CN208723934U - 基于nb-iot的工业物联网网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于NB‑IOT的工业物联网网关，包括主控制电路、电源电路、LoRa通信电路、WIFI通信电路、RS485通信电路和NB‑IOT通信电路，电源电路、LoRa通信电路、WIFI通信电路、RS485通信电路和NB‑IOT通信电路均与主控制电路连接；电源电路包括第一电压转换电路和第二电压转换电路，所述第一电压转换电路包括5V电源、第一电感、第六电容、第三电容、第一降压芯片、第一电容、第三电阻、第四电容和12V电源，第二电压转换电路包括第二线性电源、3.3V电源和第三线性电源。本实用新型能兼容多种数据传输方式、体积较小、易于安装、能极大节省资源、成本较低、收益较高。

Description

基于NB-IOT的工业物联网网关

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，特别涉及一种基于NB-IOT的工业物联网网关。

背景技术

2012年2月14日，工信部颁布了中国的第一个物联网五年规划——《物联网“十二五”发展规划》，如今，物联网正四处开花，悄然地影响人们的生活。与此同时，各种物联网产品相继出现，而与之成长的技术也不断更新。物联网技术已经十分成熟，产应也是各种各样，功能也是层出不穷，但工业环境有时很难预估到所有问题，如安装、信号强度，产品传输方式等。现有技术中工业物联网网关很难兼容多种数据传输方式，体积大，不易于安装。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能兼容多种数据传输方式、体积较小、易于安装、能极大节省资源、成本较低、收益较高的基于NB-IOT的工业物联网网关。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于NB-IOT的工业物联网网关，包括主控制电路、电源电路、LoRa通信电路、WIFI通信电路、RS485通信电路和NB-IOT通信电路，所述电源电路、LoRa通信电路、WIFI通信电路、RS485通信电路和NB-IOT通信电路均与所述主控制电路连接；

所述电源电路包括第一电压转换电路和第二电压转换电路，所述第一电压转换电路包括5V电源、第一电感、第六电容、第三电容、第一降压芯片、第一电容、第三电阻、第四电容和12V电源，所述第二电压转换电路包括第二线性电源、3.3V电源和第三线性电源，所述5V电源与所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端分别与所述第一降压芯片的第一引脚和第一电容的一端连接，所述第一降压芯片的第三引脚分别与所述第三电容的一端和第六电容的一端连接，所述第三电容的另一端和第六电容的另一端均接地，所述第一降压芯片的第八引脚与所述第一电容的另一端连接，所述第一降压芯片的第六引脚与所述第三电阻的一端连接，所述第一降压芯片的第七引脚分别与所述第四电容的一端和12V电源连接，所述第三电阻的另一端和第四电容的另一端均接地，所述第二线性电源的第二引脚与所述3.3V电源连接，所述第二线性电源的第三引脚与所述5V电源连接，所述第三线性电源的第二引脚与所述WIFI通信电路连接，所述第三线性电源的第三引脚与所述5V电源连接。

在本实用新型所述的基于NB-IOT的工业物联网网关中，所述主控制电路包括微处理器，所述微处理器的第十一引脚、第十二引脚和第十三引脚均与所述RS485通信电路连接，所述微处理器的第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚、第十七引脚、第二十一引脚和第二十二引脚均与所述WIFI通信电路连接，所述微处理器的第三十引脚、第三十一引脚和第三十二引脚均与所述NB-IOT通信电路连接，所述微处理器的第十八引脚、第十九引脚、第三十九引脚、第四十引脚、第二十五引脚、第二十六引脚、第二十七引脚和第二十八引脚均与所述LoRa通信电路连接，所述微处理器的第一引脚、第二十四引脚、第三十六引脚、第四十八引脚和第九引脚均与所述3.3V电源连接。

在本实用新型所述的基于NB-IOT的工业物联网网关中，所述LoRa通信电路包括LoRa芯片，所述LoRa芯片的RST引脚与所述微处理器的第十八引脚连接，所述LoRa芯片的DIO0引脚与所述微处理器的第十九引脚连接，所述LoRa芯片的DIO1引脚与所述微处理器的第四十引脚连接，所述LoRa芯片的DIO2引脚与所述微处理器的第三十九引脚连接，所述LoRa芯片的SCK引脚与所述微处理器的第二十八引脚连接，所述LoRa芯片的NSS引脚与所述微处理器的第二十七引脚连接，所述LoRa芯片的SI引脚与所述微处理器的第二十六引脚连接，所述LoRa芯片的SO引脚与所述微处理器的第二十五引脚连接。

在本实用新型所述的基于NB-IOT的工业物联网网关中，所述WIFI通信电路包括WIFI芯片，所述WIFI芯片的第一引脚接地，所述WIFI芯片的第二引脚与所述第三线性电源的第二引脚连接，所述WIFI芯片的第三引脚与所述微处理器的第十七引脚连接，所述WIFI芯片的第四引脚与所述微处理器的第十六引脚连接，所述WIFI芯片的第五引脚与所述微处理器的第二十一引脚连接，所述WIFI芯片的第六引脚与所述微处理器的第二十二引脚连接，所述WIFI芯片的第九引脚与所述微处理器的第十五引脚连接，所述WIFI芯片的第十引脚与所述微处理器的第十四引脚连接。

在本实用新型所述的基于NB-IOT的工业物联网网关中，所述RS485通信电路包括MAX485接口芯片，所述MAX485接口芯片的第一引脚与所述微处理器的第十三引脚连接，所述MAX485接口芯片的第二引脚和第三引脚均与所述微处理器的第十一引脚连接，所述MAX485接口芯片的第四引脚与所述微处理器的第十三引脚连接。

在本实用新型所述的基于NB-IOT的工业物联网网关中，NB-IOT通信电路包括Cortex-A9处理器、SIM卡、降压型DC-DC转换器、第二十三电阻、第二十五电阻和第二电感，所述Cortex-A9处理器的第十一引脚与第十二引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第三十九引脚与所述SIM卡的第六引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第四十引脚与所述SIM卡的第一引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第四十一引脚与所述SIM卡的第五引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第四十二引脚与所述SIM卡的第三引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第五十三引脚与所述微处理器的第三十引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第五十四引脚与所述微处理器的第三十一引脚连接，所述降压型DC-DC转换器的第一引脚通过所述第二十三电阻分别与所述微处理器的第三十二引脚和第二十五电阻的一端连接，所述第二十五电阻的另一端接地，所述降压型DC-DC转换器的第三引脚通过所述第二电感与所述Cortex-A9处理器的第十一引脚连接。

实施本实用新型的基于NB-IOT的工业物联网网关，具有以下有益效果：由于设有主控制电路、电源电路、LoRa通信电路、WIFI通信电路、RS485通信电路和NB-IOT通信电路，多种信号通信方式，具有RS485通信接口，WIFI通信，LoRa通信和NB-IOT通信于一体，接口丰富，场景多，体积小，便于安装，因此能兼容多种数据传输方式、体积较小、易于安装、能极大节省资源、成本较低、收益较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于NB-IOT的工业物联网网关一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电源电路的电路原理图；

图3为所述实施例中主控制电路的电路原理图；

图4为所述实施例中LoRa通信电路的电路原理图；

图5为所述实施例中WIFI通信电路的电路原理图；

图6为所述实施例中RS485通信电路的电路原理图；

图7为所述实施例中NB-IOT通信电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型基于NB-IOT的工业物联网网关实施例中，该基于NB-IOT的工业物联网网关的结构示意图如图1所示。图1中，该基于NB-IOT的工业物联网网关包括主控制电路1、电源电路2、LoRa通信电路3、WIFI通信电路4、RS485通信电路5和NB-IOT通信电路6，其中，电源电路2、LoRa通信电路3、WIFI通信电路4、RS485通信电路5和NB-IOT通信电路6均与主控制电路1连接。该基于NB-IOT的工业物联网网关采用无线和有线通信方式，也就是采用多种通信方式，RS485通信接口，WIFI通信，LoRa通信和NB-IOT通信于一体，接口丰富，场景多，体积小，便于安装，兼容多种产品和场景，这样可以解决安装使用问题。该基于NB-IOT的工业物联网网关与现有技术相比，能极大节省资源，做到低成本，高收益，节省能源，复合现代化电子产品应用趋势；同时该体积较小，重量轻，功耗低，无污染，易于安装，是一款及其实用的物联网产品。

图2为本实施例中电源电路的电路原理图，图2中，该电源电路2包括第一电压转换电路和第二电压转换电路，其中，第一电压转换电路包括5V电源、第一电感L1、第六电容C6、第三电容C3、第一降压芯片U1、第一电容C1、第三电阻R3、第四电容C4和12V电源，第二电压转换电路包括第二线性电源U2、3.3V电源和第三线性电源U3，5V电源与第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端分别与第一降压芯片U1的第一引脚和第一电容C1的一端连接，第一降压芯片U1的第三引脚分别与第三电容C3的一端和第六电容C6的一端连接，第三电容C3的另一端和第六电容C6的另一端均接地，第一降压芯片U1的第八引脚与第一电容C1的另一端连接，第一降压芯片U1的第六引脚与第三电阻R3的一端连接，第一降压芯片U1的第七引脚分别与第四电容C4的一端和12V电源连接，第三电阻R3的另一端和第四电容C4的另一端均接地，第二线性电源U2的第二引脚与3.3V电源连接，第二线性电源U2的第三引脚与5V电源连接，第三线性电源U3的第二引脚与WIFI通信电路4连接，第三线性电源U3的第三引脚与5V电源连接。

该基于NB-IOT的工业物联网网关采用12V供电，经第一降压芯片U1转换为5V，第二线性电源U2和第三线性电源U3转换为3.3V，为主控制电路1和WIFI通信电路4供电，WIFI通信电路4的耗电量相对较大，所以主控制电路1的电源独立，减小因WIFI通信电路4收发时刻，电流过大导致主控制电路1供电不足，从而出现故障的问题。

本实施例中，第一降压芯片U1的型号为MP1548，第二线性电源U2和第三线性电源U3的型号均为LM1117-3.3，当然，在实际应用中，第一降压芯片U1也可以采用其他型号具有类似功能的降压芯片，第二线性电源U2和第三线性电源U3也可以采用其他型号具有类似功能的电源芯片。

图3为本实施例中主控制电路的电路原理图，图3中，该主控制电路1包括微处理器U6A,U6B，微处理器U6A,U6B的第十一引脚、第十二引脚和第十三引脚均与RS485通信电路5连接，微处理器U6A,U6B的第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚、第十七引脚、第二十一引脚和第二十二引脚均与WIFI通信电路4连接，微处理器U6A,U6B的第三十引脚、第三十一引脚和第三十二引脚均与NB-IOT通信电路6连接，微处理器U6A,U6B的第十八引脚、第十九引脚、第三十九引脚、第四十引脚、第二十五引脚、第二十六引脚、第二十七引脚和第二十八引脚均与LoRa通信电路3连接，微处理器U6A,U6B的第一引脚、第二十四引脚、第三十六引脚、第四十八引脚和第九引脚均与3.3V电源连接。微处理器U6A,U6B采用ST公司低功耗产品STM8S系列，休眠状态电流仅8mA左右，具有AD模拟量采集、PWM输出、SPI和IIC通信等。也是该基于NB-IOT的工业物联网网关的核心，用于分配资源，以及信息的采集、处理和传递。微处理器U6A,U6B主要同于LoRa通信电路3、WIFI通信电路4和RS485通信电路5的通信的协调与调度。

图4为本实施例中LoRa通信电路的电路原理图，图4中，该LoRa通信电路3包括LoRa芯片U4，LoRa芯片U4的RST引脚与微处理器U6A,U6B的第十八引脚连接，LoRa芯片U4的DIO0引脚与微处理器U6A,U6B的第十九引脚连接，LoRa芯片U4的DIO1引脚与微处理器U6A,U6B的第四十引脚连接，LoRa芯片U4的DIO2引脚与微处理器U6A,U6B的第三十九引脚连接，LoRa芯片U4的SCK引脚与微处理器U6A,U6B的第二十八引脚连接，LoRa芯片的NSS引脚与微处理器U6A,U6B的第二十七引脚连接，LoRa芯片U4的SI引脚与微处理器U6A,U6B的第二十六引脚连接，LoRa芯片U4的SO引脚与微处理器U6A,U6B的第二十五引脚连接。

LoRa通信电路3利用LoRa的高灵敏度、低功耗，长距离，穿透力强的通信特点，解决部分应用场景不宜走线安装，极大节约资源。

图5为本实施例中WIFI通信电路的电路原理图，图5中，该WIFI通信电路4包括WIFI芯片P4，WIFI芯片P4的第一引脚接地，WIFI芯片P4的第二引脚与第三线性电源U3的第二引脚连接，WIFI芯片P4的第三引脚与微处理器U6A,U6B的第十七引脚连接，WIFI芯片P4的第四引脚与微处理器U6A,U6B的第十六引脚连接，WIFI芯片P4的第五引脚与微处理器U6A,U6B的第二十一引脚连接，WIFI芯片P4的第六引脚与微处理器U6A,U6B的第二十二引脚连接，WIFI芯片P4的第九引脚与微处理器U6A,U6B的第十五引脚连接，WIFI芯片P4的第十引脚与微处理器U6A,U6B的第十四引脚连接。

对于WIFI通信，当今时代，每一个产品都将有一个ID，方便集中调度与管理，所以，与云控台的链接至关重要，如今WIFI已随处可有，对于信息量大，速度要求比较高的产品具有很大的优势。该基于NB-IOT的工业物联网网关兼容WIFI，做到有WIFI资源即可利用，不必为NB-IOT速度所限制。

图6为本实施例中RS485通信电路的电路原理图，图6中，该RS485通信电路5包括MAX485接口芯片U5，MAX485接口芯片U5的第一引脚与微处理器U6A,U6B的第十三引脚连接，MAX485接口芯片U5的第二引脚和第三引脚均与微处理器U6A,U6B的第十一引脚连接，MAX485接口芯片U5的第四引脚与微处理器U6A,U6B的第十三引脚连接。对于485通信，目前市场绝大数产品均带有485通信功能，短距离通信较为稳定，做到很好的与产品兼容。

图7为本实施例中NB-IOT通信电路的电路原理图，图7中，该NB-IOT通信电路6包括Cortex-A9处理器U7A,U7B,U7C,U7D、SIM卡P7、降压型DC-DC转换器U8、第二十三电阻R23、第二十五电阻R25和第二电感L2，其中，Cortex-A9处理器U7A,U7B,U7C,U7D的第十一引脚与第十二引脚连接，Cortex-A9处理器U7A,U7B,U7C,U7D的第三十九引脚与SIM卡P7的第六引脚连接，Cortex-A9处理器U7A,U7B,U7C,U7D的第四十引脚与SIM卡P7的第一引脚连接，Cortex-A9处理器U7A,U7B,U7C,U7D的第四十一引脚与SIM卡P7的第五引脚连接，Cortex-A9处理器U7A,U7B,U7C,U7D的第四十二引脚与SIM卡P7的第三引脚连接，Cortex-A9处理器U7A,U7B,U7C,U7D的第五十三引脚与微处理器U6A,U6B的第三十引脚连接，Cortex-A9处理器U7A,U7B,U7C,U7D的第五十四引脚与微处理器U6A,U6B的第三十一引脚连接，降压型DC-DC转换器U8的第一引脚通过第二十三电阻R23分别与微处理器U6A,U6B的第三十二引脚和第二十五电阻R25的一端连接，第二十五电阻R25的另一端接地，降压型DC-DC转换器U8的第三引脚通过第二电感L2与Cortex-A9处理器U7A,U7B,U7C,U7D的第十一引脚连接。

该NB-IOT通信电路6采用低功耗产品A9模块，2.4G频段，可做到随时随地完成无线信息传输。解决了偏远地区网络缺乏的短板。

总之，本实用新型做到了兼容市场大部分主流产品的通信方式，兼顾传输质量的可靠性，是一款物联网时代下的实惠的产品。本实用新型兼容多种数据传输方式，体积较小，易于安装。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于NB-IOT的工业物联网网关，其特征在于，包括主控制电路、电源电路、LoRa通信电路、WIFI通信电路、RS485通信电路和NB-IOT通信电路，所述电源电路、LoRa通信电路、WIFI通信电路、RS485通信电路和NB-IOT通信电路均与所述主控制电路连接；

所述电源电路包括第一电压转换电路和第二电压转换电路，所述第一电压转换电路包括5V电源、第一电感、第六电容、第三电容、第一降压芯片、第一电容、第三电阻、第四电容和12V电源，所述第二电压转换电路包括第二线性电源、3.3V电源和第三线性电源，所述5V电源与所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端分别与所述第一降压芯片的第一引脚和第一电容的一端连接，所述第一降压芯片的第三引脚分别与所述第三电容的一端和第六电容的一端连接，所述第三电容的另一端和第六电容的另一端均接地，所述第一降压芯片的第八引脚与所述第一电容的另一端连接，所述第一降压芯片的第六引脚与所述第三电阻的一端连接，所述第一降压芯片的第七引脚分别与所述第四电容的一端和12V电源连接，所述第三电阻的另一端和第四电容的另一端均接地，所述第二线性电源的第二引脚与所述3.3V电源连接，所述第二线性电源的第三引脚与所述5V电源连接，所述第三线性电源的第二引脚与所述WIFI通信电路连接，所述第三线性电源的第三引脚与所述5V电源连接。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的工业物联网网关，其特征在于，所述主控制电路包括微处理器，所述微处理器的第十一引脚、第十二引脚和第十三引脚均与所述RS485通信电路连接，所述微处理器的第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚、第十七引脚、第二十一引脚和第二十二引脚均与所述WIFI通信电路连接，所述微处理器的第三十引脚、第三十一引脚和第三十二引脚均与所述NB-IOT通信电路连接，所述微处理器的第十八引脚、第十九引脚、第三十九引脚、第四十引脚、第二十五引脚、第二十六引脚、第二十七引脚和第二十八引脚均与所述LoRa通信电路连接，所述微处理器的第一引脚、第二十四引脚、第三十六引脚、第四十八引脚和第九引脚均与所述3.3V电源连接。

3.根据权利要求2所述的基于NB-IOT的工业物联网网关，其特征在于，所述LoRa通信电路包括LoRa芯片，所述LoRa芯片的RST引脚与所述微处理器的第十八引脚连接，所述LoRa芯片的DIO0引脚与所述微处理器的第十九引脚连接，所述LoRa芯片的DIO1引脚与所述微处理器的第四十引脚连接，所述LoRa芯片的DIO2引脚与所述微处理器的第三十九引脚连接，所述LoRa芯片的SCK引脚与所述微处理器的第二十八引脚连接，所述LoRa芯片的NSS引脚与所述微处理器的第二十七引脚连接，所述LoRa芯片的SI引脚与所述微处理器的第二十六引脚连接，所述LoRa芯片的SO引脚与所述微处理器的第二十五引脚连接。

4.根据权利要求2或3所述的基于NB-IOT的工业物联网网关，其特征在于，所述WIFI通信电路包括WIFI芯片，所述WIFI芯片的第一引脚接地，所述WIFI芯片的第二引脚与所述第三线性电源的第二引脚连接，所述WIFI芯片的第三引脚与所述微处理器的第十七引脚连接，所述WIFI芯片的第四引脚与所述微处理器的第十六引脚连接，所述WIFI芯片的第五引脚与所述微处理器的第二十一引脚连接，所述WIFI芯片的第六引脚与所述微处理器的第二十二引脚连接，所述WIFI芯片的第九引脚与所述微处理器的第十五引脚连接，所述WIFI芯片的第十引脚与所述微处理器的第十四引脚连接。

5.根据权利要求2或3所述的基于NB-IOT的工业物联网网关，其特征在于，所述RS485通信电路包括MAX485接口芯片，所述MAX485接口芯片的第一引脚与所述微处理器的第十三引脚连接，所述MAX485接口芯片的第二引脚和第三引脚均与所述微处理器的第十一引脚连接，所述MAX485接口芯片的第四引脚与所述微处理器的第十三引脚连接。

6.根据权利要求2或3所述的基于NB-IOT的工业物联网网关，其特征在于，NB-IOT通信电路包括Cortex-A9处理器、SIM卡、降压型DC-DC转换器、第二十三电阻、第二十五电阻和第二电感，所述Cortex-A9处理器的第十一引脚与第十二引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第三十九引脚与所述SIM卡的第六引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第四十引脚与所述SIM卡的第一引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第四十一引脚与所述SIM卡的第五引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第四十二引脚与所述SIM卡的第三引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第五十三引脚与所述微处理器的第三十引脚连接，所述Cortex-A9处理器的第五十四引脚与所述微处理器的第三十一引脚连接，所述降压型DC-DC转换器的第一引脚通过所述第二十三电阻分别与所述微处理器的第三十二引脚和第二十五电阻的一端连接，所述第二十五电阻的另一端接地，所述降压型DC-DC转换器的第三引脚通过所述第二电感与所述Cortex-A9处理器的第十一引脚连接。