CN211744735U - 基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开基于NB‑IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，上壳体和下壳体之间容纳有电路板，电路板上集成有微控制器、电源模块、通讯接口模块、NB‑IoT通信模组和天线模块；电源模块与微控制器建立连接，电源模块用于对通讯接口模块、NB‑IoT通信模组和天线模块进行供电；通讯接口模块与微控制器建立连接，通讯接口模块用于采集外部传感器数据；NB‑IoT通信模组设有NB‑IoT窄带物联网芯片，NB‑IoT通信模组与微控制器建立连接，NB‑IoT通信模组用于基于NB‑IoT技术进行无线数据传输；天线模块与微控制器建立连接，天线模块用于无线数据发射与接收。本实用新型功耗低、覆盖广、成本低和容量大。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置。
背景技术
目前，在智慧农业、智慧工厂等物联网应用场景中，多个传感器及控制器通常通过有线方式统一与一个物联网网关设备连接，物联网网关设备通过有线或3G/4G与物联网云系统进行数据交换。现有技术中的硬件部署和数据传递方式沿用传统的自动化控制的方式进行的，存在以下缺点：
第一、传统数据采集和传输方式需要提前布线，在各种复杂的农业和工业生产环境中布线成本高昂，工期长；另外长时间使用后，线路易损坏，导致数据采集中断；
第二、多个传感器及控制器与一个物联网网关设备连接，如果网关设备出现故障，则所有与之相连的传感器及控制器都将离线，导致功能全部失效；
第三、物联网数据传输的特点是低功耗、不连续、小字节量；而有线或3G/4G的传统通信方式，比较适合声音、图像和大字节量数据的传递，不适合物联网数据的传输。
综上所述，现代物联网的应用，亟需一种新的技术方案能够解决以上问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，采用一体化设计，能够实现自组网，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，区别于传统的3G/4G通信技术，功耗低、覆盖广、成本低和容量大。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，包括上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体之间容纳有电路板，所述电路板上集成有微控制器、电源模块、通讯接口模块、NB-IoT通信模组和天线模块；所述电源模块与所述微控制器建立连接，电源模块用于对通讯接口模块、NB-IoT通信模组和天线模块进行供电；所述通讯接口模块与所述微控制器建立连接，通讯接口模块用于采集外部传感器数据；所述NB-IoT通信模组设有NB-IoT窄带物联网芯片，NB-IoT通信模组与所述微控制器建立连接，NB-IoT通信模组用于基于NB-IoT技术进行无线数据传输；所述天线模块与所述微控制器建立连接，天线模块用于无线数据发射与接收。
作为基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的优选方案，所述上壳体和下壳体之间通过凸起或凹槽结构卡结。
作为基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的优选方案，所述通讯接口模块采用RJ45接口、RS485接口、RS232接口、USB接口或SPI接口。
作为基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的优选方案，所述电源模块配置有锂电池，所述锂电池容纳于上壳体和下壳体之间形成的空间里。
作为基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的优选方案，所述天线模块配置有内置天线，所述内置天线容纳于上壳体和下壳体之间形成的空间里。
作为基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的优选方案，所述内置天线集成在电路板上，内置天线采用型号为AN1603-908M陶瓷内置贴片天线。
作为基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的优选方案，所述NB-IoT窄带物联网芯片采用华为海思Boudica 150。
作为基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的优选方案，所述微控制器采用德州仪器公司的超低功耗微控制器MSP430FR5969。
本实用新型实施例具有如下优点：采用低功耗主控芯片，结合现有的节能嵌入式软件，使传统的传感器、控制器等“哑设备”都能平滑升级为智能设备，不再统一通过物联网网关与物联网云系统交换数据；低功耗的特点，使其使用一块电池能维持工作2～3年；
通过NB-IoT技术进行数据传输，不再需要提前在生产环境中进行布线；由于取消了物联网网关设备环节，整个“云、管、端”系统更加简洁、健壮，大大提高无故障运行时间。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置架构示意图；
其中，1、上壳体；2、下壳体；3、电路板；4、微控制器；5、电源模块；6、通讯接口模块；7、NB-IoT通信模组；8、天线模块；9、锂电池；10、内置天线。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
参见图1和图2，提供一种基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，包括上壳体1和下壳体2，上壳体1和下壳体2之间容纳有电路板3，电路板3上集成有微控制器4、电源模块5、通讯接口模块6、NB-IoT通信模组7和天线模块8；电源模块5与微控制器4建立连接，电源模块5用于对通讯接口模块6、NB-IoT通信模组7和天线模块8进行供电；通讯接口模块6与微控制器4建立连接，通讯接口模块6用于采集外部传感器数据；NB-IoT通信模组7设有NB-IoT窄带物联网芯片，NB-IoT通信模组7与微控制器4建立连接，NB-IoT通信模组7用于基于NB-IoT技术进行无线数据传输；天线模块8与微控制器4建立连接，天线模块8用于无线数据发射与接收。
具体的，本实施例中采用的NB-IoT窄带物联网芯片采用华为海思Boudica 150。Boudica 150芯片是华为物联网芯片的旗舰产品。Boudica150芯片由台湾积体电路制造股份有限公司代工，基于ARM Cortex-M0内核的超低功耗SoC芯片，并搭载了Huawei LiteOS嵌入式物联网操作系统。
具体的，本实施例中微控制器4采用德州仪器公司的超低功耗微控制器4MSP430FR5969。微控制器4带有64KB的超低功耗铁电RAM，休眠模式下电流低至0.4uA；工作电压范围为1.8～3.6V；微控制器4的外围电路由时钟电路、复位电路、电源转化电路组成；系统时钟包括高频时钟与RTC时钟，高频时钟由16MHz产生，RTC时钟由32.768KHz时钟产生；电源转化电路能够将5V的输入电源降压到3.8V。
基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的一个实施例中，上壳体1和下壳体2之间通过凸起或凹槽结构卡结。采用壳体的形式对整个数据采集装置进行封装，便于携带与布置，保证数据采集的稳定性。上壳体1和下壳体2的组接方式不限于凸起或凹槽结构卡结，也可采用螺孔的形式通过螺钉进行封装。
基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的一个实施例中，通讯接口模块6采用RJ45接口、RS485接口、RS232接口、USB接口或SPI接口。电源模块5配置有锂电池9，锂电池9容纳于上壳体1和下壳体2之间形成的空间里。本实施例中，取消物联网网关设备，并且采用内部电源供电，使传统的传感器、控制器等“哑设备”都能平滑升级为智能设备，不再统一通过物联网网关与物联网云系统交换数据；低功耗的特点，单块电池的持续工作时间可达2～3年。
基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置的一个实施例中，天线模块8配置有内置天线10，内置天线10容纳于上壳体1和下壳体2之间形成的空间里。内置天线10集成在电路板3上，内置天线10采用型号为AN1603-908M陶瓷内置贴片天线。AN1603-916M能够应用于物联网络，中心频率为916MHz，峰值增益为0.5dBi，尺寸:16×3.1×1.47mm带宽8MHz，功率3W(Max)，VSWR(驻波比)值为2(Max)，输入阻抗50Ω，采用线性极化，工作温度范围在-40℃至85℃。本技术方案采用低功耗主控芯片，结合现有的节能嵌入式软件，使传统的传感器、控制器等“哑设备”都能平滑升级为智能设备，不再统一通过物联网网关与物联网云系统交换数据；低功耗的特点，使其使用一块电池能维持工作2～3年；通过NB-IoT技术进行数据传输，不再需要提前在生产环境中进行布线；由于取消了物联网网关设备环节，整个“云、管、端”系统更加简洁、健壮，大大提高无故障运行时间。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (8)
1.基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，其特征在于：包括上壳体(1)和下壳体(2)，所述上壳体(1)和下壳体(2)之间容纳有电路板(3)，所述电路板(3)上集成有微控制器(4)、电源模块(5)、通讯接口模块(6)、NB-IoT通信模组(7)和天线模块(8)；所述电源模块(5)与所述微控制器(4)建立连接，电源模块(5)用于对通讯接口模块(6)、NB-IoT通信模组(7)和天线模块(8)进行供电；所述通讯接口模块(6)与所述微控制器(4)建立连接，通讯接口模块(6)用于采集外部传感器数据；所述NB-IoT通信模组(7)设有NB-IoT窄带物联网芯片，NB-IoT通信模组(7)与所述微控制器(4)建立连接，NB-IoT通信模组(7)用于基于NB-IoT技术进行无线数据传输；所述天线模块(8)与所述微控制器(4)建立连接，天线模块(8)用于无线数据发射与接收。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，其特征在于：所述上壳体(1)和下壳体(2)之间通过凸起或凹槽结构卡结。
3.根据权利要求1所述的基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，其特征在于：所述通讯接口模块(6)采用RJ45接口、RS485接口、RS232接口、USB接口或SPI接口。
4.根据权利要求1所述的基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，其特征在于：所述电源模块(5)配置有锂电池(9)，所述锂电池(9)容纳于上壳体(1)和下壳体(2)之间形成的空间里。
5.根据权利要求1所述的基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，其特征在于：所述天线模块(8)配置有内置天线(10)，所述内置天线(10)容纳于上壳体(1)和下壳体(2)之间形成的空间里。
6.根据权利要求5所述的基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，其特征在于：所述内置天线(10)集成在电路板(3)上，内置天线(10)采用型号为AN1603-908M陶瓷内置贴片天线。
7.根据权利要求1所述的基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，其特征在于：所述NB-IoT窄带物联网芯片采用华为海思Boudica 150。
8.根据权利要求1所述的基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置，其特征在于：所述微控制器(4)采用德州仪器公司的超低功耗微控制器(4)MSP430FR5969。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020278601.XU CN211744735U (zh) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | 基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020278601.XU CN211744735U (zh) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | 基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN211744735U true CN211744735U (zh) | 2020-10-23 |
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Family Applications (1)
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| CN202020278601.XU Active CN211744735U (zh) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | 基于NB-IoT技术的工农业生产环境数据采集装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN211744735U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114235022A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-03-25 | 理工亘舒(广东)科技有限公司 | 一种应用场景多样化的传感数据记录仪 |
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2020
- 2020-03-09 CN CN202020278601.XU patent/CN211744735U/zh active Active
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