CN204948124U - 一种能够适用多行业的物联网监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够适用多行业的物联网监控装置，包含服务器终端以及与其通过GPRS网络连接的多个检测终端，所述每个检测终端包含微控制器模块、GPRS通讯模块、数据采集模块、接口模块、显示模块、A/D模块、状态检测模块和电源模块；所述数据采集模块通过A/D模块连接微控制器模块，所述GPRS通讯模块、接口模块、显示模块、状态检测模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上；本实用新型可以满足现场实际需求，改善了一种终端类型只适用于某一个特定行业的状况，解决了终端的通用性。

Description

一种能够适用多行业的物联网监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种监控装置，尤其涉及一种能够适用多行业的物联网监控装置，属于物联网监控领域。

背景技术

随着科技的发展，物联网的时代已经到来。目前市场上销售的支持物联网的终端众多，可从以下方面对其分类，应用行业、使用扩展性、传输方式、传输通路等，但其集中表现出来的特性是：功能单一，外部接口较少，设计简单，仅满足单一应用或单一应用的部分扩展，除了适用于此行业，在不经过硬件修改的情况下是无法应用在其他场合中。考虑到行业应用的通用性，需要涉及一种支持多行业多功能的物联网监控终端，满足多用户的需求。

由于现场各设备由不同厂商提供，其接口规则或通讯规则都不同，便会导致终端接口设计的不同，为满足不同应用需求，需要考虑多个外部接口，然而在某些功能单一的应用场合，可能会造成多接口资源浪费；终端需要集图像处理、状态检测、模拟量采集、开关控制、数据通信、数据存储、智能控制等功能于一体，因此终端硬件的模块设计成为技术的关键。

在全球面临能源紧缺、气候变暖等严重问题的情况下，人类为了生存和发展转而去寻找和利用清洁能源技术。清洁能源包括太阳能、风能、热能、振动能、海洋能，以及其他能量如人体动能、生化能等能量。随着科技的发展，无线传感器网络技术已经渗透到人类生产和生活的方方面面。无线通信网已经逐步发展到能为任何人和物件之间随时、随地通信的物联网，网络的规模极速扩大，但与此同时物联网的总体的稳定性和可持续发展问题也越来越突出。与此同时，为了满足人类生活的需要，越来越多的传感器需要被安放在人迹罕至或者环境恶劣的地区，这些地区恶劣的环境决定了人们无法使用化学电池为无线传感器节点供电，因为在这些地区更换化学电池往往是一件不太可能的事情。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种能够适用多行业的物联网监控装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种能够适用多行业的物联网监控装置，包含服务器终端以及与其通过GPRS网络连接的多个检测终端，所述每个检测终端包含微控制器模块、GPRS通讯模块、数据采集模块、接口模块、显示模块、A/D模块、状态检测模块和电源模块；所述数据采集模块通过A/D模块连接微控制器模块，所述GPRS通讯模块、接口模块、显示模块、状态检测模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上；所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电能管理电路，所述电能管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器，所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容分别连接在升压电路和稳压器之间。

作为本实用新型一种能够适用多行业的物联网监控装置的进一步优选方案，所述微控制器模块的芯片型号为AT89C52。

作为本实用新型一种能够适用多行业的物联网监控装置的进一步优选方案，所述比较器的芯片型号为MIC841N。

作为本实用新型一种能够适用多行业的物联网监控装置的进一步优选方案，所述A/D模块的芯片型号为AD7794。

作为本实用新型一种能够适用多行业的物联网监控装置的进一步优选方案，所述显示模块采用LCD显示屏。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型由于接口丰富，终端既可满足工业监控，也可满足民用需求，可支持的行业为路灯、供水、污水、排水、电厂、隧道、工厂设备、智能建筑、农业设施等，它很好地实现了远程通信、设备状态检测及设备智能控制等功能，可以满足现场实际需求，改善了一种终端类型只适用于某一个特定行业的状况，解决了终端的通用性；

2、本实用新型以微型温差发电器作为电源模块，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构图；

图2是本实用新型的检测终端结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型的具体实施方式如下：

如图1所示，一种能够适用多行业的物联网监控装置，包含服务器终端以及与其通过GPRS网络连接的多个检测终端。如图2所示，所述每个检测终端包含微控制器模块、GPRS通讯模块、数据采集模块、接口模块、显示模块、A/D模块、状态检测模块和电源模块；所述数据采集模块通过A/D模块连接微控制器模块，所述GPRS通讯模块、接口模块、显示模块、状态检测模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上；所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电能管理电路，所述电能管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器，所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容分别连接在升压电路和稳压器之间。

其中，所述微控制器模块的芯片型号为AT89C52，所述比较器的芯片型号为MIC841N，所述A/D模块的芯片型号为AD7794，所述显示模块采用LCD显示屏。

本实用新型由于接口丰富，终端既可满足工业监控，也可满足民用需求，可支持的行业为路灯、供水、污水、排水、电厂、隧道、工厂设备、智能建筑、农业设施等，它很好地实现了远程通信、设备状态检测及设备智能控制等功能，可以满足现场实际需求，改善了一种终端类型只适用于某一个特定行业的状况，解决了终端的通用性；本实用新型以微型温差发电器作为电源模块，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。

电源管理集成电路主要是由最大功率点跟踪模块(MPPT)、电能输出接口、升压电路(DC-DC升压模块)、能量缓冲器构成。其中能量缓冲器电路由储能电容、比较器电路和稳压器电路构成。负载主要包括处理传感器采集到的数据，并通过无线发射模块发射出去。

BQ25504电源管理芯片主要实现了从热能转换模块中以超低功耗汲取能量。BQ25504是一个16个引脚的、3mm*3mm分装的高效率能量管理芯片，16个引脚依次逆时针分布，本实用新型通过合理地应用这些引脚的相应的功能，实现了微型能量的高效管理。除此之外，该芯片的一个显著优点是拥有超低的工作启动电压，这使得它可以在稳定工作时从低至80mv的能量源提取能量，并对超低电压进行升压转换，以便后续电路进行存储使用。搭配合适的外围电路实现了从超低功率能量源采集电能的最大功率点跟踪，这对于微型温差能量自供给系统有着至关重要的作用。同时通过外围电路设定过压和欠压的电路保护，保证芯片的稳定工作。

MIC841N是一个超低功耗的具有内部参考电压的双电压比较器。在本实用新型通过设置其电压比较的上限和下限来驱动后面的线性稳压器。其工作的特点是，通过不断的检测引脚VDD上的电压，并与引脚LTH和HTH上设定的工作电压进行比较，从而确定输出的电压(即引脚OUT的输出信号)的高低，进而控制稳压器TPS78001的工作状态。

TPS78001是TI生产的超低功耗稳压器，它可以实现电路输出电压的稳压作用，通过设置相应的外围电路的电阻参数，可以使输出得到一个稳定的电压，这样就可以稳定地驱动后面的无线传感器发射节点。

最大功率点跟踪(MPPT)是一种最大化利用发电器所产生电能的技术。本实用新型通过一定的电气模块调节微型温差发电器的温差芯片的输出电压，从而实现温差发电器输出功率的最大化。根据已知的微型温差发电器的输出特性曲线，当输出的电压大约等于开路电压的50%时可以得到最大的输出功率。从TEG提取最大功率的技术主要是动态改变DC/DC转换器开关频率，本实用新型根据这一特性利用BQ25504采用了电阻比例分压法实现了输出电压为开路电压的一半，进而实现了输出功率的最大化。

本实用新型只保护所涉及的硬件及硬件与硬件之间的连接关系，不保护硬件所涉及的算法。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种能够适用多行业的物联网监控装置，其特征在于：包含服务器终端以及与其通过GPRS网络连接的多个检测终端，所述每个检测终端包含微控制器模块、GPRS通讯模块、数据采集模块、接口模块、显示模块、A/D模块、状态检测模块和电源模块；所述数据采集模块通过A/D模块连接微控制器模块，所述GPRS通讯模块、接口模块、显示模块、状态检测模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上；所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电能管理电路，所述电能管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器，所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容分别连接在升压电路和稳压器之间。

2.根据权利要求1所述的一种能够适用多行业的物联网监控装置，其特征在于：所述微控制器模块的芯片型号为AT89C52。

3.根据权利要求1所述的一种能够适用多行业的物联网监控装置，其特征在于：所述比较器的芯片型号为MIC841N。

4.根据权利要求1所述的一种能够适用多行业的物联网监控装置，其特征在于：所述A/D模块的芯片型号为AD7794。

5.根据权利要求1所述的一种能够适用多行业的物联网监控装置，其特征在于：所述显示模块采用LCD显示屏。