CN211959263U - 一种基于NB-IoT的安防设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于NB‑IoT的安防设备，其包括检测装置、云安防中心和移动终端，检测装置包括数据采集终端，数据采集终端由不同功能的传感器单元组成，数据采集终端包括防盗检测单元、环境监测单元和火灾探测单元三部分；每个数据采集终端均具有一NB‑IoT通信单元，并通过NB‑IoT通信单元与云安防中心通信连接；云安防中心接入公网并通过公网连接各个移动终端。本实用新型实现对监测区域非法入侵、环境和火情等的远程监测。

Description

一种基于NB-IoT的安防设备

技术领域

本实用新型涉及安防设备领域，尤其涉及一种基于NB-IoT的安防设备。

背景技术

传统的安防装置大多采用RS485总线、以太网或GPRS的方式传输报警信号，这些方式的弊端在于，系统的施工难度大、布线困难；GPRS功耗太大需采用有线的供电方式；网络不稳定导致报警不及时；当传感器出现故障时，也无法将设备地址等告警信息上传至管理平台，甚至耽误火情报警导致严重后果。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于NB-IoT的安防设备，实现终端设备、云安防中心、移动终端三者之间的信息交互，从而实现安防设备的远程监测。

本实用新型采用的技术方案是：

一种基于NB-IoT的安防设备，其包括检测装置、云安防中心和移动终端，检测装置包括数据采集终端，数据采集终端由不同功能的传感器单元组成，数据采集终端包括防盗检测单元、环境监测单元和火灾探测单元三部分；每个数据采集终端均具有一NB-IoT通信单元，并通过NB-IoT通信单元与云安防中心通信连接；云安防中心接入公网并通过公网连接各个移动终端。

进一步地，数据采集终端由微控制器、非法入侵检测传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、光照度传感器、NB-IoT通信单元、状态指示灯和电源组成。

进一步地，非法入侵检测传感器采用低功耗热释电红外传感器组成。

进一步地， NB-IoT通信单元及其外围电路包括NB-IoT芯片、SIM卡座、电源电路、串口电平转换电路和复位电路。

进一步地，NB-IoT通信单元与微控制器通信采用UART接口或SPI接口。

进一步地，微控制器通过AT指令实现NB-IoT通信单元工作状态查询以及与云安防中心的数据交互功能。

进一步地，NB-IoT通信单元采用移远科技的BC26模块，BC26模块支持TCP、UDP和COAP协议，其供电电压为2.1V~3.6V；

进一步地，BC26模块提供LWM2M协议的专用指令，微控制器调用LWM2M协议的专用指令实现终端和电信云安防中心的快速连接。

本实用新型采用以上技术方案，数据采集终端由不同功能的传感器组成，依托STM32微控制器将采集的传感器数据和设备运行状态参数传输给NB-IoT通信单元，这些数据经NB-IoT基站传送到Internet 网络，云安防中心服务器通过Internet 网络接收采集的数据，用户可通过NB-IoT网络或Internet 网络或访问云安防中心服务器获取所需的数据。本实用新型实现对监测区域非法入侵、环境和火情等的远程监测。本实用新型具有功耗低、覆盖广、使用寿命长等优点，能够实现全天候、不间断的安防监控，碰到警情会立即将报警信息通过NB网络上传至云安防中心，同时通过移动终端通知管理人员，从而有效提高安防能力和警情应急处理能力。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；

图1为本实用新型一种基于NB-IoT的安防设备的拓扑结构图；

图2 为数据采集终端的传感器组成框图；

图3为数据采集终端的电路设计图；

图4为数据采集终端和云安防中心对接流程图；

图5是所述终端数据采集流程图；

图6 是所述NB-IoT通信单元及外围电路图；

图7是所述NB模块初始化流程图；

图8是NB-IoT通信单元和云安防中心通讯流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

如图1至图8所示，本实用新型公开了一种基于NB-IoT的安防设备，其包括检测装置、云安防中心和移动终端，检测装置包括数据采集终端，数据采集终端由不同功能的传感器单元组成，数据采集终端包括防盗检测单元、环境监测单元和火灾探测单元三部分；每个数据采集终端均具有一NB-IoT通信单元，并通过NB-IoT通信单元与云安防中心通信连接；云安防中心接入公网并通过公网连接各个移动终端。

如图2所示，本实用新型数据采集终端组成框图，数据采集终端包括：微控制器、非法入侵检测传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、光照度传感器、NB-IoT通信单元、状态指示灯和电源等模块。

所述数据采集终端将采集的传感器数据和设备运行状态数据打包后通过UART发送给NB-IoT通信单元，然后上传到云安防中心；并接收从云安防中心下发的命令。

如图3所示，数据采集终端电路设计图，数据采集终端的微控制器采用STM32L151C8T6，该单片机具有48个引脚，64KB的Flash容量，3个UART接口，具备低功耗功能；非法入侵检测传感器采用低功耗热释电红外传感器组成。热释电红外传感器采用SB312模块，该模块的供电范围可以从3-12V，待机功耗<20μA，适合电池供电的场合；

温湿度传感器采用硅集成的数字温湿度传感器SHT30-DIS，其湿度典型精度为±2%，温度典型精度为±0.3°C，供电为2.4~5.5 V；烟雾传感器采用红外型低功耗烟雾传感器，光照度测量采用低成本的光敏电阻实现，系统的电源采用3.6V的一次性锂电池，MCU等外围模块的供电采用3.3V的LDO稳压后提供。

如图4所示，数据采集终端与云安防中心对接流程图。云安防中心对接需要先在电信平台的注册账户，接着登录到云安防中心进行设备对接协议profile的设计，然后在云安防中心添加设备并绑定IMEI码，从而建立起设备与云安防中心之间的连接。

如图5所示，数据采集终端的数据采集流程图，数据采集终端采用电池供电，平时数据采集终端会处于休眠状态，确保系统的低功耗。对于实验室数据的采集，分为紧急中断和定时采集两种。对于入侵告警、火灾告警等紧急情况，采用中断唤醒方式，确保系统响应的实时性；而对于电池电压、温湿度和光照度等实时性要求比较低的数据，采用的是定时采集的方式，并根据传感器数据的正常与否，再确定是否需要向云安防中心发送数据。

如图6所示， NB-IoT通信单元及其外围电路，由NB-IoT芯片、SIM卡座、电源电路、串口电平转换电路和复位电路组成。其中，NB-IoT芯片采用移远科技的BC26模块，BC26模块支持TCP、UDP和COAP协议，其供电电压为2.1V~3.6V，

NB-IoT通信单元与微控制器的通信可以采用UART接口或SPI接口，通过AT指令来实现模组工作状态查询、与IoT平台的数据交互等功能。由于系统采用的是一次性的3.6V锂电池，所以BC26模块的供电采用电池直接供电，为了方便微控制器控制NB-IoT芯片电源的开关，电池通过PMOS管控制后给BC26模块供电。BC26模块的内部供电为1.8V，而微控制器的供电为3.3V，NB-IoT通信单元和微控制器的通讯需要电平转换芯片，系统采用TI公司的低功耗双向电平转换器TXS0102。BC26模块的复位引脚RESET和上电时序控制引脚PWRKEY与MCU连接采用NPN三极管组成的OC门电路。

如图7所示NB-IoT通信单元初始化流程图，由于系统低功耗需要，NB-IoT平时处于关闭状态，只有在需要和云安防中心联系时，才会开启NB模块，所以每次上传数据前都需要先对NB-IoT模块进行初始化操作。

NB-IoT通信单元初始化流程主要包括开启NB-IoT芯片供电，获取SIM卡的IMEI信息，查看入网状态（返回0则表示入网失败，返回1表示入网成功），检查获取到的IP地址是否有效，配置IoT平台地址及port，配置模块IMEI参数用来连接IoT平台（同时模块要添加到平台上），添加object id，配置电信IoT平台的上行通道和下行通道，最终设置以直接推送模式注册到物联网平台。

如图8所示， NB-IoT通信单元和云安防中心通讯流程图，NB的通信机制与传统的WIFI/GPRS不同，其支持的PSM模式允许NB设备长时间处于休眠模式，向NB设备发送数据实际上是先将数据发送到平台，由平台根据设备当前的状态决定是否寻呼设备。

NB-IoT通信单元和云安防中心通讯的具体流程包括配置发送和接收数据流格式，通过指令“AT+QLWUPDATE”更新到IoT平台，发送数据（非应答模式下不需要物联网平台的ACK，应答模式下需要等待物联网平台的ACK），读取平台应答数据，发送注销请求，删除LwM2M连接等。

本实用新型采用以上技术方案，数据采集终端由不同功能的传感器组成，依托STM32微控制器将采集的传感器数据和设备运行状态参数传输给NB-IoT通信单元，这些数据经NB-IoT基站传送到Internet 网络，云安防中心服务器通过Internet 网络接收采集的数据，用户可通过NB-IoT网络或Internet 网络或访问云安防中心服务器获取所需的数据。本实用新型实现对监测区域非法入侵、环境和火情等的远程监测。本实用新型具有功耗低、覆盖广、使用寿命长等优点，能够实现全天候、不间断的安防监控，碰到警情会立即将报警信息通过NB网络上传至云安防中心，同时通过移动终端通知管理人员，从而有效提高安防能力和警情应急处理能力。

此外，在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于NB-IoT的安防设备，其特征在于：其包括检测装置、云安防中心和移动终端，检测装置包括数据采集终端，数据采集终端由不同功能的传感器单元组成，数据采集终端包括防盗检测单元、环境监测单元和火灾探测单元三部分；每个数据采集终端均具有一NB-IoT通信单元，并通过NB-IoT通信单元与云安防中心通信连接；云安防中心接入公网并通过公网连接各个移动终端。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的安防设备，其特征在于：数据采集终端由微控制器、非法入侵检测传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、光照度传感器、NB-IoT通信单元、状态指示灯和电源组成。

3.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT的安防设备，其特征在于：非法入侵检测传感器采用低功耗热释电红外传感器组成。

4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的安防设备，其特征在于：NB-IoT通信单元及其外围电路包括NB-IoT芯片、SIM卡座、电源电路、串口电平转换电路和复位电路。

5.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的安防设备，其特征在于：NB-IoT通信单元与微控制器通信采用UART接口或SPI接口。

6.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT的安防设备，其特征在于：微控制器通过AT指令实现NB-IoT通信单元工作状态查询以及与云安防中心的数据交互功能。

7.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的安防设备，其特征在于：NB-IoT通信单元采用移远科技的BC26模块，BC26模块支持TCP、UDP和COAP协议，BC26模块供电电压为2.1V~3.6V。

8.根据权利要求7所述的一种基于NB-IoT的安防设备，其特征在于：BC26模块提供LWM2M协议的专用指令，微控制器调用LWM2M协议的专用指令实现终端和电信云安防中心的快速连接。

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