CN211531337U - 一种基于NB-IoT+BLE的智能工卡 - Google Patents
一种基于NB-IoT+BLE的智能工卡 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于NB‑IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，包括带有蓝牙功能的MCU主控芯片、与外界进行数据传输的NB‑IoT模块、用于获取工卡定位数据的GPS+北斗双模定位模块、用于检测工卡位移的惯性测量传感器、用于对工卡进行供电的供电模块、用于进行数据信息播报的语音播报模块、用于进行信号指示的LED指示模块、用于进行工卡掉电复位的复位按键及若干功能按键；本实用新型技术方案实现实现智能工卡的多功能使用，降低功耗，实现远距离传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及工卡领域，特别涉及一种基于LoRa+BLE的定位工卡。
背景技术
近些年，由于管理不科学、不完善等诸多原因，港口、货场、工地、化工等区域极易发生重大安全生产事故，为了实现厂区的安全、智慧管理，加强对工作或来访人员管控，减少甚至杜绝重大事故发生，在危险事故中提升脱险或者救援的效率，智能工卡孕育而生，而现有物联网技术大多受距离和功耗限制，导致智能工卡的实用性和普及率都比较低。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种基于NB-IoT+BLE的智能工卡，旨在实现智能工卡的多功能使用，降低功耗，实现远距离传输。
为实现上述目的，本实用新型提出的一种基于NB-IoT+BLE的智能工卡，包括带有蓝牙功能的MCU主控芯片、与外界进行数据传输的NB-IoT模块、用于获取工卡定位数据的GPS+北斗双模定位模块、用于检测工卡位移的惯性测量传感器、用于对工卡进行供电的供电模块、用于进行数据信息播报的语音播报模块、用于进行信号指示的LED指示模块、用于进行工卡掉电复位的复位按键及若干功能按键；所述MCU主控芯片包括外围晶体谐振器；所述 NB-IoT模块内置有FPC天线，所述GPS+北斗双模定位模块内置有陶瓷天线，所述MCU主控芯片的定位数据接收端与所述GPS+北斗双模定位模块连接，所述MCU主控芯片的定位数据发送端与所述NB-IoT模块连接；所述惯性测量传感器的位移信息发送端与所述MCU主控芯片的位移信息接收端连接；所述供电模块与所述MCU主控芯片连接，且所述供电模块包括一充电管理芯片，与所述充电管理芯片连接的充电口和电池；所述语音播报模块的语音数据接收端与所述MCU主控芯片的语音数据发送端连接；所述LED指示模块包括若干与所述MCU主控芯片连接的LED灯，所述LED灯的指示信号接收端均与所述MCU主控芯片的指示信号发送端连接；所述复位按键和若干所述功能按键均的信号发送端均与所述MCU主控芯片的信号接收端连接。
优选地，所述MCU主控芯片设置为型号为NRF52832的MCU芯片，所述MCU主控芯片设有板载微带天线，所述外围晶体谐振器包括32.768K RTC 时钟和32M蓝牙射频参考时钟。
优选地，所述NB-IoT模块通过一电平转换电路与所述MCU主控芯片的 UART串口连接，且所述NB-IoT模块的FPC天线与外部基站进行通讯。
优选地，所述GPS+北斗双模定位模块和所述惯性测量传感器均通过I2C 接口与所述MCU主控芯片连接。
优选地，所述充电管理芯片设置为型号TP4056的电源管理IC，用于对电池进行充电管理，且所述电源管理IC通过IO接口与所述MCU主控芯片连接。
优选地，所述语音播报模块包括一型号为WT588H-16S的语音芯片，所述语音芯片通过IO接口与所述MCU主控芯片连接，所述语音芯片的语音数据通过一功放放大后，经一喇叭进行播报；所述语音播报模块还包括一用于进行语音数据存储的flash存储模块，所述flash存储模块通过SPI接口与所述语音芯片连接。
优选地，所述功能按键的数量设置为三个，且所述功能按键通过IO接口与所述MCU主控芯片连接。
优选地，所述LED灯通过IO接口与所述MCU主控芯片连接，且所述 LED灯包括六颗按键指示灯和一颗三色指示灯，任一所述功能按键对应两颗按键指示灯。
优选地，还包括一用于提醒使用者的振动马达，所述振动马达通过IO接口与所述MCU主控芯片连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用窄带物联网技术，使智能工卡具有连接稳定、成本低、架构优化出色的优点。可精准安全定位(支持室内、外定位)，支持GPS、北斗双模室外定位，定位精度室外达10米；支持蓝牙4.0室内定位，定位精度室内达3～5米。功耗低，续航时间长，还可以通过振动马达和语音播报提示用户相关信息并报警。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型智能工卡工作原理图；
图2为本实用新型MCU主控芯片的电路原理图；
图3为本实用新型NB-IoT模块的电路原理图；
图4为本实用新型GPS+北斗双模定位模块的电路原理图；
图5为本实用新型惯性测量传感器的电路原理图；
图6为本实用新型供电模块的电路原理图；
图7为本实用新型语音播报模块的电路原理图；
图8为本实用新型LED指示模块的电路原理图；
图9为本实用新型振动马达的电路原理图；
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本实施例提出的一种基于NB-IoT+BLE的智能工卡，参考图1，包括带有蓝牙功能的MCU主控芯片1、与外界进行数据传输的NB-IoT模块2、用于获取工卡定位数据的GPS+北斗双模定位模块3、用于检测工卡位移的惯性测量传感器4、用于对工卡进行供电的供电模块5、用于进行数据信息播报的语音播报模块6、用于进行信号指示的LED指示模块7、用于进行工卡掉电复位的复位按键8及若干功能按键9；所述MCU主控芯片1包括外围晶体谐振器；所述NB-IoT模块2内置有FPC天线，所述GPS+北斗双模定位模块3内置有陶瓷天线，所述MCU主控芯片1的定位数据接收端与所述GPS+北斗双模定位模块3连接，所述MCU主控芯片1的定位数据发送端与所述NB-IoT 模块2连接；所述惯性测量传感器4的位移信息发送端与所述MCU主控芯片 1的位移信息接收端连接；所述供电模块5与所述MCU主控芯片1连接，且所述供电模块5包括一充电管理芯片，与所述充电管理芯片连接的充电口和电池；所述语音播报模块6的语音数据接收端与所述MCU主控芯片1的语音数据发送端连接；所述LED指示模块7包括若干与所述MCU主控芯片1连接的LED灯，所述LED灯的指示信号接收端均与所述MCU主控芯片1的指示信号发送端连接；所述复位按键8和若干所述功能按键9均的信号发送端均与所述MCU主控芯片1的信号接收端连接。
进一步地，参考图2，所述MCU主控芯片1设置为现有技术中NORDIC 公司生产的带蓝牙的NRF52832的MCU芯片，由两个时钟电路提供时序，分别为32.768KHZ和32MHZ，其中32.768KHZ为MCU主控芯片1的主时钟，它为软件代码运行提供准确的时序，32MHZ为蓝牙数据发送和接收时提供载波调制和解调的时钟频率，数据通过调制和解调后由板载微带天线广播和接收。主控芯片通过软件逻辑来控制各个模块实现不同的功能。
进一步地，参考图3，所述NB-IoT模块2通过一电平转换电路与所述 MCU主控芯片1的UART串口连接，且所述NB-IoT模块2的FPC天线与外部基站进行通讯。当MCU主控芯片1需要上传数据到运营商平台时，MCU 主控芯片1通过UART串口下达对应指令并打包数据经由电平转换电路转换后直接和NB-IoT模块2进行交互通信，然后NB-IoT模块2再将数据调制后通过FPC天线发送给外部基站最后传至运营商平台，同样运营商平台也可以通过此路径下达指令修改主控发送数据的类型和频次。
进一步地，参考图4和图5，所述GPS+北斗双模定位模块3和所述惯性测量传感器4均通过I2C接口与所述MCU主控芯片1连接。当MCU主控芯片1需要接收定位信息时，MCU主控芯片1首先会通过IO接口将3.3VLDO PAM3101DAB330使能，为GPS+北斗双模定位模块3供电，然后通过I2C接口读取GPS+北斗双模定位模块3接收到的定位信息。而在工卡进入待机状态后，如果工卡移动了，那么惯性测量传感器4就会通过I2C总线将加速度信息发送至MCU主控芯片1，然后MCU主控芯片1通过NB-IoT模块2开始向运营商平台发送定位信息。
进一步地，参考图6，所述充电管理芯片设置为型号TP4056的电源管理 IC，用于对电池进行充电管理，且所述电源管理IC通过IO接口与所述MCU 主控芯片1连接。所述充电口设置为一USB接口，当USB接口连接充电器后，电源管理IC会检测并开始充电，然后通过IO接口发送信息至主控芯片现在是处于充电状态或充满状态。由于电池电压高于大多数模块供电电压且不稳定，因而加入了现有技术中常用的电压调整电路来给各个模块提供所需电源且MCU主控芯片1可以通过IO接口来控制电压调整电路给特定模块供电。
进一步地，参考图7，所述语音播报模块6包括一型号为WT588H-16S 的语音芯片，所述语音芯片通过IO接口与所述MCU主控芯片1连接，所述语音芯片的语音数据通过一功放放大后，经一喇叭进行播报；所述语音播报模块6还包括一用于进行语音数据存储的flash存储模块，所述flash存储模块通过SPI接口与所述语音芯片连接。
进一步地，所述功能按键9的数量设置为三个，且所述功能按键9通过 IO接口与所述MCU主控芯片1连接。所述功能按键9可以根据实际功能需要，设置用于控制语音播报开关的按键、用于开关机的按键、用于进行一键上报位置信息的按键，通过MCU主控芯片1设置软件程序控制对应的功能按键9，即可实现上述功能，此为本领域常规技术手段，在此不再进行赘述。
进一步地，参考图8，所述LED灯通过IO接口与所述MCU主控芯片1 连接，且所述LED灯包括六颗按键指示灯和一颗三色指示灯。任一所述功能按键9对应两颗按键指示灯，当按下其中一功能按键9时，对应的两颗案件指示灯进行闪烁。三色指示灯设置为红、绿、蓝三种颜色，红色对应电源状态的指示，绿色对应搜星和定位状态的指示，蓝色对应NB-IoT入网和数据传输状态的指示，通过MCU主控芯片1设置软件程序控制对应的LED灯，即可实现上述功能，此为本领域常规技术手段，在此不再进行赘述。
进一步地，参考图9，还包括一用于提醒使用者的振动马达10，所述振动马达10通过IO接口与所述MCU主控芯片1连接。当工卡开解或发送定位数据进行求救时，MCU主控芯片1控制供电模块5为振动马达10进行振动，从而提醒使用者。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于NB-IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，包括带有蓝牙功能的MCU主控芯片、与外界进行数据传输的NB-IoT模块、用于获取工卡定位数据的GPS+北斗双模定位模块、用于检测工卡位移的惯性测量传感器、用于对工卡进行供电的供电模块、用于进行数据信息播报的语音播报模块、用于进行信号指示的LED指示模块、用于进行工卡掉电复位的复位按键及若干功能按键；所述MCU主控芯片包括外围晶体谐振器；所述NB-IoT模块内置有FPC天线，所述GPS+北斗双模定位模块内置有陶瓷天线，所述MCU主控芯片的定位数据接收端与所述GPS+北斗双模定位模块连接，所述MCU主控芯片的定位数据发送端与所述NB-IoT模块连接；所述惯性测量传感器的位移信息发送端与所述MCU主控芯片的位移信息接收端连接；所述供电模块与所述MCU主控芯片连接，且所述供电模块包括一充电管理芯片，与所述充电管理芯片连接的充电口和电池；所述语音播报模块的语音数据接收端与所述MCU主控芯片的语音数据发送端连接；所述LED指示模块包括若干与所述MCU主控芯片连接的LED灯，所述LED灯的指示信号接收端均与所述MCU主控芯片的指示信号发送端连接；所述复位按键和若干所述功能按键均的信号发送端均与所述MCU主控芯片的信号接收端连接。
2.如权利要求1所述的基于NB-IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，所述MCU主控芯片设置为型号为NRF52832的MCU芯片，所述MCU主控芯片设有板载微带天线，所述外围晶体谐振器包括32.768K RTC时钟和32M蓝牙射频参考时钟。
3.如权利要求2所述的基于NB-IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，所述NB-IoT模块通过一电平转换电路与所述MCU主控芯片的UART串口连接，且所述NB-IoT模块的FPC天线与外部基站进行通讯。
4.如权利要求1所述的基于NB-IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，所述GPS+北斗双模定位模块和所述惯性测量传感器均通过I2C接口与所述MCU主控芯片连接。
5.如权利要求1所述的基于NB-IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，所述充电管理芯片设置为型号TP4056的电源管理IC，用于对电池进行充电管理，且所述电源管理IC通过IO接口与所述MCU主控芯片连接。
6.如权利要求1所述的基于NB-IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，所述语音播报模块包括一型号为WT588H-16S的语音芯片，所述语音芯片通过IO接口与所述MCU主控芯片连接，所述语音芯片的语音数据通过一功放放大后，经一喇叭进行播报；所述语音播报模块还包括一用于进行语音数据存储的flash存储模块，所述flash存储模块通过SPI接口与所述语音芯片连接。
7.如权利要求1所述的基于NB-IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，所述功能按键的数量设置为三个，且所述功能按键通过IO接口与所述MCU主控芯片连接。
8.如权利要求7所述的基于NB-IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，所述LED灯通过IO接口与所述MCU主控芯片连接，且所述LED灯包括六颗按键指示灯和一颗三色指示灯，任一所述功能按键对应两颗按键指示灯。
9.如权利要求1～8任一所述的基于NB-IoT+BLE的智能工卡，其特征在于，还包括一用于提醒使用者的振动马达，所述振动马达通过IO接口与所述MCU主控芯片连接。
Priority Applications (1)
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| CN202020564295.6U CN211531337U (zh) | 2020-04-15 | 2020-04-15 | 一种基于NB-IoT+BLE的智能工卡 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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