CN108769176A - 一种物联网终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网终端，包括控制模块、传感器模块、通信收发模块、定位模块和电源模块，控制模块分别与传感器模块、通信收发模块和定位模块通信连接；传感器模块包括光照传感器、温湿度传感器、气压传感器、ACC传感器和移动位置传感器，电源模块分别与控制模块、传感器模块、通信收发模块和定位模块电性连接。本发明提供的物联网终端能够实时监控环境状态，远程监控人员只需要通过监控界面便能实时掌握生鲜食物等冷链运输中物品所处环境，及时根据环境参数做出相应的应对措施，从保证了生鲜水果蔬菜等食物保鲜类产品在运输过程中的产品质量。

Description

一种物联网终端

技术领域

本发明属于物联网设备技术领域，具体涉及一种物联网终端。

背景技术

随着GPS的技术的不断发展，基于GPS的应用的各种汽车导航技术和定位监控技术越来越先进。又是基于GPS技术的定位监控技术，广泛应用于各种车辆上，如：物流车辆、企业公务车、超市配送车辆、汽车租赁企业。勘察车辆、工程机械车辆、旅游外包车辆、快递公司车辆和4S店试驾车辆等等。

在生鲜水果蔬菜等实物保鲜类的产品运输中特别是冷链运输，若能对其运输环节的各种参数实时监控与掌握，则能够保证食物产品处于最佳的运输环境中，从而使产品到达顾客手中也能保持新鲜。而现有的物联网终端一般只用于对实时位置的监控，难以对所监控环境的数据监测，不能实时掌握食物所处的环境，难以保证产品的质量。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的物联网终端解决了如何实现在密封环境中设备对环境参数的采集，并将采集结果通过无线通信将数据发送至远程监控中心的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种物联网终端，包括控制模块、传感器模块、通信收发模块、定位模块和电源模块，

所述控制模块分别与传感器模块、通信收发模块和定位模块通信连接；

所述电源模块分别与控制模块、传感器模块、通信收发模块和定位模块电性连接；

所述传感器模块包括光照传感器、温湿度传感器、气压传感器、ACC传感器和移动位置传感器；

所述通信收发模块包括功率匹配电路，所述功率匹配电路用于实现通信收发模块在发送信息时能发射出最佳功率信号。

进一步地，所述控制模块包括型号为MSP430F5438AIPZ的主控芯片及其外围电路；

所述外围电路包括工作状态指示电路、程序下载与调试接口电路、按键电路、存储电路、晶振电路、第一滤波电路和通信收发模块开关控制电路；

所述按键电路的按键包括工作状态按键和复位键。

进一步地，所述传感器模块中：

所述光照传感器的型号为ISL29003；

所述温湿度传感器的型号为HTU21D；

所述气压传感器的型号为MS5637-02BA03；

所述ACC传感器的型号为LIS3DH；

所述移动位置传感器的型号为IRS-B210ST01-R1，所述移动位置传感器还连接有两级运算放大器电路；

所述传感器模块还包括传感器控制电路，用于控制传感器模块功能的开启；

所述光照传感器、温湿度传感器、气压传感器和ACC传感器和移动位置传感器均与传感器控制电路连接；

所述传感器模块通过所述传感器控制电路与所述控制模块的主控芯片通信连接。

进一步地，所述通信收发模块包括型号为GEMALT0_PLS8-X的主控芯片及其外围电路；

所述外围电路还包括两个功率匹配电路、SIM卡电路、电压转换电路、第二滤波电路、开关电路和通信控制电路；

所述通信收发模块通过通信控制电路与所述控制的主控芯片通信连接。

进一步地，所述定位模块包括型号为CAM_M8Q的主控芯片及其外围电路，所述外围电路包括定位开关电路和第三滤波电路；

所述开关电路的主控芯片型号为FDC6329L。

进一步地，所述电源模块包括电池充电电路、电源转换电路、电池电量监测电路、接口电路和第四滤波电路；

所述接口电路中的接口包括电池接口和电源接口；

所述电源模块通过所述电池电量监测电路与所述控制模块的主控芯片通信连接。

进一步地，每个所述功率匹配电路均包括电容、电感和天线，所述电容和电感组成阻抗匹配电路，并与天线连接；

所述天线的型号为ER4L002。

进一步地，所述电源模块通过电源接口与充电器连接，实现对电源模块的内置电池的充电。

本发明的有益效果为：本发明提供的物联网终端能够实时监控环境状态，远程监控人员只需要通过监控界面便能实时掌握生鲜食物等冷链运输过程中物品所处环境参数，并及时根据环境状态做出相应的应对措施，从保证了生鲜水果蔬菜等食物保鲜类产品在运输过程中的产品质量。

附图说明

图1为本发明提供的实施例中物联网终端的结构示意图。

图2为本发明提供的实施例中控制模块主控芯片连接示意图。

图3为本发明提供的实施例中控制模块中晶振电路和第一滤波电路连接示意图。

图4本发明提供的实施例中控制模块中通信收发模块开关控制电路连接示意图。

图5为本发明提供的实施例中控制模块中工作状态指示电路连接示意图。

图6为本发明提供的实施例中控制模块中程序下载与调试接口电路和按键电路连接示意图。

图7为本发明提供的实施例中控制模块中存储电路连接示意图。

图8为本发明提供的实施例中传感器模块中移动位置传感器和两级运算放大器电路连接示意图。

图9为本发明提供的实施例中传感器模块中ACC传感器电路连接示意图。

图10为本发明提供的实施例中传感器模块温湿度传感器电路连接示意图。

图11为本发明提供的实施例中传感器模块中气压传感器电路连接示意图。

图12为本发明提供的实施例中传感器模块中传感器控制电路连接示意图。

图13为本发明提供的实施例中传感器模块中光照传感器电路连接示意图。

图14为本发明提供的实施例中通信收发模块主控芯片连接示意图。

图15为本发明提供的实施例中通信收发模块中两个功率匹配电路连接示意图。

图16为本发明提供的实施例中通信收发模块中通信控制电路连接示意图。

图17为本发明提供的实施例中通信收发模块中SIM卡电路连接示意图。

图18为本发明提供的实施例中通信收发模块中电压转换电路连接示意图。

图19为本发明提供的实施例中通信收发模块中第二滤波电路连接示意图。

图20为本发明提供的实施例中通信收发模块中开关电路连接示意图。

图21为本发明提供的实施例中定位模块主控芯片连接示意图。

图22为本发明提供的实施例中定位模块中定位开关电源和第三滤波电路连接示意图。

图23为本发明提供的实施例中电源模块中电池充电电路分别与第四滤波电路和传输总线电路连接示意图。

图24为本发明提供的实施例中电源模块中的接口电路连接示意图。

图25为本发明提供的实施例中电源模块中电源转换电路连接示意图。

图26为本发明提供的实施例中电源模块中电池电量监测电路连接示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，物联网终端包括控制模块、传感器模块、通信收发模块、定位模块和电源模块，控制模块分别与传感器模块、通信收发模块和定位模块通信连接，控制模块和传感器模块均与电源模块电性连接，电源模块分别与控制模块、传感器模块、通信收发模块和定位模块电性连接；传感器模块包括光照传感器、温湿度传感器、气压传感器、ACC传感器和移动位置传感器。

上述控制模块是该系统的核心，完成各种数据的处理与转换，按设计指令完成数据的交互处理工作，实时处理来自远程监控中心的各种指令，同时对外围模块采集的数据进行实时处理上传，并对异常信息进行报警等工作；传感器模块主要完成环境参数的采集与处理，如环境温度、湿度、气压、光照等，并将采集的参数值实时发送至控制模块；通信收发模块是远程监控中心与设备通信的通道，实现远程信息互通，完成信息的上行与下行传输功能，其中的包括的功率匹配电路实现在通信收发模块在发送信息时能发射出最佳的功率信号，该电路为阻抗匹配电路，采用特定的高频电子元器件组成；定位模块实时接收来自卫星的定位信息，并将该信息发送至控制模块，从而完成终端的定位功能；电源模块主要完成物联网终端的电源提供、电量监测与报警。

控制模块包括型号为MSP430F5438AIPZ的主控芯片及其外围电路；其具体连接方式如图2至图7所示；

外围电路包括工作状态指示电路、程序下载与调试接口电路、按键电路、存储电路、晶振电路、第一滤波电路和通信收发模块开关控制电路；按键电路的按键包括工作状态按键和复位键。

上述工作状态指示电路，包括三个LED灯和与之对应连接的场效应晶体管，根据实际工作需求，控制模块根据实时工作状态，通过打开场效应晶体管进而控制与主控芯片连接的工作状态指示电路中三个场效应晶体管的开启，从而点亮LED指示灯，使不同的LED指示灯点亮表示不同的状态。

上述程序下载与调试接口电路用于程序固件的下载更新工作，通过该电路将预先设计好的软件程序下载到主控芯片中，从而保证各个模块之间按设计的程序指令正常工作运行。

上述按键电路中的工作状态按键用于根据不同的实际需求进行功能选择，通过对按键SB1的点击，如点击一次、连续点击两次和长按10秒，使该终端设备处于不同的工作模式，如低功耗模式、正常模式和睡眠模式；其复位键用于紧急状态时重启物联网终端系统。

上述存储电路包括两个型号分别为W25Q32FVSSIG和TC58CVG0S3HRAIG的存储器，用于存储传感器模块上传的环境数据。

上述滤波电路为电容滤波电路，可以尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保证其直流成分，使输出电压波纹系数降低。

上述通信收发模块开关控制电路包括一个场效应晶体管和两个电阻，用于控制控制模块是否开启通信收发模块进行数据传输。

传感器模块具体连接方式如图8至图13所示；光照传感器的型号为ISL29003；温湿度传感器的型号为HTU21D；气压传感器的型号为MS5637-02BA03；ACC传感器的型号为LIS3DH；移动位置传感器的型号为IRS-B210ST01-R1，移动位置传感器还连接有两级运算放大器电路；

传感器模块还包括传感器控制电路，用于控制传感器模块功能的开启；传感器控制电路包括两个场效应晶体管，通过控制其开闭，实现对传感器控制模块数据采集功能实现的开闭；光照传感器、温湿度传感器、气压传感器和ACC传感器和移动位置传感器均与传感器控制电路连接；传感器模块通过传感器控制电路与控制模块的主控芯片通信连接，实现数据通信和处理。

通信收发模块包括型号为GEMALT0_PLS8-X的主控芯片及其外围电路，其具体连接电路如图14至图20所示；

外围电路包括两个功率匹配电路、SIM卡电路、电压转换电路、第二滤波电路、开关电路和通信控制电路；通信收发模块通过通信控制电路与控制的主控芯片通信连接。每个功率匹配电路均包括电容、电感和天线，电容和电感组成阻抗匹配电路，并与天线连接；功率匹配电路主要完成射频信号的链路，实现通信收发模块在发送信息时能发射出最佳功率信号，上述天线的型号为SR4L002。

上述SIM卡电路中SIM卡卡座的型号为MICR0SIM A02608，用于通信收发模块中SIM卡的固定，通过SIM卡实现远程信息交互；上述电压转换电路包括两个型号均为SN74AVC1T45DBVR的电压转换芯片，主要完成主控芯片提供的电平信号与通信收发模块之间的电平信号的转换，从而保证信号能够识别稳定；上述开关电路包括型号为SI7615CDN-TI-GE3的适配开关和一个场效应晶体管，该电路将主电源电压提供给通信收发模块，通过主控芯片控制通信收发模块电源的开启与关闭，因为通信收发模块处于工作状态时功耗较大，控制该电压是为了保证终端的内置电池能够达到最大工作时长，确保终端能够工作更久；上述第二滤波电路包括一个电容滤波电路和一个电容电感滤波电路；上述通信控制电路包括两个场效应晶体管，用于控制通信收发模块时候进行功率匹配进而进行数据传输。

定位模块包括型号为CAM_M8Q的主控芯片及其外围电路，外围电路包括定位开关电源电路和第三滤波电路；其具体连接方式如图21至图22所示；定位开关电源电路的主控芯片型号为FDC6329L。

电源模块包括电池充电电路、电源转换电路、电池电量监测电路、接口电路和第四滤波电路；其具体连接方式如图23至图26所示；

接口电路中的接口包括电池接口和电源接口；电源接口用于在对系统进行充电时连接充电器，其型号为R239F205-XN005D-R的USB电源接口；电池接口用于安装连接该系统的供电电池。

上述电池充电电路中的主控芯片型号为BQ24295RGET，当电池电量过低时，通过USB电源接口接入外部电压，实现对内置电池进行充电，同时也可以通过USB电源接口使设备处于工作状态，实现电源管理和终端充电管理，充电状态实时发送至主控芯片，主控芯片将充电电量发送至监控中心，中心根据电量状态判断电池充电是否完成；电源转换电路中的电源转换芯片的型号为TPS73230DBVR，将系统终端电源转换为固定的DC3.3V电压，提供给主控芯片、传感器模块等；电池电量监测电路中的中控芯片型号为BQ27542-G1，用于实时监测电源模块中内置电池的剩余电量，主控芯片实时监测电池电量参数，在电量不足时，及时报警，提醒充电；第四滤波电路为电容滤波电路。

上述电源模块通过电池电量监测电路与控制模块的主控芯片通信连接，该电源模块采用内置电池方式，实现对对整个系统进行供电，同时该模块还实时通过与控制模块的交互完成电池电量的监测功能，当设备处于可充电的环境中时，通过充电器连接系统的电源接口实现对电池进行充电功能。

在本发明的一个实施例中，该监控终端放置于鲜活农产品等冷链实物运输设备内，如海鲜、蔬菜等集装箱内，因为冷链生鲜产品的运输对环境和时效要求较高，为了使产品运输到达目的地时还能保持最初的状态，因此对运输环境的监测监控和时效控制极为重要，在产品装运完成后将该终端放置于箱体内部中央，短按一秒按键SB1，LED指示灯闪烁，表明终端进入工作模式。

终端进入工作模式或，根据预先设置的指令，各个功能模块开始工作，主控芯片根据指令要求将采集的数据参数和定位信息上传至监控中心，此外监控中心根据实时情况，通过下发指令到终端，终端根据收到的指令实现各模块的开启与关闭工作。同时定位模块将定位信息实时发送至控制模块，控制模块将传感器监测值、定位信息、电池信息等所有信息按通信协议要求发送给通信收发模块，通信收发模块将信息通过数据流量或短信的方式发送至指定的远程监控中心，完成信息上报工作。此外该终端配合监控中心指令完成信息指令的交互响应，实现远程控制工作。便于远程监控中心根据终端上报的数据信息，及时调整冷链存储运输环境，最大程度的保证产品的质量。

本发明的有益效果为：本发明提供的物联网终端能够实时监控环境状态，远程监控人员只需要通过监控界面便能实时掌握生鲜食物所处环境，及时根据食物环境做出相应的应对措施，从保证了生鲜水果蔬菜等食物保鲜类产品在运输过程中的产品质量。

Claims (8)

1.一种物联网终端，其特征在于，包括控制模块、传感器模块、通信收发模块、定位模块和电源模块，

所述控制模块分别与传感器模块、通信收发模块和定位模块通信连接；

所述电源模块分别与控制模块、传感器模块、通信收发模块和定位模块电性连接；

所述传感器模块包括光照传感器、温湿度传感器、气压传感器、ACC传感器和移动位置传感器；

所述通信收发模块包括功率匹配电路，所述功率匹配电路用于实现通信收发模块在发送信息时能发射出最佳功率信号。

2.根据权利要求1所述的物联网终端，其特征在于，所述控制模块包括型号为MSP430F5438AIPZ的主控芯片及其外围电路；

所述外围电路包括工作状态指示电路、程序下载与调试接口电路、按键电路、存储电路、晶振电路、第一滤波电路和通信收发模块开关控制电路；

所述按键电路的按键包括工作状态按键和复位键。

3.根据权利要求1所述的物联网终端电路，其特征在于，所述传感器模块中：

所述光照传感器的型号为ISL29003；

所述温湿度传感器的型号为HTU21D；

所述气压传感器的型号为MS5637-02BA03；

所述ACC传感器的型号为LIS3DH；

所述移动位置传感器的型号为IRS-B210ST01-R1，所述移动位置传感器还连接有两级运算放大器电路；

所述传感器模块还包括传感器控制电路，用于控制传感器模块功能的开启；

所述光照传感器、温湿度传感器、气压传感器和ACC传感器和移动位置传感器均与传感器控制电路连接；

所述传感器模块通过所述传感器控制电路与所述控制模块的主控芯片通信连接。

4.根据权利要求1所述的物联网终端，其特征在于，所述通信收发模块包括型号为GEMALT0_PLS8-X的主控芯片及其外围电路；

所述外围电路还包括两个功率匹配电路、SIM卡电路、电压转换电路、第二滤波电路、开关电路和通信控制电路；

所述通信收发模块通过通信控制电路与所述控制的主控芯片通信连接。

5.根据权利要求1所述的物联网终端，其特征在于，所述定位模块包括型号为CAM_M8Q的主控芯片及其外围电路，所述外围电路包括定位开关电源电路和第三滤波电路；

所述开关电源电路的主控芯片型号为FDC6329L。

6.根据权利要求1所述的物联网终端，其特征在于，所述电源模块包括电池充电电路、电源转换电路、电池电量监测电路、接口电路和第四滤波电路；

所述接口电路中的接口包括电池接口和电源接口；

所述电源模块通过所述电池电量监测电路与所述控制模块的主控芯片通信连接。

7.根据权利要求4所述的物联网终端，其特征在于，每个所述功率匹配电路均包括电容、电感和天线，所述电容和电感组成阻抗匹配电路，并与天线连接；

所述天线的型号为SR4L002。

8.根据权利要求5所述的物联网终端，其特征在于，所述电源模块通过电源接口与充电器连接，实现对电源模块的内置电池的充电。