CN209784841U - 一种基于智能控制技术的温度控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于智能控制技术的温度控制器，包括电源管理模块、温度采集模块、液晶显示模块以及按键模块；其特征在于：还包括微控制器、NB‑IoT通信模块、有线/RF无线通信模块以及数据存储模块；所述微控制器分别与所述NB‑IoT通信模块、有线/RF无线通信模块以及数据存储模块连接。解决了现有温度控制器存在不能远程智能控制供热参数的难题，达到精确控制温度的良好效果，提高了使用舒适性。

Description

一种基于智能控制技术的温度控制器

技术领域

本实用实用新型涉及温度采集控制技术领域，具体涉及一种基于智能控制技术的温度控制器。

背景技术

伴随着城镇化进程的推进和城市供热系统的普及和完善，供热系统正大规模推广和应用。针对居民对供热控制以及工程供热集控的需求，促使用户对智能化控制，工程层面对远程集控系统的要求越来越高。传统的温度控制和数据统计停留在机械层面，时效性较差，数据统计也极为不易，造成供热浪费。GSM/CDMA/GPRS技术是上个世纪90年代面向个人通信开发的技术， GSM/CDMA/GPRS技术在物联网燃气表领域得到了一定程度应用，但当前技术方案下的GSM/CDMA/GPRS物联网燃气表存在成本高、资费贵以及在网功耗较大的缺点。

NB-IoT(窄带蜂窝物联网)聚焦于低功耗广覆盖物联网(IOT)市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。NB-IoT技术相对于WiFi、蓝牙、GSM等无线通讯协议具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗小以及架构优等特点，使得其适合在传感、计量以及检测等领域大规模应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种基于智能控制技术的温度控制器，用于解决现有温度控制器存在不能远程智能控制供热参数的难题。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于智能控制技术的温度控制器，包括电源管理模块、温度采集模块、液晶显示模块以及按键模块。还包括微控制器、NB-IoT通信模块、有线 /RF无线通信模块以及数据存储模块。所述微控制器分别与所述NB-IoT通信模块、有线/RF无线通信模块以及数据存储模块连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型可通过NB-IoT通信技术实现温控数据上传和APP实时操作用户需要的功能，使用户得到实际智能化控温的效果。微控制器采用进口低功耗高速单片机，休眠功耗低至2uA。NB-IoT通信模块的休眠功耗低至8uA。兼容供热设备有线控制和无线控制两种方式，使用方便快捷。系统采用NB- IoT通信技术定时上传数据的方式，很大程度上降低了系统的功耗，具有功耗低、成本低、传输距离远的特点，实现了对温度的智能化控制。

进一步优选为：NB-IoT通信模块包括NB-IoT芯片、SIM卡(即用户身份识别卡、智能卡)以及天线。NB-IoT芯片的第一输入端与微控制器网络连接， NB-IoT芯片的第二输入端与天线通过网络双向连接，NB-IoT芯片的输出端与 SIM卡的输入端网络连接，SIM卡的输出端与微控制器连接。

采用上述技术方案，实现了NB-IoT通信模块与微控制器之间的数据信息传输。

进一步优选为：有线/RF无线通信模块与微控制器通过有线和无线两种方式连接。

采用上述技术方案，控制方式多样化，灵活方便，可根据实际需求将有线/RF无线通信模块与微控制器进行连接，而且无线控制可以省去布线的麻烦。

进一步优选为：NB-IoT通信模块与微控制器之间进行双向定时上传数据。

采用上述技术方案，根据用户设定的时间，实现自动连接网络完成数据上传的功能。

进一步优选为：NB-IoT通信模块与微控制器通过替换使用GPRS和WIFI 进行网络通信。

采用上述技术方案，实现了根据不同的实际需求，各通信模块与微控制器之间能进行数据信息传输。

进一步优选为：电源管理模块的第一输出端与有线/RF无线通信模块电连接，电源管理模块的第二个输出端与NB-IoT通信模块电连接，电源管理模块的第三输出端与微控制器电连接，电源管理模块的第四输出端与按键模块电连接。

采用上述技术方案，实现了电源管理模块为有线/RF无线通信模块、NB- IoT通信模块、微控制器以及按键模块供电的功能。

进一步优选为：电源管理模块以干电池电源、USB电源以及AC-DC外置电源的供电方式。

采用上述技术方案，电源管理模块兼容性好，根据用户实际情况选择供电方式，达到使用方便的效果。

进一步优选为：电源管理模块包括电源模块、电压采集检测模块、系统稳压模块、NB-IoT供电模块以及控制单元电源系统VCC。电池供电模块的输入端与控制单元电源系统VCC的输出端电连接，电池供电模块的输出端与电压采集检测模块的输入端电连接，电压采集检测模块的第一输出端与微控制器电连接。电压采集检测模块的第二输出端与系统稳压模块的输入端电连接，系统稳压模块的输出端与NB-IoT供电模块的输入端电连接，NB-IoT供电模块的输出端与NB-IoT通信模块电连接。

采用上述技术方案，实现电压采集、检测以及供电的功能，具有池欠压时进行自动补偿的功能，最大程度的利用了电池的容量，保证了整个系统的正常运行。

进一步优选为：微控制器是低功耗高速单片机。

采用上述技术方案，低功耗高速单片机性能好，功耗低，休眠是功耗低至2uA，该微控制器具有功耗低、性能稳定以及处理速度快的优势，长时间使用，具有降低能耗节省使用成本的有益效果。

附图说明

图1是温度控制器的整体模块示意图，示意出了各模块之间的连接关系；

图2是电源管理模块的示意图，示意出了电源管理模块中各模块之间的连接关系；

图3是NB-IoT通信模块的示意图，示意出了NB-IoT通信模块中各模块之间的连接关系；

图4是有线/RF无线通信模块的示意图，示意出了有线/RF无线通信模块与微控制器之间的连接关系；

图5是NB-IoT通信模块定时上传数据的流程示意图，示意出了定时上传数据的具体过程；

图6是干电池供电模块与控制单元电源系统VCC的连接示意图，示意出了二者之间的连接方式；

图7是USB电源模块与控制单元电源系统VCC的连接示意图，示意出了二者之间的连接方式；

图8是AC-DC外置电源与控制单元电源系统VCC的连接示意图，示意出了二者之间的连接方式；

图1-图8中：1-微控制器；2-电源管理模块；20-电池供电模块；21-电压采集检测模块；22-系统稳压模块；23-NB-IoT供电模块；24-控制单元电源系统VCC；25-DC-DC电源管理芯片；26-LDO稳压模块；2A-干电池电源模块； 2B-USB电源模块；2C-AC-DC外置电源；3-NB-IoT通信模块；30-NB-IoT芯片； 31-SIM卡；34-有线/RF无线通信模块；5-液晶显示模块；6-数据存储模块； 7-温度采样模块；8-按键模块。

具体实施方式

以下结合附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7以及图8对本实用新型作进一步详细说明。

一种基于智能控制技术的温度控制器，用于解决现有温度控制器存在的不能远程智能控制供热参数的难题。

如图1所示，包括微控制器1、电源管理模块2、NB-Iot通信模块3、有线/RF无线通信模块4、液晶显示模块5、数据存储模块6、温度采集模块7 以及按键模块8。微控制器1与电源管理模块2电连接，微控制器1与NB- IoT通信模块3通过UART(即通用异步收发传输器)串行总线连接，微控制器1与有线/RF无线通信模块4网络连接，微控制器1与液晶显示模块5连接，微控制器1与按键模块8数据连接，微控制器1与温度采样模块7连接，微控制器1与数据存储模块6通过I2C(即双向二线同步串行总线)串行总线连接。电源管理模块2分别为微控制器1、NB-IoT通信模块3、有线/RF无线通信模块4以及按键模块8供电。设备供电后，微控制器1首先从数据存储模块6中读取设备运行的参数和用户设置的参数。微控制器1控制温度采样模块7采集当前的温度数据，温度采样模块7将采集到的温度数据传输给微控制器1，微控制器1驱动液晶显示模块5工作，并通过液晶显示模块5将采集的温度数据显示出来，同时微控制器1将温度采样模块7传输的温度数据与用户设置的温度数据进行对比，微控制器1控制有线/RF无线通信模块执行启动或停止外界的加热设备。用户手动操作按键模块8，完成参数设置与加热设备启停操作。NB-IoT通信模块3的功能是连接到网络，用户可以使用手机APP远程对NB-IoT通信模块3发送命令信息传输给微控制器1，指示微控制器1完成对应的操作，微控制器1控制NB-IoT模块定时将设备的实时温度、参数等信息上传至网络，供用户查看，从而实现远程控制供热参数的目的。

如图2所示，电源管理模块2包括电池供电模块20、电压采集检测模块 21、系统稳压模块22、NB-IoT供电模块23以及控制单元电源系统VCC24。电池供电模块20的输入端与控制单元电源系统VCC24的输出端电连接，电池供电模块20的输出端与电压采集检测模块21的输入端电连接，电压采集检测模块21的第一输出端与微控制器1电连接，为微控制器1提供电源。电压采集检测模块21的第二输出端与系统稳压模块22的输入端电连接，系统稳压模块22的输出端与NB-IoT供电模块23的输入端电连接，NB-IoT供电模块 23的输出端与NB-IoT通信模块3电连接，为NB-IoT通信模块3提供电源。

如图3所示，NB-IoT通信模块3包括NB-IoT芯片30、SIM卡31以及天线32。NB-IoT芯片30的第一输入端与微控制器1网络连接，接收微控制器 1传输的数据。NB-IoT芯片30的第二输入端与天线32通过网络双向连接，接收天线32反馈的数据。NB-IoT芯片30的输出端与SIM卡31的输入端网络连接，向SIM卡31传输数据。SIM卡31的输出端与微控制器1连接，向微控制器1传输数据。

如图1和图4所示，有线/RF无线通信模块4与微控制器1之间进行双向通信，其通信方式分为有线和无线两种范式。其中有线方式是通过继电器控制方式连接，继电器控制方式为现有控制技术，无线方式是通过SPI总线连接。

如图5所示，设备上电后，NB-IoT通信模块3搜索附近的基站并自动连接到公共网络。NB-IoT通信模块3获取参数取得数据上传方式，数据上传分为两种方式：定时上传和间隔上传。定时上传：微控制器1根据用户设定的时间(如每天的某个固定时间点)，微控制器1将时间信息传输给NB-IoT通信模块3，NB-IoT通信模块3收到时间书数据后判断是否到时间，如果到时间，NB-IoT通信模块3自动连接网络，完成数据上传。间隔上传：微控制器 1根据用户设定的间隔时间(如1小时、1天以及1周等)，将设定的间隔时间数据传输给NB-IoT通信模块3，NB-IoT通信模块3收到时间数据后判断是否到时间，如果到时间，NB-IoT通信模块3自动连接网络，完成数据上传。

如图6、图7以及图8所示，电源管理模块2可采用干电池电源2A、USB 电源2B以及AC-DC外置电源2C三种供电方式。参照图6，包括干电池电源 2A、DC-DC电源管理芯片25以及控制单元电源系统VCC，干电池电源2A的输出端与DC-DC电源管理芯片25的输入端电连接，DC-DC电源管理芯片25的输出端与控制单元电源系统VCC24电连接，为系统供电。参照图7，包括干 USB电源2B、LDO稳压模块26以及控制单元电源系统VCC24，USB电源2B的输出端与LDO稳压模块26的输入端电连接，LDO稳压模块26的输出端与控制单元电源系统VCC24电连接，为系统供电。参照图8，包括AC-DC外置电源 2C、LDO稳压模块26以及控制单元电源系统VCC24，AC-DC外置电源2C的输出端与LDO稳压模块26的输入端电连接，LDO稳压模块26的输出端与控制单元电源系统VCC24电连接，为系统供电。

实施例：本实用新型工作时，微控制器1根据系统实时运行的温度参数控制按键模块8、温度采样模块7、NB-IoT通信模块3、数据存储模块6、有线/无线RF通信模块4、液晶显示模块5对数据信息进行处理。在运行过程中，NB-IoT通信模块3平时处于休眠状态，休眠是的功耗是8uA。微控制器 1根据预设的定时上传时间和周期，控制NB-IoT通信模块3开启并上传实时温度数据信息。系统供电后，NB-IoT通信模块3开启联网模式先连接到网络服务器。网络服务器连接后，该实用新型通过网页或手机APP进行操控，可以接收并处理来自于系统下发的运行参数设置、查询等命令，完成远程命令的响应。设定温度参数：手动操作按键使按键模块8动作触发信号，微控制器1在检测到按键模块8触发信号时，控制其他各模块完成各自的功能。液晶显示模块5根据微控制器1检测到按键模块8的触发信号，显示实时控制的温度数据。长时按键下调键(按键时间大于3s)时，微控制器1实时启动 NB-IoT通信模块3并上传数据，数据上传成功后，微控制器1控制NB-IoT模块继续工作一段时间，完成与上位机之间的远程控制数据交互。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的保护范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种基于智能控制技术的温度控制器，包括电源管理模块(2)、温度采集模块(7)、液晶显示模块(5)以及按键模块(8)；其特征在于：还包括微控制器(1)、NB-IoT通信模块(3)、有线/RF无线通信模块(4)以及数据存储模块(6)；所述微控制器(1)分别与所述NB-IoT通信模块(3)、有线/RF无线通信模块(4)以及数据存储模块(6)连接。

2.根据权利要求1所述基于智能控制技术的温度控制器，其特征在于：所述NB-IoT通信模块(3)包括NB-IoT芯片(30)、SIM卡(31)以及天线(32)；所述NB-IoT芯片(30)的第一输入端与所述微控制器(1)网络连接，所述NB-IoT芯片(30)的第二输入端与所述天线(32)通过网络双向连接，所述NB-IoT芯片(30)的输出端与所述SIM卡(31)的输入端网络连接，所述SIM卡(31)的输出端与所述微控制器(1)连接。

3.根据权利要求1所述基于智能控制技术的温度控制器，其特征在于：所述有线/RF无线通信模块(4)与所述微控制器(1)通过有线和无线两种方式连接。

4.根据权利要求1所述基于智能控制技术的温度控制器，其特征在于：所述NB-IoT通信模块(3)与所述微控制器(1)进行双向定时上传数据。

5.根据权利要求1所述基于智能控制技术的温度控制器，其特征在于：所述NB-IoT通信模块(3)与所述微控制器(1)通过替换使用GPRS和WIFI进行网络通信。

6.根据权利要求1所述基于智能控制技术的温度控制器，其特征在于：所述电源管理模块(2)的第一输出端与所述有线/RF无线通信模块(4)电连接；所述电源管理模块(2)的第二个输出端与所述NB-IoT通信模块(3)电连接；所述电源管理模块(2)的第三输出端与所述微控制器(1)电连接；所述电源管理模块(2)的第四输出端与所述按键模块(8)电连接。

7.根据权利要求1所述基于智能控制技术的温度控制器，其特征在于：所述电源管理模块(2)以干电池电源(2A)、USB电源(2B)以及AC-DC外置电源(2C)三种形式提供电源。

8.根据权利要求1所述基于智能控制技术的温度控制器，其特征在于：所述电源管理模块(2)包括电池供电模块(20)、电压采集检测模块(21)、系统稳压模块(22)、NB-IoT供电模块(23)以及控制单元电源系统VCC(24)；所述电池供电模块(20)的输入端与所述控制单元电源系统VCC(24)的输出端电连接，所述电池供电模块(20)的输出端与所述电压采集检测模块(21)的输入端电连接，所述电压采集检测模块(21)的第一输出端与所述微控制器(1)电连接；所述电压采集检测模块(21)的第二输出端与所述系统稳压模块(22)的输入端电连接，所述系统稳压模块(22)的输出端与所述NB-IoT供电模块(23)的输入端电连接，所述NB-IoT供电模块(23)的输出端与所述NB-IoT通信模块(3)电连接。

9.根据权利要求1所述基于智能控制技术的温度控制器，其特征在于：所述微控制器(1)是低功耗高速单片机。