CN209541797U - 基于NB-IoT的冷链监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于NB‑IoT的冷链监测系统，包括PCB主控制板，PCB主控制板上设有微处理器单元，微处理器单元分别与锂电池供电单元、传感器单元和无线通讯NB‑IoT单元电连接，传感器单元用于实时检测温湿度数据并通过无线通讯NB‑IOT单元将温湿度数据实时传输给云平台，锂电池供电单元为微处理器单元、传感器单元和无线通讯NB‑IOT单元供电。本实用基于NB‑IoT的冷链监测系统，能按照客户的需求设定固定的记录周期，记录当前监测对象的实时温湿度数据、对象的各种开关箱状态。提供较全面的信息显示窗口，显示当前设备的运行状态。并通过无线通讯方式NB‑IoT将数据实时上传到数据云平台，同时大大降低设备功耗。

Description

基于NB-IoT的冷链监测系统

技术领域

本实用新型涉及冷链监测领域，更具体的说，本实用新型涉及食品、药品行业从生产、储存、运输到客户消费整个过程的冷链监测系统。

背景技术

近年来，食品药品的安全问题一直是人们关心的问题。食品、药品有特定的储存条件，一旦储存条件超过了设定的范围，就极易损耗甚至变质。药品的损耗影响药效，而变质直接威胁到人们的生命安全。为此有关部门也是相当重视冷链运输的安全性。

冷链物流使食品、药品从生产、运输、储藏、分销最终到消费者手中的每个环节，都需要始终处于规定的低温环境下。一旦因为处在的环境超标，对食品、药品都会造成不可逆的后果。所以有一套完整的冷链监测系统，提供冷链过程实时监测数据，对食品药品提供安全保护，更是为国人生命健康提供安全保护。

而目前冷链监测系统的设备，相对于要监控的对象(如保温箱、冰箱)相对独立，一旦某一设备超标，则需先找到对应的设备，再找到对应的监控对象才能做出处理措施。在实际应用过程当设备馈电时需取出充电，一旦大批设备充电就极易混淆，再重新配对监控对象需一个环节的操作。还有冷链设备在冷藏和常温下环境交替，极易出现冷凝水。冷凝水的堆积严重影响设备的测量精度甚至使用寿命。

实用新型内容

为了解决现有上述的问题，本实用新型提供了一种基于NB-IoT的冷链监测系统。

一种基于NB-IoT的冷链监测系统，包括PCB主控制板，所述PCB主控制板上设有微处理器单元，所述微处理器单元分别与锂电池供电单元、传感器单元和无线通讯NB-IoT 单元电连接，所述传感器单元用于实时检测温湿度数据并通过无线通讯NB-IoT单元将温湿度数据实时传输给云平台，所述锂电池供电单元为微处理器单元、传感器单元和无线通讯NB-IoT单元供电；还包括主机外壳，所述主机外壳包括由前主外壳和后主外壳组成的外壳主体，所述外壳主体内分隔有用于安装锂电池供电单元的电池仓和用于安装PCB主控制板的控制仓，所述外壳主体的四周设有导流通道，电池仓底部开设有与导流通道连通的通孔，外壳主体上还设有与导流通道连通的导流孔。

优选的，所述PCB主控制板上还设有与微处理器单元电连接的数据储存单元，所述数据储存单元用于储存温湿度数据并且数据储存单元由锂电池供电单元供电。

优选的，所述PCB主控制板上还设有与微处理器单元电连接的液晶显示单元，所述液晶显示单元用于实时显示温湿度数据、当前时间、当前电池电量、当前缓存数据以及当前无线通讯信号强度。

优选的，所述PCB主控制板上还设有与微处理器单元电连接的LED指示灯单元和按键操作单元，所述LED指示灯单元包括通讯指示灯和设备指示灯，所述通讯指示灯用于指示当前无线网联网通讯是否正常，所述设备指示灯用于指示当前设备是否正常运行，所述按键操作单元用于开机、关机或界面跳转。

优选的，所述前主外壳和后主外壳上分别相对应的分隔有电池仓和控制仓，并且前主外壳和后主外壳的四周分别相对应的开设有前主外壳导流槽和后主外壳导流槽，前主外壳和后主外壳通过定位孔柱固定连接后，前主外壳和后主外壳的导流槽连通形成了所述导流通道；后主外壳的电池仓的底部开设有与后主外壳导流槽连通的通孔。

优选的，所述前主外壳和后主外壳的电池仓和控制仓的连接位置上分别开设有密封橡胶槽压槽，在密封橡胶槽压槽内设有密封橡胶。

优选的，前主外壳导流槽和后主外壳导流槽的内侧边上分别开设有密封橡胶槽压槽，该密封橡胶槽压槽内设有密封橡胶。

优选的，所述后主外壳的电池仓通过金属导条与控制仓内的PCB主控制板连接，金属导条通过固凝胶密封；所述外壳主体还与一电池仓盖板连接，该电池仓盖板内侧上设有金属导条a，金属导条a与PCB主控制板电连接，该金属导条a上设有顶针式导条，锂电池供电单元通过金属导条及金属导条a为PCB主控制板供电。

优选的，所述主机外壳还包括与前主外壳卡扣连接的前盖板、与后主外壳卡扣连接的后盖板，前盖板上开设有液晶显示器窗口和覆膜按键，该覆膜按键与PCB主控制板上的按键操作单元连接；所述后主外壳上还开设有传感器开口.

优选的，所述无线通讯NB-IOT单元型号为上海移远通讯技术股份有限公司的Quectel BC28模组及外围电路组成。

对此我们提出了2个思路：一是改变通讯方式，摒弃现在功耗大、传输效率低的2G网络，采用低功耗窄带广域网的NB-IoT技术，可以大大降低设备的功耗、提高设备的续航时间；二是设备和所监控的对象一一绑定，避免了取出充电导致绑定关系混淆；为此我们提供了大容量的单节18650充电锂电池，可取出供电，在结构上设计巧妙，并做防水设计。在结构设计上我们采用了导流槽的设计，能很大程度避免冷凝水的影响。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案是基于NB-IoT的冷链监测系统终端。其特征是包括终端主机，所述终端主机包括主机外壳，所述主机外壳包括前盖板、前主外壳、后主外壳、后盖板，电池仓盖、电池仓开关。

所述前盖板设有透明亚克力液晶显示窗口、硅胶按键帽及高亮LED导光柱。材料采用耐磨损的高硬度塑料压合而成，表面的光泽不易脱落，也不易凝结小水珠，影响终端的测试精度。

所述前主外壳设有防水处理的透明窗口、覆膜的按键，上述单元均做防水处理，满足IP67 防水标准需求。

所述后主外壳在外壳内部四周有导流槽设计，在冷链过程中，可能从低温的环境取出到常温状态下交接，极易有冷凝水渗透出，如果没有导流槽设计，冷凝水长期沉积在终端中极易影响终端的测试精度，长时间的浸泡也可能导致外壳塑料霉变，腐蚀外壳，导致防水性能变差。导流槽的四周有密封橡胶槽，可采用密封橡胶做防水处理。

所述后主外壳的导流槽对定位孔柱绕行设计，避开了密封橡胶槽，可以避免因为打螺丝过程中不慎打到密封橡胶槽影响设备的防水性能。

所述后主外壳采用分仓设计的理念，设有电池仓位和PCB主仓位，电池仓位与PCB主仓位之间也采用密封橡胶槽设计。电池仓位通过金属导条延伸到PCB主仓位，给PCB主控制板供电，金属导条在两个仓位之间采用固凝胶填充，保证防水功能。

所述后主外壳上的电池仓位底部设有与导流槽相连的通孔，一旦电池仓位出现冷凝水，能保证冷凝水及时导出，避免电池长时间处于冷凝水中发生危险情况。

所述后主外壳上的电池仓位金属导条上有弹簧设计，在打开电池仓位时，能自动弹出电池，用户更换电池无需手动取出电池。

所述后主外壳的PCB主仓位中，采用4个卡扣固定PCB主控制板，并且能承受外部按键按下时的力度要求。并且能保证液晶显示器的位置、LED灯位置和按键位置和前盖板对应。

所述后主外壳上设有和前主外壳对应的密封橡胶防水压槽(指防水压槽)，能压实橡胶槽中的橡胶，保证设备的防水性能。

所述后主外壳上设有传感器开口，方便引出传感器信号线。传感器信号线连接好后，和外壳之间采用固凝胶填充，保证开口不会渗水。

所述前主外壳和后主外壳之间采用防水螺丝固定。

所述后盖板设有胶条位，可贴3M强力胶或者嵌入磁铁吸附在金属壁上。

所述后盖板通过卡扣扣在后主外壳上，可以盖住固定螺丝的孔位，保证外观整洁大方。

所述电池仓盖连接于前主外壳和后主外壳上，可通过电池仓开关控制仓门打开。推动电池仓开关即可打开电池仓，电池即可自动弹出。关闭电池仓只要按压到位即可自动锁住。

所述电池仓盖背面有金属导条，连接电池负极，金属导条上有顶针式导条，当电池仓盖合上时，才能给PCB主控制板提供电源。

所述PCB主控制板上设置有微处理器单元、锂电池供电单元、传感器单元、无线通讯 NB-IoT单元、数据储存单元、按键操作单元、LED指示灯单元和液晶显示单元。

所述PCB主控制板上的微处理器单元，采用ARMCortex-M0+内核的意法半导体推出的新一代超低功耗控制芯片STM32L051系列。最低休眠电流可达到0.27uA，最低供电电压可达1.65V，并有超低功耗的RTC、TIM和LPUART外设，可大大提高设备的续航时间。

所述锂电池供电单元采用大容量、高安全性的18650充电锂电池，一路直接给NB-IoT 单元供电，另一路通过低损耗、低漏电流的LDO稳压给主控制芯片供电。

所述传感器单元高灵敏度的铂电阻传感器PT100，测量范围可达-200～100℃，满足大部分冷链行业的需求。同时把握超低功耗设计，提高设备续航时间。

所述无线通讯NB-IoT单元，采用最近的NB-IoT技术，积极响应国家号召，全力推进物联网在城市应用中的影响力，也为即将退网的2G网络做方案升级。NB-IoT技术有传输距离远、功耗低、传输稳定等特点，非常适用于冷链监测系统。

所述数据储存单元采用大容量的flash储存芯片，可储存多大8万组数据，保证不会因为通讯故障等因素导致数据断链或丢失，是冷链监测系统的必备单元。

所述按键操作单元，采用硅胶按键帽，用户操作手感佳，并采用覆膜防水处理。在功能上实现类似安卓手机的操作，长按开机，长按关机，短按界面跳转选择的功能。

所述LED指示灯单元，采用双色灯设计。一个是通讯指示灯，指示当前无线联网通讯是否正常；另一个是设备运行指示灯，指示当前设备是否正常运行。

所述液晶显示单元，采用的是段式液晶，其优点就是超低功耗，在不刷新界面的情况下耗电<10uA，非常适用于冷链监测系统。液晶显示的内容丰富，能显示实时的传感器数据、实时时间、当前电池电量、当前缓存数据、当前无线通讯信号强度，能满足大部分客户的需求。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的基于NB-IoT的冷链监测系统，能按照客户的需求设定固定的记录周期，记录当前监测对象的实时温湿度数据、对象的各种开关箱状态。提供较全面的信息显示窗口，显示当前设备的运行状态。并通过无线通讯方式NB-IoT 将数据实时上传到数据云平台，同时大大降低设备功耗。设备提供简洁的人机操作的方式，用户可以通过按键调整设备的工作状态。本设备结构巧妙、安装方便，能适应不同的监测对象，是冷链监测的热门产品之一。本实用新型的冷链监测系统中设有的导流槽能够使主机外壳内形成的冷凝水通过导流槽导出，提高系统的使用寿命和测试精度；通过导流槽的四周设有的密封橡胶槽及密封橡胶防止冷链监测系统中的冷凝水在主机外壳内的随意渗透，做到了防水处理，提高系统的测试精度。

附图说明

图1是本实用新型的一种爆炸结构示意图；

图2是本实用新型的前主外壳的结构示意图；

图3是本实用新型的后主外壳的结构示意图。

1、前盖板；2、覆膜按键；3、液晶显示器窗口；4、前主盖板；5、LED指示灯；6、冷凝水导流槽；7、前盖板卡扣；8、前主外壳；9、主控制PCB板；10、后主外壳导流槽；11、后主外壳防水压槽；12、绕型定位孔柱压槽；13、定位孔柱；14、后主外壳；15、后盖板； 16、主控制PCB板仓；17、电池仓；18、电池仓盖板；19、电池盖板卡扣；20、电池盖板开关；21、18650充电锂电池；

具体实施方式

下面结合具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明：

一种基于NB-IoT的冷链监测系统，包括主机外壳，所述主机外壳包括由前主外壳8和后主外壳14组成的外壳主体，以及前盖板1、后盖板15和电池仓盖板18。所述前主外壳8通过前盖板卡扣7与前盖板1卡扣连接，后盖板15与后主外壳14卡扣连接。

所述前主外壳8上分隔有电池仓17和控制仓16(即主控制PCB板仓)，在前主外壳8的外周开设有前主外壳导流槽6(即冷凝水导流槽6)，前主外壳8的电池仓和控制仓的连接位置上开设有密封橡胶槽压槽82，该密封橡胶槽压槽82内设有密封橡胶。在前主外壳导流槽6的内侧边绕前主外壳也开设有密封橡胶槽压槽81，密封橡胶槽压槽81内设有密封橡胶。此外，在前主外壳导流槽6上设有定位孔柱a 61，位于定位孔柱a61位置处的前主外壳导流槽6采用绕行设计。

与之相对应的，在后主外壳14上亦相对应的分隔有电池仓17和控制仓16(即主控制PCB 板仓)，在后主外壳14的四周相对应的开设有后主外壳导流槽11，并且后主外壳的电池仓和控制仓的连接位置上也开设有密封橡胶槽压槽141，密封橡胶槽压槽141内设有密封橡胶；在后主外壳导流槽11的内侧边上绕后主外壳也开设有密封橡胶槽压槽142，该密封橡胶槽压槽142内设有密封橡胶。

与前主外壳的定位孔柱a相对应的位置上，后主外壳导流槽11上也设有定位孔柱13；位于定位孔柱13位置的后主外壳导流槽11也采用绕行设计并在绕行部分开设有绕行定位孔柱压槽12，在绕行定位孔柱压槽12内设有密封橡胶。在后主外壳的电池仓的底部开设有与后主外壳导流槽11连通的通孔。在后主外壳导流槽11上开设有与外界连通的导流孔。

当前主外壳6和后主外壳14通过定位孔柱a61和定位孔柱13固定连接后，前主外壳上的前主外壳导流槽6和后主外壳导流槽11就形成了用于冷凝水流通的导流通道。

所述后主外壳的电池仓17内安装锂电池供电单元，后主外壳的控制仓16内安装PCB主控制板9(即主控制PCB板9)；所述PCB主控制板上设有微处理器单元，传感器单元和无线通讯NB-IOT单元，所述微处理器单元与锂电池供电单元、传感器单元和无线通讯NB-IoT单元电连接，所述传感器单元用于实时检测温湿度数据并通过无线通讯NB-IOT单元将温湿度数据实时传输给云平台，所述锂电池供电单元为微处理器单元、传感器单元和无线通讯NB-IOT单元供电。

优选的，所述后主外壳的电池仓上设有金属导条，该金属导条与控制仓内的PCB主控制板连接，金属导条通过固凝胶密封，所述电池仓盖板18内侧亦设有金属导条a，该金属导条a上设有顶针式导条，金属导条a与PCB主控制板连接，锂电池供电单元的正负极分别与金属导条和金属导条a连接，为PCB主控制板供电。

优选的，为了便于传感器单元检测温湿度数据，在后主外壳上设有传感器开口，方便引出传感器信号线；传感器信号线连接好后，和外壳之间采用固凝胶填充，保证开口不会渗水。

优选的，所述PCB主控制板上还设有与微处理器单元电连接的数据储存单元，所述数据储存单元用于储存温湿度数据并且数据储存单元由锂电池供电单元供电。

优选的，所述PCB主控制板上还设有与微处理器单元电连接的液晶显示单元，相应的，在前主外壳8和前盖板1上相应的开设有液晶显示窗口，所述液晶显示单元用于实时显示温湿度数据、当前时间、当前电池电量、当前缓存数据以及当前无线通讯信号强度。

优选的，所述PCB主控制板上还设有与微处理器单元电连接的LED灯指示灯单元和按键操作单元，所述LED指示灯单元包括通讯指示灯和设备指示灯，所述通讯指示灯用于指示当前无线网联网通讯是否正常，所述设备指示灯用于指示当前设备是否正常运行，所述按键操作单元用于开机、关机或界面跳转。

优选的，前盖板1上开设有覆膜按键2，该覆膜按键与PCB主控制板上的按键操作单元连接；所述主机外壳还包括与后主外壳卡扣连接的后盖板。

基于NB-IoT的冷链监测系统，包括由前盖板(1)、前主外壳(8)、后主外壳(14)、后盖板(15)、电池仓盖板(18)组成的主机外壳。所述前盖板(1)通过前主外壳上的卡扣固定在前主外壳上，后盖板通过后主外壳上的卡扣固定在后主外壳上。由前主外壳和后主外壳构成的设备主体采用分仓的设计，分为主PCB控制仓和电池仓。前主外壳和后主外壳通过定位孔柱上防水螺丝固定在一起。设备主体仓位外围由一圈冷凝水导流槽围绕，一旦形成冷凝水能迅速排出。主PCB控制仓用于安装主控制PCB板，电池仓用于安装单节18650充电锂电池，给主控制PCB板供电。各个仓位和导流槽之间采用橡胶槽压合防水。主控制PCB 板上设有微处理器单元、锂电池供电单元、传感器单元、无线通讯NB-IoT单元、数据储存单元、按键操作单元、LED指示灯单元和液晶显示单元。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于NB-IoT的冷链监测系统，其特征在于：包括PCB主控制板，所述PCB主控制板上设有微处理器单元，所述微处理器单元分别与锂电池供电单元、传感器单元和无线通讯NB-IoT单元电连接，所述传感器单元用于实时检测温湿度数据并通过无线通讯NB-IoT单元将温湿度数据实时传输给云平台，所述锂电池供电单元为微处理器单元、传感器单元和无线通讯NB-IoT单元供电；还包括主机外壳，所述主机外壳包括由前主外壳和后主外壳组成的外壳主体，所述外壳主体内分隔有用于安装锂电池供电单元的电池仓和用于安装PCB主控制板的控制仓，所述外壳主体的四周设有导流通道，电池仓底部开设有与导流通道连通的通孔，外壳主体上还设有与导流通道连通的导流孔。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的冷链监测系统，其特征在于：所述PCB主控制板上还设有与微处理器单元电连接的数据储存单元，所述数据储存单元用于储存温湿度数据并且数据储存单元由锂电池供电单元供电。

3.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT的冷链监测系统，其特征在于：所述PCB主控制板上还设有与微处理器单元电连接的液晶显示单元，所述液晶显示单元用于实时显示温湿度数据、当前时间、当前电池电量、当前缓存数据以及当前无线通讯信号强度。

4.根据权利要求3所述的一种基于NB-IoT的冷链监测系统，其特征在于：所述PCB主控制板上还设有与微处理器单元电连接的LED指示灯单元和按键操作单元，所述LED指示灯单元包括通讯指示灯和设备指示灯，所述通讯指示灯用于指示当前无线网联网通讯是否正常，所述设备指示灯用于指示当前设备是否正常运行，所述按键操作单元用于开机、关机或界面跳转。

5.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的冷链监测系统，其特征在于：所述前主外壳和后主外壳上分别相对应的分隔有电池仓和控制仓，并且前主外壳和后主外壳的四周分别相对应的开设有前主外壳导流槽和后主外壳导流槽，前主外壳和后主外壳通过定位孔柱固定连接后，前主外壳和后主外壳的导流槽连通形成了所述导流通道；后主外壳的电池仓的底部开设有与后主外壳导流槽连通的通孔。

6.根据权利要求5所述的一种基于NB-IoT的冷链监测系统，其特征在于：所述前主外壳和后主外壳的电池仓和控制仓的连接位置上分别开设有密封橡胶槽压槽，在密封橡胶槽压槽内设有密封橡胶。

7.根据权利要求6所述的一种基于NB-IoT的冷链监测系统，其特征在于：前主外壳导流槽和后主外壳导流槽的内侧边上分别开设有密封橡胶槽压槽，该密封橡胶槽压槽内设有密封橡胶。

8.根据权利要求5所述的一种基于NB-IoT的冷链监测系统，其特征在于：所述后主外壳的电池仓通过金属导条与控制仓内的PCB主控制板连接，金属导条通过固凝胶密封；所述外壳主体还与一电池仓盖板连接，该电池仓盖板内侧上设有金属导条a，金属导条a与PCB主控制板电连接，该金属导条a上设有顶针式导条，锂电池供电单元通过金属导条及金属导条a为PCB主控制板供电。

9.根据权利要求7所述的一种基于NB-IoT的冷链监测系统，其特征在于：所述主机外壳还包括与前主外壳卡扣连接的前盖板、与后主外壳卡扣连接的后盖板，前盖板上开设有液晶显示器窗口和覆膜按键，该覆膜按键与PCB主控制板上的按键操作单元连接；所述后主外壳上还开设有传感器开口。