与云端联系在一起，随时对家用电器进行监控，体验到智能家居的便利。

据预测，2020年物联网设备数量将达到250亿件。基于物联网技术的智能家居正逐步走向千家万户。远程监控电源电路不仅可以作为家用电器的电源使家居智能化，还可以运用于日常生活中的公共场所的各种用电设施。电可以说是现代使用域最广与使用量最大的能源，如果没了电，整个社会可能瞬间就停滞前进。合理的运用电力是每个人都应该注意的事情，而使用远程监控电源电路则可以帮助人们这一方面。实时监控用电器的状况，并能根据情况远程控制电源的开关，减少不必要的资源浪费，达到节能减排、绿色环保的目的。

1.2 国内外研究现状

目前远程监控电源电路的运用越来越广泛，吸引了很多人在这一领域进行探索，取得了很多成就，出现了一批与远程监控有关的应用系统。远程监控这一领域在上世纪末就已经被人们所关注，斯坦福大学和麻省理工学院曾在1997年就举办开展了首届关于Internet内的远程监控诊断的工作会议^[2]。当时在会议上人们就对远程监控系统的体系、技术和发展进行讨论。通过这次会议完成了对下一代远程监控系统进行技术规范和指导。Internet的功能被许多大公司采纳，开发利用这种网络上数据交换方式，实现设备的远程动态管理并不断被设备厂家进行改进形成规模，逐渐发展成通过网页上的操作进行设备远程监测和控制，通过网页就能够查看现场的参数与数据，利用电脑监控现场设备。时至今日，远程监控系统愈发成熟，许多人工智能、车间机器人都用上了远程监控技术^[3]。

在2010年之前，国内外已经研究并开发出了很多的远程监控系统，但大多还是运用于工业的机器上，运用在家用电器或者电源上的比较少。随着信息化时代的发展，人们在解决温饱问题后开始注重于生活的质量，不少人的研究方向也随着偏转。在近几年比较引人注意的一个远程监控电源电路在生活上的应用就是WiFi智能插座，人们可以通过手机上的APP远程得知电源的使用情况并能远程控制。国外一些WiFi智能插座甚至能记录下每个电器的用电习惯，从而定时自动开启或关闭电源；还有的会记录下每个用电器的插头的特性，如果不是符合条件的物品插入插座时，插座内部的感测器件会探查到该物品的特性，如果与记录不相符合，插座是不会有电的，这样能防止家中的小孩和宠物误触插座而受到伤害，达到真正的智能化^[4]。

1.3 设计目标

设计一个远程监控电源电路，以插座的形式实现。该插座利用NB-IoT，即窄带物联网（Narrow Band Internet of Things）实现网络与插座之间的远程连接，在互联网环境下可以远程控制、定时开关、远程或本地手动开关控制。

第2章 远程监控电源电路方案设计

本文设计的远程监控电源电路根据毕业设计的要求和目标来进行的，首先确认整个设计有硬件部分与软件部分共同组成，然后再完善每个部分的具体内容。本章节会根据要求来设计总体方案，并选择合适的远程监控技术进行开发，确定远程监控电源电路工作原理。

2.1 总体设计方案

本文设计的远程监控电源电路主要分为两个部分：硬件电路、系统软件。

硬件部分是设计的主体，也是电路的物质基础。它在软件的协调配合下运行，实现远程监控电源电路的功能控制，完成控制任务。硬件电路又可细分为几个模块： MCU模块、变压模块、NB-IoT模块和继电器模块。

系统软件是实现整个远程监控电源电路功能的关键部分，通过软件控制连接各个模块，由此实现电路与云平台的连接。

云平台是实现远程监控电源电路中“远程”这一部分的关键所在。如果是通过电脑或者手机的移动端控制电源，从而建立起一对一、一对多或者多对一的通道来完成这一工作，那消耗的资源和精力都是巨大的，因此需要一个中转站来连接这两者，而这个中转站就是云平台。现在无线网络几乎可以说是覆盖全球，利用云平台则可以在世界各处对电源进行远程监控。

本次设计所使用的云平台是由一家物联网公司设计的轻量级物联网云透传平台。

2.2 现阶段远程监控方式对比

远程控制的技术随着科技的发展越来越成熟，也涌现出越来越多的新技术。接下来根据不同的控制介质来区分，分析一下各个控制方式的优缺点，并确定本文设计的远程监控电源电路所用的远程监控技术。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：