CN111127860A - 一种基于物联网的传感器接入装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的传感器接入装置，包括盒体；盒体内固定设置有集成电路板组；集成电路板组上安装设置有处理模块、传输模块及供电模块；盒体的侧壁上设置有与处理模块电连接的传感器接口；传感器接口可与多种型号的传感器匹配电连接；盒体的侧壁上设置有分别与传输模块电连接的无线传输天线和有线传输接口。本发明的传感器接入装置能够与多种传感器连接，使用方便，且具有多种信号传输方式，适用范围更广。

Description

一种基于物联网的传感器接入装置

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于物联网的传感器接入装置。

背景技术

物联网(The Internet of things)的定义是，通过射频识别RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的概念是在1999年提出的。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域，如工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等。

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要物联网传感器。因此可以说，物联网传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。将传感器连入物联网是实现信息传输所必须的，然而传感器种类繁多，接口不统一。且传感器的信号传输方式单一，适用范围严重受限。同时，传感器的应用环境不一，在偏僻恶略的环境下，接线十分不便，需花费大量的人力物力。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能够与多种传感器连接，使用方便，且具有多种信号传输方式，适用范围更广的基于物联网的传感器接入装置。

本发明提供的一种基于物联网的传感器接入装置，包括盒体；所述盒体内固定设置有集成电路板组；所述集成电路板组上安装设置有处理模块、传输模块及供电模块；所述盒体的侧壁上设置有与所述处理模块电连接的传感器接口；所述传感器接口可与多种型号的传感器匹配电连接；所述盒体的侧壁上设置有分别与所述传输模块电连接的无线传输天线和有线传输接口。

优选的，所述传感器接口包括：

插孔基座，设置于所述盒体的侧壁上，与所述处理模块电连接；

若干转换接头，若干所述转换接头的一端均可与所述插孔基座电连接，另一端可分别与多种型号的所述传感器匹配电连接。

优选的，所述集成电路板组包括由上至下依次设置的第一电路板、第二电路板及第三电路板；所述第一电路板与所述第二电路板之间以及所述第二电路板与所述第三电路板之间均通过若干连接杆支撑连接。

优选的，所述处理模块包括安装于所述第一电路板上的中央处理器；所述第一电路板上安装有与所述中央处理器电连接的存储器。

优选的，所述传输模块包括安装于所述第二电路板上的无线传输模块和有线传输模块，所述无线传输模块与所述有线传输模块均与所述处理模块电连接。

优选的，所述无线传输模块至少包括Wi-Fi模块、蓝牙模块、ZigBee模块以及GSM/WCDMA/TD-LTE模块中的一个。

优选的，所述有线传输模块包括网线连接座及光纤连接座；所述有线传输接口包括设置于所述盒体侧壁上的网线接口及光纤接口；所述网线接口通过所述网线连接座与所述处理模块电连接；所述光纤接口通过所述光纤连接座与所述处理模块电连接。

优选的，所述供电模块包括安装于所述第三电路板上的蓄电池及电源连接座，所述盒体的侧壁上设置有电源线接口及充电口，所述电源线接口通过所述电源连接座与所述处理模块电连接，所述蓄电池的输出端与所述处理模块电连接，所述蓄电池的输入端与所述充电口电连接。

优选的，所述盒体的侧壁上设置有散热窗。

相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：

本发明的基于物联网的传感器接入装置设置有传感器接口，传感器接口包括插孔基座及若干转换接头，通过转换接头可将各种传感器连入，进行信号转换并传输；

还设置有传输模块，传输模块包括无线传输模块和有线传输模块，无线传输模块和有线传输模块分别又包含多种形式，使得本发明的装置能够适应更多的应用环境，拓宽了其适用范围；

本发明的接入装置将处理模块、传输模块及供电模块均接入集成电路板组，将装置分层小型化设计，减小了设备的体积，使得设备使用更加灵活。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的一种基于物联网的传感器接入装置的结构示意图；

图2为传感器接入装置的后视结构示意图；

图3为传感器接入装置的剖视结构示意图；

图4为第一电路板的俯视结构示意图；

图5为第二电路板的俯视结构示意图；

图6为第三电路板的俯视结构示意图；

图7为基于物联网的传感器接入装置的结构原理框图；

图8为转换接头的结构示意图。

图中标号：11、盒体；12、集成电路板组；13、处理模块；14、传输模块；15、供电模块；16、传感器接口；17、无线传输天线；18、有线传输接口；19、散热窗；

21、第一电路板；22、第二电路板；23、第三电路板；24、连接杆；

31、中央处理器；32、存储器；

41、无线传输模块；42、有线传输模块；

51、蓄电池；52、电源连接座；53、电源线接口；54、充电口；

81、网线接口；82、光纤接口；

411、Wi-Fi模块；412、蓝牙模块；413、ZigBee模块；414、GSM/WCDMA/TD-LTE模块；

421、网线连接座；422、光纤连接座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参考图1～图7，本发明的实施例提供了一种基于物联网的传感器接入装置，包括盒体11；盒体11内固定设置有集成电路板组12；集成电路板组12上安装设置有处理模块13、传输模块14及供电模块15；盒体11的侧壁上设置有与处理模块13电连接的传感器接口16；传感器接口16可与多种型号的传感器匹配电连接；盒体11的侧壁上设置有分别与传输模块14电连接的无线传输天线17和有线传输接口18。

在本实施例中，处理模块13、传输模块14及供电模块15通过集成电路板组12装入和体内，使整个设备实现小型化设计，提高了设备的使用灵活性；

传感器接入装置通过传感器接口16可与多种型号的传感器匹配电连接，提高了装置的适用性；

同时，可实现有线及无线的数据传输，减小了该装置的应用局限性，可在不便铺设线路的环境下使用。

在一优选实施例中，如图1和图8所示，传感器接口16包括：

插孔基座，设置于盒体11的侧壁上，与处理模块13电连接；

若干转换接头，若干转换接头的一端均可与插孔基座电连接，另一端可分别与多种型号的传感器匹配电连接。

在本实施例中，插孔基座作为连接基础，传感器通过对应的插针转换头均可与插孔基座相连接，即联入网络。

一般传感器的连接头包括四针头、五针头以及六针头。四针头有正方形分布头以及等腰梯形分布头；五针头有梅花形分布头；六针头有六边形分布头。插针转换头对应的设置四针转六针、五针转六针以及六针转六针，实现多型号转换。

在一优选实施例中，如图3所示，集成电路板组12包括由上至下依次设置的第一电路板21、第二电路板22及第三电路板23；第一电路板21与第二电路板22之间以及第二电路板22与第三电路板23之间均通过若干连接杆24支撑连接。

在本实施例中，集成电路板组12的分层设置使得装置的组装更加紧凑，为设备的小型化提供安装基础。

电路板的名称有：陶瓷电路板，氧化铝陶瓷电路板，氮化铝陶瓷电路板，线路板，PCB板，铝基板，高频板，厚铜板，阻抗板，PCB，超薄线路板，超薄电路板，印刷(铜刻蚀技术)电路板等。

电路板使电路迷你化、直观化，对于固定电路的批量生产和优化电器布局起重要作用。电路板可称为印刷线路板或印刷电路板，具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。

在一优选实施例中，如图4和图7所示，处理模块13包括安装于第一电路板21上的中央处理器31；第一电路板21上安装有与中央处理器31电连接的存储器32。

作为处理模块13核心部件的中央处理器31(CPU，英语：CentralProcessing Unit/Processor)，是电子计算机的主要设备之一，电脑中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。电脑中所有操作都由CPU负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。

CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件，运算器和控制部件等。

运算逻辑部件，可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。

寄存器部件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。

通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令中的寄存器操作数和操作结果。

通用寄存器是中央处理器的重要组成部分，大多数指令都要访问到通用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度，其端口数目往往可影响内部操作的并行性。

专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。

控制寄存器通常用来指示机器执行的状态，或者保持某些指针，有处理状态寄存器、地址转换目录的基地址寄存器、特权状态寄存器、条件码寄存器、处理异常事故寄存器以及检错寄存器等。

有的时候，中央处理器中还有一些缓存，用来暂时存放一些数据指令，缓存越大，说明CPU的运算速度越快，目前市场上的中高端中央处理器都有2M左右的二级缓存，高端中央处理器有4M左右的二级缓存。

控制部件，主要负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。

微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令；各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。

简单指令是由3～5个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。

采用中央处理器处理数据信息，运算能力强，高效快速。

在一优选实施例中，如图5和图7所示，传输模块14包括安装于第二电路板22上的无线传输模块41和有线传输模块42，无线传输模块41与有线传输模块42均与处理模块13电连接。

无线传输模块41是利用无线技术进行无线传输的一种模块。它被广泛地应用于电脑无线网络，无线通讯，无线控制等领域。无线模块主要由发射器，接收器和控制器组成。

无线数传设备通常为DTD433M频段，可以提供高稳定、高可靠、低成本的数据传输。它提供了透明的RS232/RS485接口，具有安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、大范围覆盖等特点，适合于点多而分散、地理环境复杂等应用场合。

该设备提供点对点通信，也可以实现点对多点通信，不需要编写程序，不需要布线。一般电工调试也可以通过。无线数据传输设备广泛应用于无线数传领域。

有线传输是一种传输准确率更高的通信方式，在条件允许的情况下，采用有线传输方式，可获得更快速的信息传输速率。

在一优选实施例中，如图5和图7所示，无线传输模块至少包括Wi-Fi模块、蓝牙模块、ZigBee模块以及GSM/WCDMA/TD-LTE模块中的一个。

Wi-Fi模块又名串口Wi-Fi模块，属于物联网传输层，功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网，是实现无线物联网应用的重要组成部分。

蓝牙模块，是一种集成蓝牙功能的PCBA板，用于短距离无线通讯，按功能分为蓝牙数据模块和蓝牙语音模块。蓝牙模块是指集成蓝牙功能的芯片基本电路集合，用于无线网络通讯。作为取代数据电缆的短距离无线通信技术，蓝牙支持点对点以及点对多点的通信，以无线方式将各种数据和语音设备连成一个微微网，几个微微网还可以进一步实现互联，形成一个分布式网络，从而实现快捷而方便的通信。

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。为满足人们对支持低数据速率、低功耗、安全性和可靠性，而且经济高效的标准型无线网络解决方案的需求，ZigBee标准应运而生。核心市场是消费类电子产品、能源管理和效率、医疗保健、家庭自动化、电信服务、楼宇自动化以及工业自动化。围绕ZigBee芯片技术推出的外围电路，称之为“ZigBee模块”，常见的ZigBee模块都是遵循IEEE802.15.4的国际标准，并且运行在2.4GHZ的频段上，另外，欧洲的标准是868MHZ、北美是915MHZ。

GSM/WCDMA/TD-LTE模块的设置使得本发明的设备信息传输功能更加强大，覆盖面更广。

GSM模块将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。因此，GSM模块具有发送SMS短信，语音通话，GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基本功能。简单来讲，GSM模块加上键盘、显示屏和电池，就是一部手机。

开发人员使用ARM或者单片机通过RS232串口与GSM模块通信，使用标准的AT命令来控制GSM模块实现各种无线通信功能，例如：发送短信，拨打电话，GPRS拨号上网等。基于GSM模块产品的开发往往都是基于ARM平台，使用嵌入式系统进行开发。有些GSM模块具有“开放内置平台”功能，可以让客户将自己的程序嵌入到模块内的软件平台中。

在一优选实施例中，如图2、图5和图7所示，有线传输模块42包括网线连接座421及光纤连接座422；有线传输接口18包括设置于盒体11侧壁上的网线接口81及光纤接口82；网线接口81通过网线连接座421与处理模块13电连接；光纤接口82通过光纤连接座422与处理模块13电连接。

有线传输是物联网非常重要的一种通信手段，要连接局域网，网线是必不可少的。在局域网中常见的网线主要有双绞线、同轴电缆、光缆三种。双绞线，是由许多对线组成的数据传输线。它的特点就是价格便宜，所以被广泛应用，如我们常见的电话线等。它是用来和RJ45水晶头相连的。它又有STP和UTP两种，我们常用的是UTP。

双绞线采用了一对互相绝缘的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可以降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。“双绞线”的名字也是由此而来。双绞线一般由两根22-26号绝缘铜导线相互缠绕而成，实际使用时，双绞线是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里的。典型的双绞线有四对的，也有更多对双绞线放在一个电缆套管里的。这些我们称之为双绞线电缆。在双绞线电缆(也称双扭线电缆)内，不同线对具有不同的扭绞长度，一般地说，扭绞长度在38.1cm至14cm内，按逆时针方向扭绞。相临线对的扭绞长度在12.7cm以上，一般扭线的越密其抗干扰能力就越强，与其他传输介质相比，双绞线在传输距离，信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。

光纤传输，即以光导纤维为介质进行的数据、信号传输。光导纤维，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且可以满足视频传输的需求。光纤传输一般使用光缆进行，单根光导纤维的数据传输速率能达几Gbps，在不使用中继器的情况下，传输距离能达几十公里。

光纤通信技术应用迅速增长，自1977年光纤系统首次商用安装以来，电话公司就开始使用光纤链路替代旧的铜线系统。今天的许多电话公司，在他们的系统中全面使用光纤作为干线结构和作为城市电话系统之间的长距离连接。提供商已开始用光纤/铜轴混合线路进行试验。这种混合线路允许在领域之间集成光纤和同轴电缆，这种被称为节点的位置，提供将光脉冲转换为电信号的光接收机，然后信号再经过同轴电缆被传送到各个家庭。作为一种通信信号传输的恰当手段，光纤稳步替代铜线是显而易见的，这些光缆在本地电话系统之间跨越很长的距离并为许多网络系统提供干线连接。

光纤是一种采用玻璃作为波导，以光的形式将信息从一端传送到另一端的技术。今天的低损耗玻璃光纤相对于早期发展的传输介质，几乎不受带宽限制并具有独一无二的优势，点到点的光学传输系统由三个基本部分构成：产生光信号的光发送机、携带光信号的光缆和接收光信号的光接收机。

在一优选实施例中，如图2、图6和图7所示，供电模块15包括安装于第三电路板23上的蓄电池51及电源连接座52，盒体11的侧壁上设置有电源线接口53及充电口54，电源线接口53通过电源连接座52与处理模块13电连接，蓄电池51的输出端与处理模块13电连接，蓄电池51的输入端与充电口54电连接。

在本实施例中，本装置用在供电环境好的地方时，可通过配套的电源适配器，将电源线接口53与外部的供电网络电连接，给整个装置进行供电；

在供电不便的环境，可通过蓄电池51给整个装置进行供电。使用移动电源或发电机等设备，通过充电口54可对蓄电池51进行充电。

本发明的传感器接入装置的供电采用供电网络和蓄电池51相结合的模式完成，在供电便利的环境可通过电源线接口53直接供电，在不便供电的环境在采用蓄电池51进行供电，实用性更强。

在一优选实施例中，如图1所示，盒体11的侧壁上设置有散热窗19，可提高装置的散热性能，提高设备的使用寿命。

在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于物联网的传感器接入装置，其特征在于，包括盒体；所述盒体内固定设置有集成电路板组；所述集成电路板组上安装设置有处理模块、传输模块及供电模块；所述盒体的侧壁上设置有与所述处理模块电连接的传感器接口；所述传感器接口可与多种型号的传感器匹配电连接；所述盒体的侧壁上设置有分别与所述传输模块电连接的无线传输天线和有线传输接口。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的传感器接入装置，其特征在于，所述传感器接口包括：

插孔基座，设置于所述盒体的侧壁上，与所述处理模块电连接；

若干转换接头，若干所述转换接头的一端均可与所述插孔基座电连接，另一端可分别与多种型号的所述传感器匹配电连接。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的传感器接入装置，其特征在于，所述集成电路板组包括由上至下依次设置的第一电路板、第二电路板及第三电路板；所述第一电路板与所述第二电路板之间以及所述第二电路板与所述第三电路板之间均通过若干连接杆支撑连接。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的传感器接入装置，其特征在于，所述处理模块包括安装于所述第一电路板上的中央处理器；所述第一电路板上安装有与所述中央处理器电连接的存储器。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的传感器接入装置，其特征在于，所述传输模块包括安装于所述第二电路板上的无线传输模块和有线传输模块，所述无线传输模块与所述有线传输模块均与所述处理模块电连接。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的传感器接入装置，其特征在于，所述无线传输模块至少包括Wi-Fi模块、蓝牙模块、ZigBee模块以及GSM/WCDMA/TD-LTE模块中的一个。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的传感器接入装置，其特征在于，所述有线传输模块包括网线连接座及光纤连接座；所述有线传输接口包括设置于所述盒体侧壁上的网线接口及光纤接口；所述网线接口通过所述网线连接座与所述处理模块电连接；所述光纤接口通过所述光纤连接座与所述处理模块电连接。

8.根据权利要求7所述的基于物联网的传感器接入装置，其特征在于，所述供电模块包括安装于所述第三电路板上的蓄电池及电源连接座，所述盒体的侧壁上设置有电源线接口及充电口，所述电源线接口通过所述电源连接座与所述处理模块电连接，所述蓄电池的输出端与所述处理模块电连接，所述蓄电池的输入端与所述充电口电连接。

9.根据权利要求8所述的基于物联网的传感器接入装置，其特征在于，所述盒体的侧壁上设置有散热窗。

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