CN209118102U - 基于nbiot的物联网数据收集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基于NBIOT的物联网数据收集器，包括电源电路、MCU主控电路、继电器接口电路、NBIOT远传电路和串口电路；串口电路的输入端连接传感器，串口电路的输出端连接MCU主控电路的输入端，MCU主控电路的输出端连接所述继电器接口电路的输入端，继电器接口电路的输出端连接物联网执行器；MCU主控电路的通信接口连接NBIOT远传电路的输入端；所述NBIOT远传电路的输出端通过连接物联网基站与上位机连接；所述电源电路分别连接MCU主控电路的电源控制端和串口电路的电源控制端。当传感器更换时，485串口将新接入的传感器端口信号发送至MCU主控电路，MCU主控电路将端口信号采用NBIOT发送至上位机，用户在使用时可以通过上位机对新接入的传感器进行远程控制。

Description

基于NBIOT的物联网数据收集器

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，特别涉及一种基于NBIOT的物联网数据收集器。

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，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，并且现有的物联网采集器所扩展的传感器的接口是固定的，一旦更换传感器时，由于新接入的传感器的接口与物联网采集器的接口不对应，可能导致新接入的传感器无法识别，因此现有的物联网采集器，在更换传感器时，或者在用户更换传感器接口时，也会导致传感器无法识别。现有的采集器需要进行现场确认传感器类型后，通过现场连接传感器定义端口，修改通信协议之后新的传感器才能使用，无法实现远程修改，因此遇到更换传感器的情况很不方便；另一方面，现有的物联网采集器在将采集到的传感器数据远传至用户的上位机时，通常采用GPRS、WIFI等通信电路，WIFI通信电路受距离影响，不适合做远距离远传，而GPRS通信电路采用的是GSM速率低、延时严重、频宽利用率低，成本高，并且功耗高，需要大功率供电电路才能保证正常通信，因此，本申请针对以上问题，提出了一种基于NBIOT的物联网数据收集器。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种基于NBIOT的物联网数据收集器，传感器通过连接485串口连接MCU主控电路，当传感器更换时，485串口将新接入的传感器端口信号发送至MCU主控电路，MCU主控电路将端口信号采用NBIOT发送至上位机，用户在使用时可以通过上位机对新接入的传感器进行远程控制，并通过NBIOT回传至MCU主控电路，MCU主控电路根据用户发送的控制信号，识别该传感器的端口，并接收该传感器采集的信号，MCU主控电路根据传感器采集的信号控制继电器对外部执行设备进行控制。

为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种基于NBIOT的物联网数据收集器；包括电源电路、MCU主控电路、继电器接口电路和通信模块；所述通信模块包括NBIOT远传电路和串口电路；所述串口电路的输入端连接传感器，所述串口电路的输出端连接MCU主控电路的输入端，所述MCU主控电路的输出端连接所述继电器接口电路的输入端，所述继电器接口电路的输出端连接物联网执行器；所述MCU主控电路的通信接口连接NBIOT远传电路的输入端；所述NBIOT远传电路的输出端通过连接物联网基站与上位机连接；所述电源电路分别连接MCU主控电路的电源控制端和串口电路的电源控制端。

优选的，所述MCU主控电路包括型号为ATMEGA328的主控芯片和主控复位开关，所述主控复位开关的一端连接所述主控芯片的复位管脚，所述主控复位开关的另一端接地。

在上述任一方案中优选的是，所述继电器接口电路包括执行器接口、继电器、二极管、三级管和光电耦合器；所述执行器接口连接继电器的动触头，所述继电器的线圈的一端连接二极管的阴极，所述线圈的另一端连接二极管的阳极，所述二极管阳极同时连接三极管的集电极，所述三极管的基极连接光电耦合器的输出端；所述光电耦合器的输入端连接主控芯片的IO管脚。

在上述任一方案中优选的是，所述继电器接口电路设有6路。

在上述任一方案中优选的是，所述NBIOT远传电路包括NBIOT芯片和复位开关，所述NBIOT芯片的复位管脚连接复位开关的一端，所述复位开关的另一端接地。

在上述任一方案中优选的是，所述电源电路包括稳压器、保险丝和供电接口；所述供电接口连接保险丝的一端，所述保险丝的另一端通过连接电阻连接至稳压器的输入端，所述稳压器的输出端连接主控芯片。

在上述任一方案中优选的是，所述串口电路包括多路串行接口和RS485通信芯片；每路所述串行接口分别连接RS485通信芯片的输入管脚。

根据本实用新型实施例提供的一种基于NBIOT的物联网数据收集器，相比于现有的物联网数据采集器，至少具有以下优点：1、传感器通过连接485串口连接MCU主控电路，当传感器更换时，485串口将新接入的传感器端口信号发送至MCU主控电路，MCU主控电路将端口信号采用NBIOT发送至上位机，用户在使用时可以通过上位机对新接入的传感器进行远程控制，并通过NBIOT回传至MCU主控电路，MCU主控电路根据用户发送的控制信号，识别该传感器的端口，并接收该传感器采集的信号，进而实现MCU主控电路根据传感器采集的信号控制继电器对外部执行设备进行控制。2、一旦传感器更换，用户可以在远端对采集器的端口进行重新定义，实现了远程控制，并且利用NBIOT电路作为通信电路，成本低、功耗低，并且提高了频带利用率。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的一种基于NBIOT的物联网数据收集器的电路结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种基于NBIOT的物联网数据收集器中MCU主控电路的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种基于NBIOT的物联网数据收集器中继电器接口电路的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的一种基于NBIOT的物联网数据收集器中NBIOT远传电路的电路图；

图中：

1、电源电路；2、MCU主控电路；3、继电器接口电路；4、NBIOT远传电路；5、串口电路；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种基于NBIOT的物联网数据收集器，包括电源电路1、MCU主控电路2、继电器接口电路3和通信模块；所述通信模块包括NBIOT远传电路4和串口电路5；所述串口电路5的输入端连接传感器，所述串口电路5的输出端连接MCU主控电路2的输入端，所述MCU主控电路2的输出端连接所述继电器接口电路3的输入端，所述继电器接口电路3的输出端连接物联网执行器；所述MCU主控电路2的通信接口连接NBIOT远传电路4的输入端；所述NBIOT远传电路4的输出端通过连接物联网基站与上位机连接；所述电源电路1分别连接MCU主控电路2的电源控制端和串口电路5的电源控制端。

本实施例中，当传感器更换时，传感器通过连接485串口连接MCU主控电路2，485串口将新接入的传感器端口信号发送至MCU主控电路2，MCU主控电路2将端口信号采用NBIOT发送至上位机，用户在使用时可以通过上位机对新接入的传感器进行远程控制，并通过NBIOT回传至MCU主控电路2，MCU主控电路2根据用户发送的控制信号，识别该传感器的端口，并接收该传感器采集的信号，MCU主控电路2根据传感器采集的信号控制继电器对外部执行设备进行控制，根据NBIOT远传电路4中选用的NBIOT芯片类型一般物联网基站选择移动、联通、电信等任意运营商的通信基站即可，采用上述电路结构，上位机只要连接互联网，通过登录该数据收集器的IP地址，即可实现对新接入的传感器进行端口配置，从而实现远程配置物联网中的传感器的目的，解决了原有采集器由于端口固化，造成的不能识别新接入的问题。

在本实施例正常工作时，传感器采集环境信息，并将采集的信号通过串口发送到MCU主控电路，MCU主控电路根据接收到的采集的信号，控制继电器接口电路进行导通或者关断，从而实现控制物联网中执行器的工作状态。

如图2所示，本实施例中在上述实施例的基础上对MCU主控电路进行进一步扩展，本实施例中MCU主控电路包括型号为ATMEGA328的主控芯片和主控复位开关，所述主控复位开关的一端连接所述主控芯片的复位管脚，所述主控复位开关的另一端接地。通过主控芯片连接主控复位开关，当MCU主控电路对继电器的控制出现异常时，可以通过手动压主控复位开关，实现复位，主控芯片重新开始工作。

如图3所示，本实施例对上述任一实施例中的继电器接口电路进行进一步扩展，其中继电器接口电路包括执行器接口H2、继电器J2、二极管D3、三级管Q2和光电耦合器U5；所述执行器接口H2连接继电器J2的动触头，所述继电器J2的线圈的一端连接二极管D3的阴极，所述线圈的另一端连接二极管D3的阳极，所述二极管D3阳极同时连接三极管的集电极，所述三极管的基极连接光电耦合器U5的输出端；所述光电耦合器U5的输入端连接主控芯片的IO管脚。在本实施例中，所述执行器接口H2继电器J2接口电路设有6路。执行器节后需要与外部的物联网执行器相连接，MCU主控芯片的IO管脚将控制信号发送至光电耦合器U5(以下简称光耦)的输入端，光耦的输出端连接三级管Q2的基极，光电耦合器U5对MCU主控芯片的控制信号进行隔离，降低输出纹波，具体工作原理为，当MCU主控芯片IO管脚为高电平时，光耦的输出端为高电平，三极管基极与光耦的发射极之间连接电阻R8，通过调节电阻R8的阻值，三极管饱和导通，二极管D3驱动继电器J2线圈带电，此时，动触头吸附常开触点闭合，常闭触点导通，此时物联网执行器开始工作。

如图4所示，在上述任一方案中优选的是，所述NBIOT远传电路包括NBIOT芯片和复位开关，NBIOT芯片的通信管脚TX管脚和RX管脚连接MCU主控芯片的RX管脚和TX管脚；所述NBIOT芯片的复位管脚连接复位开关的一端，所述复位开关的另一端接地。其中，NBIOT芯片的型号为USR-NB75，NBIOT芯片的复位管脚连接复位开关，一旦NBIOT通信电路出现错误事，可以通过手动按下该复开关，实现NBIOT芯片复位，恢复初始的工作状态。

进一步，在本实用新型中所述电源电路包括稳压器、保险丝和供电接口；所述供电接口连接保险丝的一端，所述保险丝的另一端通过连接电阻连接至稳压器的输入端，所述稳压器的输出端连接主控芯片。稳压器采用型号为LM7805VAB的三端稳压器，其中供电接口连接直流电源，为了防止反向加电烧坏电路板在供电接口处设置了保险丝，保险丝输出端连接串口电路的电源管脚，为串口电路供电，稳压器将输入电源进行电压转换，输出MCU主控芯片工作需要的+5V VCC电压。

需要说明的是，本实用新型中提到的串口电路包括UART串口、RS232串口RS485串口等多种串口电路，以RS485串口为例，串口电路包括多路串行接口和RS485通信芯片；每路所述串行接口分别连接RS485通信芯片的输入管脚。其中，串口电路芯片可以采用SP3485型号的串口芯片，该串口芯片的输入端连接多路串行接口，其中多路串行接口为多个接口串联，并连接至该串口芯片的输入端，SP3485串口芯片的输出端连接MCU主控芯片的串口管脚。传感器连接任意一个串行接口后，均通过SP3485串口芯片将传感器采集的信号发送至MCU主控芯片。

本实用新型通过传感器的接口连接继电器连接MCU主控电路，当传感器更换时，继电器将新接入的传感器端口发送至MCU主控电路，MCU主控电路可以选择与NBIOT远传电路或串口电路两种通信结构，用户在使用时可以选择两种方式将收集器与上位机连接，实现上位机对新接入的传感器的调控，从而识别采集器所采集的各个传感器的数据，因此，一旦传感器更换，用户可以在远端对采集器的端口进行重新定义，实现了远程控制，并且利用NBIOT电路作为通信电路，速率高、时效高、功耗低，并且提高了频带利用率。NB功耗远低于GPRS，这样可以解决很多应用领域供电麻烦，而且NB相对结构接单，成本低，而且使用的频段是免费的，所以即低功耗又低成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种基于NBIOT的物联网数据收集器，包括电源电路、MCU主控电路、继电器接口电路和通信模块；其特征在于，所述通信模块包括NBIOT远传电路和串口电路；所述串口电路的输入端连接物联网中的传感器，所述串口电路的输出端连接MCU主控电路的输入端，所述MCU主控电路的输出端连接所述继电器接口电路的输入端，所述继电器接口电路的输出端连接物联网的执行器；

所述MCU主控电路的通信接口连接NBIOT远传电路的输入端；所述NBIOT远传电路的输出端通过连接物联网基站与上位机连接；所述电源电路分别连接MCU主控电路的电源控制端和串口电路的电源控制端。

2.根据权利要求1所述的基于NBIOT的物联网数据收集器，其特征在于，所述MCU主控电路包括型号为ATMEGA328的主控芯片和主控复位开关，所述主控复位开关的一端连接所述主控芯片的复位管脚，所述主控复位开关的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的基于NBIOT的物联网数据收集器，其特征在于，所述继电器接口电路包括执行器接口、继电器、二极管、三级管和光电耦合器；所述执行器接口连接继电器的动触头，所述继电器的线圈的一端连接二极管的阴极，所述线圈的另一端连接二极管的阳极，所述二极管阳极同时连接三极管的集电极，所述三极管的基极连接光电耦合器的输出端；所述光电耦合器的输入端连接主控芯片的IO管脚。

4.根据权利要求3所述的基于NBIOT的物联网数据收集器，其特征在于，所述继电器接口电路设有6路。

5.根据权利要求1所述的基于NBIOT的物联网数据收集器，其特征在于，所述NBIOT远传电路包括NBIOT芯片和复位开关，所述NBIOT芯片的复位管脚连接复位开关的一端，所述复位开关的另一端接地。

6.根据权利要求2所述的基于NBIOT的物联网数据收集器，其特征在于，所述电源电路包括稳压器、保险丝和供电接口；所述供电接口连接保险丝的一端，所述保险丝的另一端通过连接电阻连接至稳压器的输入端，所述稳压器的输出端连接主控芯片。

7.根据权利要求1所述的基于NBIOT的物联网数据收集器，其特征在于，所述串口电路包括多路串行接口和RS485通信芯片；每路所述串行接口分别连接RS485通信芯片的输入管脚。