CN209656177U - 一种基于nb-iot传输的温度探测器及温度探测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于NB‑IOT传输的温度探测器及温度探测系统，包括：包括至少一个温度传感器和探测器主体；所述温度传感器，设置在配电箱中的电缆上，每个电缆上至少设置一个所述温度传感器，所述温度传感器与所述探测器主体连接；所述探测器主体，设置在所述配电箱的箱体侧壁，所述探测器主体上集成有温度检测电路、单片机电路和NB‑IOT通信电路；所述温度检测电路与所述温度传感器连接，所述温度传感器、温度检测电路还与所述单片机电路连接，所述单片机电路还与所述NB‑IOT通信电路连接。本实用新型基于NB‑IOT的传输方式无线温度探测器进行改变，传输温度信号，成本低，功耗小，并且便于安装。

Description

一种基于NB-IOT传输的温度探测器及温度探测系统

技术领域

本实用新型涉及温度检测领域，尤指一种基于NB-IOT传输的温度探测器及温度探测系统。

背景技术

配电箱中的电缆都集成在配电箱内部，由于外部环境以及工作过程中产生的热量等原因，可能导致电缆温度上升，造成一定的安全隐患，因此有必要监测电缆的当前温度。

现有的无线温度探测器，在检测到温度发生变化时，是通过GPRS传输信号将变化之后的温度传输到服务器或云端。但是GPRS虽然也是无线传输，但是成本高，功耗大，并且需要外接电源，在很多应用上面不方便。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于NB-IOT传输的温度探测器及温度探测系统，实现基于NB-IOT的传输方式无线温度探测器进行改变，传输温度信号，成本低，功耗小，并且便于安装。

本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型提供一种基于NB-IOT传输的温度探测器，包括至少一个温度传感器和探测器主体；

所述温度传感器，设置在配电箱中的电缆上，每个电缆上至少设置一个所述温度传感器，所述温度传感器与所述探测器主体连接；

所述探测器主体，设置在所述配电箱的箱体侧壁，所述探测器主体上集成有温度检测电路、单片机电路和NB-IOT通信电路；

所述温度检测电路与所述温度传感器连接，所述温度传感器、温度检测电路还与所述单片机电路连接，所述单片机电路还与所述NB-IOT 通信电路连接。

进一步的，所述温度检测电路至少包括一条运放支路，所述运放支路的个数与所述温度传感器的个数相对应，所有的运放支路并联连接后通过第一电阻接地；

每条运放支路包括相互连接的预设温度电压子电路和温度电压比较子电路；

所述预设温度电压子电路，用于对输入的电源电压进行分压处理，得到预设温度电压；

所述温度电压比较子电路，分别还与其中一个温度传感器、单片机电路和所述第一电阻连接；用于将所述温度传感器输入的电压和所述预设温度电压进行比较；当所述温度传感器输入的电压大于等于所述预设温度电压时，唤醒所述单片机电路；当所述温度传感器输入的电压小于所述预设温度电压时，所述单片机电路保持休眠状态。

进一步的，所述预设温度电压子电路包括：第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻的一端接地，另一端接所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端接电源电压；

所述温度电压比较子电路包括比较器、第二电阻、第三电阻和二极管；所述比较器的电压负输入端接所述第一分压电阻的另一端；

所述比较器的电压正输入端通过所述第三电阻接地，所述比较器的电压正输入端还通过所述第二电阻接其中一个温度传感器、所述单片机电路的温度采集引脚；

所述比较器的公共接地端接地；所述比较器的电源输入端接电源电压；

所述比较器的电压输出端接所述二极管的阳极，所述二极管的阴极接所述单片机电路和所述第一电阻。

进一步的，所述单片机电路包括芯片供电子电路和所述单片机芯片；

所述芯片供电子电路，与所述单片机芯片的电源输入引脚和公共接地引脚连接，用于为所述单片机芯片供电；

所述单片机芯片，所述单片机芯片的所述唤醒引脚接所有的运放支路中二极管的阴极，所述单片机芯片的数据接收引脚、数据发送引脚和所述NB-IOT通信电路连接，所述单片机芯片的一个或多个温度采集引脚接所述温度传感器。

进一步的，所述芯片供电子电路包括相互并联连接的第一极性电容和第一滤波电容；所述第一极性电容的正极接所述单片机芯片的所述电源输入引脚和电源电压，所述第一极性电容的负极接所述单片机芯片的所述公共接地引脚和接地。

进一步的，所述NB-IOT通信电路包括通信供电子电路、SIM卡供电子电路、数据传输子电路、具有NB-IOT芯片的NB卡和SIM卡、天线；

所述通信供电子电路，与所述NB卡的电压输入引脚连接，用于为NB卡供电；

所述SIM卡供电子电路，与所述NB卡的SIM卡供电电压引脚连接，还用于为所述SIM卡供电；

所述数据传输子电路，分别与所述单片机芯片的数据接收引脚和数据发送引脚，所述NB卡的数据接收引脚和数据发送引脚连接；

所述NB卡的信号增幅引脚接所述天线，所述NB卡的SIM卡时钟信号输出端与所述SIM卡的时钟信号输入端连接，所述NB卡的SIM卡数据信号收发端与所述SIM卡的数据信号收发端连接，所述NB卡的SIM 卡重启控制端与所述SIM卡的重启控制端连接。

进一步的，所述数据传输子电路包括第四电阻、第五电阻、第一电容和第二电容；

所述第四电阻的一端接电源电压，所述第四电阻的另一端分别接所述第一电容、所述单片机芯片的所述数据发送引脚和所述NB卡的所述数据发送引脚，所述第一电容的另一端接地；

所述第五电阻的一端接电源电压，所述第五电阻的另一端分别接所述第二电容、所述单片机芯片的所述数据接收引脚和所述NB卡的数据接收引脚，所述第二电容的另一端接地。

进一步的，所述通信供电子电路包括第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容和第五滤波电容；所述二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容和第五滤波电容并联后的一端接地，另一端接所述NB卡的所述电压输入引脚。

进一步的，所述SIM卡供电子电路包括相互并联连接的第二极性电容和第六滤波电容；所述第二极性电容的正极接所述NB卡的SIM卡供电电压引脚，所述第二极性电容的负极接地。

本实用新型提供一种温度探测系统，包括所述的一种基于NB-IOT传输的温度探测器，还包括云服务器和终端设备，所述温度探测器与所述云服务器通信连接，所述云服务器与所述终端设备通信连接。

通过本实用新型提供的一种基于NB-IOT传输的温度探测器及温度探测系统，能够实现不用外接电源，直接电池供电，既节约成本，又方便安装，以降低设备成本和人力成本的目的。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种基于NB-IOT传输的温度探测器及温度探测系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型一种基于NB-IOT传输的温度探测器的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一种基于NB-IOT传输的温度探测器的温度检测电路的电路结构图；

图3是本实用新型一种基于NB-IOT传输的温度探测器的单片机电路的电路结构图；

图4是本实用新型一种基于NB-IOT传输的温度探测器的NB-IOT通信电路的电路结构图；

图5是本实用新型一种基于NB-IOT传输的温度探测系统的示意图图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照说明书附图说明本实用新型的具体实施方式。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，并且获得其他的实施方式。

为了使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

如图1所示，一种基于NB-IOT传输的温度探测器，包括至少一个温度传感器和探测器主体；

所述温度传感器，设置在配电箱中的电缆上，每个电缆上至少设置一个所述温度传感器，所述温度传感器与所述探测器主体连接；

所述探测器主体，设置在所述配电箱的箱体侧壁，所述探测器主体上集成有温度检测电路、单片机电路和NB-IOT通信电路；

所述温度检测电路与所述温度传感器连接，所述温度传感器、温度检测电路还与所述单片机电路连接，所述单片机电路还与所述NB-IOT通信电路连接。

进一步的，如图1和图2所示，所述温度检测电路至少包括一条运放支路，所述运放支路的个数与所述温度传感器T1、T2、T3、T4的个数相对应，所有的运放支路并联连接后通过第一电阻R13接地；

每条运放支路包括相互连接的预设温度电压子电路和温度电压比较子电路；

所述预设温度电压子电路，用于对输入的电源电压进行分压处理，得到预设温度电压；

所述温度电压比较子电路，分别还与其中一个温度传感器、单片机电路和所述第一电阻R13连接；用于将所述温度传感器输入的电压和所述预设温度电压进行比较；当所述温度传感器输入的电压大于等于所述预设温度电压时，唤醒所述单片机电路；当所述温度传感器输入的电压小于所述预设温度电压时，所述单片机电路保持休眠状态。

进一步的，以其中一条运放支路进行说明，所述预设温度电压子电路包括：第一分压电阻R2和第二分压电阻R4；所述第一分压电阻R2的一端接地，另一端接所述第二分压电阻R4的一端，所述第二分压电阻R4的另一端接电源电压；

所述温度电压比较子电路包括比较器U1、第二电阻R3、第三电阻R1 和二极管D1；所述比较器U1的电压负输入端VIN-接所述第一分压电阻R2 的另一端；

所述比较器U1的电压正输入端VIN+通过所述第三电阻R1接地，所述比较器U1的电压正输入端VIN+还通过所述第二电阻R3接其中一个温度传感器T1、所述单片机电路的温度采集引脚；

所述比较器U1的公共接地端VSS接地；所述比较器U1的电源输入端 VDD接电源电压3.3V；

所述比较器U1的电压输出端OUT接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极接所述单片机电路的单片机芯片的唤醒引脚WKEUP1_1和所述第一电阻R13。

具体的，图2中，T1、T2、T3和T4为4路温度传感器，U1、U2、U3 和U4为比较器，比较器的型号为MCP6541T，固定电压3.3V电压通过 R2,R4分压，例如，可以将75度时的电压值给U1的4脚，当温度传感器T1 的温度超过75度时，T1的输出电压即U1的3脚电压超过U1的4脚电压， U1的1脚会输出一个高电平，导致WKEUP1_1连接到单片机的外部中断。当单片机被外部中断的高电平触发的时候，单片机从休眠状态唤醒，通过温度采集引脚开始采集T1、T2、T3和T4的电压。

进一步的，如图1、图2和图3所示，所述单片机电路包括芯片供电子电路和所述单片机芯片；

所述芯片供电子电路，与所述单片机芯片的电源输入引脚Vdd_2和公共接地引脚Vss_2连接，用于为所述单片机芯片供电；

所述单片机芯片，所述单片机芯片的所述唤醒引脚PA0/WKEUP1接所有的运放支路中二极管的阴极，所述单片机芯片的数据接收引脚 PA9/U1_RX、数据发送引脚PA9/U1_TX和所述NB-IOT通信电路连接，所述单片机芯片的一个或多个温度采集引脚PA4/SP11_NSS、PA3/U2_RX、PA2/U2_TX或PA1接所述温度传感器T1、T2、T3、T4。

具体地，当单片机芯片从休眠状态唤醒，单片机芯片的温度采集引脚开始采集温度探测器输出的电压，然后根据采集到的输出电压计算生成温度。

进一步的，所述芯片供电子电路包括相互并联连接的第一极性电容C9 和第一滤波电容C10；所述第一极性电容C9的正极接所述单片机芯片的所述电源输入引脚Vdd_2和电源电压，所述第一极性电容C9的负极接所述单片机芯片的所述公共接地引脚Vss_2和接地。

具体的，单片机芯片的型号为STM32L151C8T6，其中，引脚 PC14/OSC32_IN和引脚PC15/OSC32_OUT连接晶振电路，起到具有稳定，抗干扰性能良好的作用。引脚NRST连接复位电路，起到单片机上电之后自动复位，以及通过外部按键手动复位的作用。

进一步的，如图1、图2、图3和图4所示，所述NB-IOT通信电路包括通信供电子电路、SIM卡供电子电路、数据传输子电路、具有NB-IOT芯片的NB 卡和SIM卡、天线；

所述通信供电子电路，与所述NB卡的电压输入引脚VCC连接，用于为NB卡供电；

所述SIM卡供电子电路，与所述NB卡的SIM卡供电电压引脚VSIM连接，还用于为所述SIM卡供电；

所述数据传输子电路，分别与所述单片机芯片的数据接收引脚 PA9/U1_RX和数据发送引脚PA9/U1_TX，所述NB卡的数据接收引脚 UART1_RXD和数据发送引脚UART1_TXD连接；

所述NB卡的信号增幅引脚RF_ANT接所述天线，所述NB卡的SIM卡时钟信号输出端SIM_CLK与所述SIM卡的时钟信号输入端连接，所述NB 卡的SIM卡数据信号收发端SIM_DAT与所述SIM卡的数据信号收发端连接，所述NB卡的SIM卡重启控制端SIM_RST与所述SIM卡的重启控制端连接。

进一步的，所述数据传输子电路包括第四电阻R20、第五电阻R19、第一电容C6和第二电容C5；

所述第四电阻R20的一端接电源电压，所述第四电阻R20的另一端分别接所述第一电容C6、所述单片机芯片的所述数据发送引脚PA9/U1_TX 和所述NB卡的所述数据发送引脚UART1_TXD，所述第一电容C6的另一端接地；

所述第五电阻R19的一端接电源电压，所述第五电阻R19的另一端分别接所述第二电容C5、所述单片机芯片的所述数据接收引脚PA9/U1_RX 和所述NB卡的数据接收引脚UART1_RXD，所述第二电容C5的另一端接地。

进一步的，所述通信供电子电路包括第二滤波电容C1、第三滤波电容C2、第四滤波电容C3和第五滤波电容C4；所述第二滤波电容C1、第三滤波电容C2、第四滤波电容C3和第五滤波电容C4并联后的一端接地，另一端接所述NB卡的所述电压输入引脚VCC。

进一步的，所述SIM卡供电子电路包括相互并联连接的第二极性电容C7和第六滤波电容C8；所述第二极性电容C7的正极接所述NB卡的 SIM卡供电电压引脚VSIM，所述第二极性电容C7的负极接地。

如图5所示，一种基于NB-IOT传输的温度探测系统，包括所述的一种基于NB-IOT传输的温度探测器，还包括云服务器和终端设备，所述温度探测器与所述云服务器通信连接，所述云服务器与所述终端设备通信连接。如图5 所示，1为云服务器，2为手机(终端设备)，3为天线，4为配电箱，5为探测器主体，6,7,8,9为四路温度传感器，10为电缆。

具体地，当配电箱电缆的温度上升，单片机芯片从休眠状态被唤醒，采集到与电缆连接的温度传感器输出的电压，并计算得到对应的温度，如果大于警报值，则将温度发送至NB-IOT通信模块，然后NB-IOT通信模块发送至外部的云服务器，云服务器再发送至手机。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于NB-IOT传输的温度探测器，其特征在于，包括至少一个温度传感器和探测器主体；

所述温度传感器，设置在配电箱中的电缆上，每个电缆上至少设置一个所述温度传感器，所述温度传感器与所述探测器主体连接；

所述探测器主体，设置在所述配电箱的箱体侧壁，所述探测器主体上集成有温度检测电路、单片机电路和NB-IOT通信电路；

所述温度检测电路与所述温度传感器连接，所述温度传感器、温度检测电路还与所述单片机电路连接，所述单片机电路还与所述NB-IOT通信电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT传输的温度探测器，其特征在于，所述温度检测电路至少包括一条运放支路，所述运放支路的个数与所述温度传感器的个数相对应，所有的运放支路并联连接后通过第一电阻接地；

每条运放支路包括相互连接的预设温度电压子电路和温度电压比较子电路；

所述预设温度电压子电路，用于对输入的电源电压进行分压处理，得到预设温度电压；

所述温度电压比较子电路，分别还与其中一个温度传感器、单片机电路和所述第一电阻连接；用于将所述温度传感器输入的电压和所述预设温度电压进行比较；当所述温度传感器输入的电压大于等于所述预设温度电压时，唤醒所述单片机电路；当所述温度传感器输入的电压小于所述预设温度电压时，所述单片机电路保持休眠状态。

3.根据权利要求2所述的基于NB-IOT传输的温度探测器，其特征在于：

所述预设温度电压子电路包括：第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻的一端接地，另一端接所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端接电源电压；

所述温度电压比较子电路包括比较器、第二电阻、第三电阻和二极管；所述比较器的电压负输入端接所述第一分压电阻的另一端；

所述比较器的电压正输入端通过所述第三电阻接地，所述比较器的电压正输入端还通过所述第二电阻接其中一个温度传感器、所述单片机电路的温度采集引脚；

所述比较器的公共接地端接地；所述比较器的电源输入端接电源电压；

所述比较器的电压输出端接所述二极管的阳极，所述二极管的阴极接所述单片机电路和所述第一电阻。

4.根据权利要求3所述的基于NB-IOT传输的温度探测器，其特征在于，所述单片机电路包括芯片供电子电路和所述单片机芯片；

所述芯片供电子电路，与所述单片机芯片的电源输入引脚和公共接地引脚连接，用于为所述单片机芯片供电；

所述单片机芯片，所述单片机芯片的唤醒引脚接所有的运放支路中二极管的阴极，所述单片机芯片的数据接收引脚、数据发送引脚和所述NB-IOT通信电路连接，所述单片机芯片的一个或多个温度采集引脚接所述温度传感器。

5.根据权利要求4所述的基于NB-IOT传输的温度探测器，其特征在于，所述芯片供电子电路包括相互并联连接的第一极性电容和第一滤波电容；所述第一极性电容的正极接所述单片机芯片的所述电源输入引脚和电源电压，所述第一极性电容的负极接所述单片机芯片的所述公共接地引脚和接地。

6.根据权利要求4所述的基于NB-IOT传输的温度探测器，其特征在于，所述NB-IOT通信电路包括通信供电子电路、SIM卡供电子电路、数据传输子电路、具有NB-IOT芯片的NB卡和SIM卡、天线；

所述通信供电子电路，与所述NB卡的电压输入引脚连接，用于为NB卡供电；

所述SIM卡供电子电路，与所述NB卡的SIM卡供电电压引脚连接，还用于为所述SIM卡供电；

所述数据传输子电路，分别与所述单片机芯片的数据接收引脚和数据发送引脚，所述NB卡的数据接收引脚和数据发送引脚连接；

所述NB卡的信号增幅引脚接所述天线，所述NB卡的SIM卡时钟信号输出端与所述SIM卡的时钟信号输入端连接，所述NB卡的SIM卡数据信号收发端与所述SIM卡的数据信号收发端连接，所述NB卡的SIM卡重启控制端与所述SIM卡的重启控制端连接。

7.根据权利要求6所述的基于NB-IOT传输的温度探测器，其特征在于，所述数据传输子电路包括第四电阻、第五电阻、第一电容和第二电容；

所述第四电阻的一端接电源电压，所述第四电阻的另一端分别接所述第一电容、所述单片机芯片的所述数据发送引脚和所述NB卡的所述数据发送引脚，所述第一电容的另一端接地；

所述第五电阻的一端接电源电压，所述第五电阻的另一端分别接所述第二电容、所述单片机芯片的所述数据接收引脚和所述NB卡的数据接收引脚，所述第二电容的另一端接地。

8.根据权利要求6所述的基于NB-IOT传输的温度探测器，其特征在于，所述通信供电子电路包括第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容和第五滤波电容；所述第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容和第五滤波电容并联后的一端接地，另一端接所述NB卡的所述电压输入引脚。

9.根据权利要求6所述的基于NB-IOT传输的温度探测器，其特征在于，所述SIM卡供电子电路包括相互并联连接的第二极性电容和第六滤波电容；所述第二极性电容的正极接所述NB卡的SIM卡供电电压引脚，所述第二极性电容的负极接地。

10.一种温度探测系统，其特征在于，包括如权利要求1-9所述的一种基于NB-IOT传输的温度探测器，还包括云服务器和终端设备，所述温度探测器与所述云服务器通信连接，所述云服务器与所述终端设备通信连接。