CN209118477U - 一种基于NB-IoT的低功耗数据传输装置 - Google Patents
一种基于NB-IoT的低功耗数据传输装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于NB‑IoT的低功耗数据传输装置，其包括数据采集模块、处理器模块、NB‑IoT无线通信模块、以及电源模块，其中处理器模块分别与NB‑IoT无线通信模块、数据采集模块信号连接，电源模块为数据采集模块、处理器模块、NB‑IoT无线通信模块供电，数据采集模块包括RS485电路、USB电路、以及开关量信号传输电路，数据采集模块获取数据并发送至处理器模块，处理器模块按照预设的通信协议对接收到的数据进行处理，并将处理后的数据以串口传输的方式发送至NB‑IoT无线通信模块，NB‑IoT无线通信模块将接收到的数据发送至外部接收设备。本实用新型有效加强了数据传输装置的链接能力，同时降低了设备的功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于NB-IoT的低功耗数据传输装置。
背景技术
目前，现有的大部分无线数据传输设备大都基于GPRS、2G、3G、4G、WiFi等无线网络技术进行通信。但是，此类无线数据传输设备由于网络技术自身的技术局限，大多功耗较高，链接能力较弱，在设备节点较为复杂的环境中难以进行有效的链接。而且此类无线数据传输设备的链接数有限，常常达不到工程项目的需求。
综上所述，本领域亟需一种新的低功耗数据传输装置来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于NB-IoT的低功耗数据传输装置，有效加强了数据传输装置的链接能力，同时降低了设备的功耗，从整体上优化了数据传输装置的传输性能。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于NB-IoT的低功耗数据传输装置，其包括：
数据采集模块、处理器模块、NB-IoT无线通信模块、以及电源模块，其中所述处理器模块分别与所述NB-IoT无线通信模块、所述数据采集模块信号连接，所述电源模块为所述数据采集模块、所述处理器模块、所述NB-IoT无线通信模块供电，所述数据采集模块包括RS485电路、USB电路、以及开关量信号传输电路，所述数据采集模块获取数据并发送至所述处理器模块，所述处理器模块按照预设的通信协议对接收到的数据进行处理，并将处理后的数据以串口传输的方式发送至所述NB-IoT无线通信模块，所述NB-IoT无线通信模块将接收到的数据发送至外部接收设备，以使得外部设备对数据进行进一步处理和分析。
进一步地，所述处理器模块包括时钟电路、LED指示电路、以及MCU芯片，其中所述时钟电路、所述LED指示电路分别连接于所述MCU芯片。
优选地，所述MCU芯片的待机功耗小于等于9uA。
进一步地，所述NB-IoT无线通信模块包括NB-IoT芯片、静电保护电路、以及复位电路，其中所述静电保护电路、所述复位电路分别连接于所述NB-IoT芯片。
本实用新型的上述以及其它目的、特征、优点将通过下面的详细说明、附图、以及所附的权利要求进一步明确。
附图说明
图1是根据本实用新型的优选实施例的基于NB-IoT的低功耗数据传输装置的配置示意图；
图2是根据本实用新型的优选实施例的数据采集模块的电路原理图；
图3是根据本实用新型的优选实施例的处理器模块的电路原理图；
图4是根据本实用新型的优选实施例的NB-IoT无线通信模块的电路原理图；
图5是根据本实用新型的优选实施例的电源模块的电路原理图；
图中：数据采集模块10；RS485电路11；USB电路12；开关量信号传输电路13；串行接口14；处理器模块20；时钟电路21；LED指示电路22；MCU芯片23；NB-IoT无线通信模块30；NB-IoT芯片31；静电保护电路32；复位电路33；电源模块40。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参看附图之图1至图5，根据本实用新型的优选实施例的基于NB-IoT的低功耗数据传输装置将在接下来的描述中被阐明，其提供了一种新的链接方式，有效加强了数据传输装置的链接能力，同时通过采用低功耗的MCU芯片和低功耗的NB-IoT模块降低了设备的功耗，从整体上优化了数据传输装置的传输性能。
如附图1所示，所述基于NB-IoT的低功耗数据传输装置包括数据采集模块10、处理器模块20、NB-IoT无线通信模块30、以及电源模块40，其中所述处理器模块20分别与所述NB-IoT无线通信模块30、所述数据采集模块10信号连接，所述电源模块40为所述数据采集模块10、所述处理器模块20、所述NB-IoT无线通信模块30供电。所述处理器模块20为本实用新型的所述基于NB-IoT的低功耗数据传输装置的控制中枢，负责协调控制装置中其他模块的正常工作。
具体地来说，所述数据采集模块10获取数据并发送至所述处理器模块20，所述处理器模块20按照预设的通信协议对接收到的数据进行处理，以使得接收到的数据转化为有效的计量格式、且符合预设的通信协议，随后所述处理器模块20将处理后的数据以串口传输的方式发送至所述NB-IoT无线通信模块30。所述NB-IoT无线通信模块30将接收到的数据发送至外部接收设备，以使得例如云平台等外部设备能够对数据进行进一步整合分析。
在本实施例中的预设通信协议为ModBus通信协议。
值得一提的是，相比于4G网络等无线通信技术，所述NB-IoT无线通信模块30能够提供更广的覆盖能力，在同样的频段下，基于NB-IoT技术的通信模块比现有的网络增益20dB，而且NB-IoT具备海量的链接能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个左右连接，因此采用所述NB-IoT无线通信模块30能够有效地加强数据传输设备的链接能力。另外，基于NB-IoT技术的通信模块还具有低功耗的特点，能够提供更长的工作寿命。
还值得一提的是，所述数据采集模块10包括RS485电路11、USB电路12、以及开关量信号传输电路13，能够提供所述基于NB-IoT的低功耗数据传输装置与外部设备连接的多种接口，实现所述基于NB-IoT的低功耗数据传输装置与外部相关设备电气连接的功能。多种数据接口的设置方便了本实用新型的所述基于NB-IoT的低功耗数据传输装置能够与不同接口的设备实现快速连接。
进一步参看附图之图2，其展示了根据本实用新型的优选实施例的数据采集模块10的电路原理图。所述数据采集模块10由RS485电路11、USB电路12、以及开关量信号传输电路13组成。所述RS485电路11的一端接收符合RS485通信协议的传输信号，另一端通过串行接口14将数据传输至所述处理器模块20。所述开关量信号传输电路13能够对开关量信号起到隔离放大的作用。通过所述USB电路12可以进行符合USB通信协议的数据传输。
如附图3所示，其展示了根据本实用新型的优选实施例的处理器模块20的电路原理图。所述处理器模块20包括时钟电路21、LED指示电路22、以及MCU芯片23，其中所述时钟电路21、所述LED指示电路22分别连接于所述MCU芯片23。所述时钟电路21为所述MCU芯片23的正常运行提供基准时钟，所述LED指示电路22通过亮灭状态的变更以及闪烁频率的变化表示所述MCU芯片23当前的工作状态，所述MCU芯片负责按照预设的通信协议对接收到的数据进行处理和传输。
为了进一步降低设备功耗，所述MCU芯片23优选地被实施为待机功耗低至9uA的STM32L1系列低功耗处理器。
进一步地，如附图4所示，其展示了根据本实用新型的优选实施例的NB-IoT无线通信模块30的电路原理图。所述NB-IoT无线通信模块30包括NB-IoT芯片31、静电保护电路32、以及复位电路33，其中所述静电保护电路32、所述复位电路33分别连接于所述NB-IoT芯片31。所述NB-IoT芯片31在本实施例被优选为中国移动开发的M5310模组，能够将来自所述处理器模块20的有线信号调制成无线信号并发送至下一级设备。
所述静电保护电路32用于防止电路中产生的静电对所述NB-IoT芯片31造成损坏，所述复位电路33保证所述NB-IoT芯片31在复位上电之后能够正常工作。
如图5所示，其展示了根据本实用新型的优选实施例的电源模块40的电路原理图。所述电源模块40对输入电压进行处理转化，输出12V、5V、4V、3.3V的电压分别为所述开关量信号传输电路13、所述USB电路12、所述NB-IoT无线通信模块30、以及所述MCU芯片23供电。
本实用新型所提供的基于NB-IoT的低功耗数据传输装置可以有效提高无线数据传输的链接能力，降低功耗，适合在室内、野外等复杂环境和多节点的情况下使用。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (4)
1.一种基于NB-IoT的低功耗数据传输装置，其特征在于，包括：
数据采集模块、处理器模块、NB-IoT无线通信模块、以及电源模块，其中所述处理器模块分别与所述NB-IoT无线通信模块、所述数据采集模块信号连接，所述电源模块为所述数据采集模块、所述处理器模块、所述NB-IoT无线通信模块供电，所述数据采集模块包括RS485电路、USB电路、以及开关量信号传输电路，所述数据采集模块获取数据并发送至所述处理器模块，所述处理器模块按照预设的通信协议对接收到的数据进行处理，并将处理后的数据以串口传输的方式发送至所述NB-IoT无线通信模块，所述NB-IoT无线通信模块将接收到的数据发送至外部接收设备。
2.如权利要求1所述的基于NB-IoT的低功耗数据传输装置，其特征在于，所述处理器模块包括时钟电路、LED指示电路、以及MCU芯片，其中所述时钟电路、所述LED指示电路分别连接于所述MCU芯片。
3.如权利要求2所述的基于NB-IoT的低功耗数据传输装置，其特征在于，所述MCU芯片的待机功耗小于等于9uA。
4.如权利要求1所述的基于NB-IoT的低功耗数据传输装置，其特征在于，所述NB-IoT无线通信模块包括NB-IoT芯片、静电保护电路、以及复位电路，其中所述静电保护电路、所述复位电路分别连接于所述NB-IoT芯片。
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| CN110412924A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-05 | 宁波世纪恒祥自控技术有限公司 | 一种低功耗开关量采集无线传输装置 |
| CN113064385A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-02 | 上海辰竹仪表有限公司 | 基于NB-IoT技术的工业机械安全接口及系统 |
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