CN208861458U - 基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器，包括微控制单元、4G模块、LORA模块、LORA WAN模块、NB‑loT模块、SIM卡、EMMC数据缓存芯片、CONSOLE口、第一天线、第二天线、第三天线和第四天线；4G模块、LORA模块、LORA WAN模块和NB‑loT模块分别与微控制单元连接，分别通过第一天线、第二天线、第三天线和第四天线接收和发射信号；4G模块与SIM卡连接；EMMC数据缓存芯片以及CONSOLE口分别与微控制单元连接。本实用新型的数据集中器支持多种通讯技术，又可以根据需要灵活安装、配置各种通讯模块。

Description

基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器

技术领域

本实用新型涉及数据集中器，尤其涉及一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器。

背景技术

随着时代发展，社会逐步进入物联网+，需要将种类繁多的传感器采集的数据上传到服务器，以方便数据汇聚、分析计算、人工智能应用和管理。

目前，低功耗传感器普遍使用LoRa、LoRa WAN、NB-lot等通讯技术，而普通的数据集中器只支持一种通讯技术，不能同时接收多个无线传感器数据，不能从部署各处的各类感知终端采集获取的大量数据集中于设备，传输方式较单一。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器，包括微控制单元、4G模块、LORA模块、LORA WAN模块、NB-loT模块、SIM卡、EMMC数据缓存芯片、CONSOLE口、第一天线、第二天线、第三天线和第四天线；所述4G模块、LORA模块、LORA WAN模块和所述NB-loT模块分别与所述微控制单元连接，分别通过所述第一天线、第二天线、第三天线和所述第四天线接收和发射信号；所述4G模块与所述SIM卡连接；所述EMMC数据缓存芯片以及所述CONSOLE口分别与所述微控制单元连接。

较佳的，采用5V直流电源和/或充电电池供电。

较佳的，所述微控制单元包括第一通用异步收发传输器、第二通用异步收发传输器、第三通用异步收发传输器、第四通用异步收发传输器和第五通用异步收发传输器；所述第一通用异步收发传输器、第二通用异步收发传输器、第三通用异步收发传输器、第四通用异步收发传输器和所述第五通用异步收发传输器分别与所述4G模块、LORA模块、LORA WAN模块、NB-loT模块和所述CONSOLE口连接。

较佳的，包括状态指示灯，所述状态指示灯用以显示通讯模块运行状态及数据集中器运行情况。

较佳的，所述EMMC数据缓存芯片为32G EMMC数据大缓存芯片。

较佳的，呈长方体结构；所述第一天线、第二天线、第三天线和所述第四天线排布于所述长方体结构的一侧；位于所述长方体结构的同一侧还设置有CONSOLE口、状态指示灯和电源接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的数据集中器具有集成化、灵活、安全和可拓展的优点，集数据接收、协议转换、数据存储、无线通讯传输、私有网络服务等功能，支持现场调试配置，可同时接收多个无线传感器数据，通过本设备可以将部署各处的感知终端采集获取大量数据信息集中于设备，再通过透传技术将数据发送至服务器，既便于数据本地管理，也能保证数据通讯完整性及传输方式多样性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器的原理图；

图2为本实用新型一实施例的基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器的外观图。

图中，1-微控制单元；2-4G模块；3-LORA模块；4-LORA WAN模块；5-NB-loT模块；6-SIM卡；7-EMMC数据缓存芯片；8-CONSOLE口；9-第一天线；10-第二天线；11-第三天线；12-第四天线；13-电源接口；14-充电电池；15-状态指示灯；16-第一通用异步收发传输器；17-第二通用异步收发传输器；18-第三通用异步收发传输器；19-第四通用异步收发传输器；20-第五通用异步收发传输器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。

如图1所示，一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器，包括微控制单元1、4G模块2、LORA模块3、LORA WAN模块4、NB-loT模块5、SIM卡6、EMMC数据缓存芯片7、CONSOLE口8、第一天线9、第二天线10、第三天线11和第四天线12；4G模块2、LORA模块3、LORA WAN模块4和NB-loT模块5分别与微控制单元1连接，分别通过第一天线9、第二天线10、第三天线11和第四天线12接收和发射信号；4G模块2与SIM卡6连接；EMMC数据缓存芯片7以及CONSOLE口8分别与微控制单元1连接。

在本实用新型的一个实施例中，微控制单元1的型号为STM32 MCU。

在本实用新型的一个实施例中，采用5V直流电源和/或充电电池14供电。该设计中，可以采用外接直流5V电源直接供电，也可以由充电电池14直接供电。

在本实用新型的一个实施例中，微控制单元1包括第一通用异步收发传输器16、第二通用异步收发传输器17、第三通用异步收发传输器18、第四通用异步收发传输器19和第五通用异步收发传输器20；第一通用异步收发传输器16、第二通用异步收发传输器17、第三通用异步收发传输器18、第四通用异步收发传输器19和第五通用异步收发传输器20分别与4G模块2、LORA模块3、LORA WAN模块4、NB-loT模块5和CONSOLE口8连接。该设计中，数据集中器采用Mini PCIE接口技术，可灵活支持LORA-WAN，WI-FI，LORA，NB-loT及4G等天线通讯方式，无论LORA-WAN，WI-FI，LORA，NB-loT及4G等通讯接口，均可以配置成接受传感器数据或发送数据到云端，具有极强的配置适应能力；同时主板采用标准Mini PCIE接口设计，为日后灵活扩展其他通讯方式提供了支持，满足不同通讯要求。

在本实用新型的一个实施例中，包括状态指示灯15，状态指示灯15用以显示通讯模块运行状态及数据集中器运行情况。该设计中，可以根据状态指示灯15的闪烁频率及亮灯时长来直观的显示通讯模块运行状态及数据集中器运行情况。

在本实用新型的一个实施例中，EMMC数据缓存芯片7为32G EMMC数据大缓存芯片。该设计中，由于传感器到数据集中器采用多通道并发上传的通讯模式，数据集中后统一由一个通讯通道把数据上传到云端，形成多对一的网络结构；为了提高通讯效率，整个集中器通讯采用异步通讯模式，数据集中器设计采用本地32G EMMC数据大缓存芯片；此外，当网络出现不稳定或堵塞情况，设计通讯规则采用“后进先出法”，32G EMMC数据大缓存芯片容量能支持多通道近20天连续采集数据缓存，确保传输数据的完整性。

如图2所示，呈长方体结构；第一天线9、第二天线10、第三天线11和第四天线12排布于长方体结构的一侧；位于长方体结构的同一侧还设置有CONSOLE口8、状态指示灯15和电源接口13。该设计中，CONSOLE口8可对数据集中器进行参数配置，实现系统固件更新及读取系统日志，便于现场配置、调试和运维。

在本实用新型的一个实施例中，在传感器到数据集中器通讯时，为了确保无线信号的收发，传感器采用“2倍发送确认法”，结合数据集中器的“重复数据剔除法”，其设计过程如下：

(1)传感器在发送数据到数据集中器时，数据集中器收到数据进行校验，以确保数据准确性，若校验准确则回复传感器正确，传感器收到不再重复发送数据，若校验失败则回复传感器失败，传感器收到指令再次重复发送数据；若数据集中器的命令因干扰出现校验失败或在2秒内导致传感器没有收到回复指令，传感器默认设计成再次重复发送数据；

(2)传感器每次采集的数据里包含一个序号，当数据集中器收到传感器ID相同的同一个序号时，视作重发数据，即自动将后一条数据剔除，不再发到云端。

这种通讯方法设计，既保证了数据通讯质量、提高了设备的抗干扰能力，又克服了数据重复导致的网络资源的无效占用。

本实用新型的数据集中器适用于构建大容量的智能传感网络，可广泛应用于火灾预警、机房、环境监控系统、电能数据监控、生产线运行的各种传感器数据采集等应用场景。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器，其特征在于，包括微控制单元、4G模块、LORA模块、LORA WAN模块、NB-loT模块、SIM卡、EMMC数据缓存芯片、CONSOLE口、第一天线、第二天线、第三天线和第四天线；所述4G模块、LORA模块、LORAWAN模块和所述NB-loT模块分别与所述微控制单元连接，分别通过所述第一天线、第二天线、第三天线和所述第四天线接收和发射信号；所述4G模块与所述SIM卡连接；所述EMMC数据缓存芯片以及所述CONSOLE口分别与所述微控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器，其特征在于，采用5V直流电源和/或充电电池供电。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器，其特征在于，所述微控制单元包括第一通用异步收发传输器、第二通用异步收发传输器、第三通用异步收发传输器、第四通用异步收发传输器和第五通用异步收发传输器；所述第一通用异步收发传输器、第二通用异步收发传输器、第三通用异步收发传输器、第四通用异步收发传输器和所述第五通用异步收发传输器分别与所述4G模块、LORA模块、LORAWAN模块、NB-loT模块和所述CONSOLE口连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器，其特征在于，包括状态指示灯，所述状态指示灯用以显示通讯模块运行状态及数据集中器运行情况。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器，其特征在于，所述EMMC数据缓存芯片为32G EMMC数据大缓存芯片。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网低功耗通讯技术的数据集中器，其特征在于，呈长方体结构；所述第一天线、第二天线、第三天线和所述第四天线排布于所述长方体结构的一侧；位于所述长方体结构的同一侧还设置有CONSOLE口、状态指示灯和电源接口。