CN212064255U - 一种5g医疗物联网智能网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种5G医疗物联网智能网关，包括：主控模块、LoRa无线通信模块、蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块、5G通信模块、供电模块；所述的主控模块通过串口UART 1控制LoRa通信模块工作，通过串口UART 2控制蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块工作，通过USB控制5G通信模块工作；所述的供电模块分别为主控模块、LoRa无线通信模块、蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块、5G通信模块供电。本实用新型使用时，无需铺设有线网络，加上5G数据传输具有高速率、低时延的特点，能够满足医院物联网海量数据实时传输；本实用新型具备窄带业务的接入，同时又具备上行接入5G功能，可实现5G技术在医院场景下的各种应用，将极大拓展5G在医院专网环境下的落地能力。

Description

一种5G医疗物联网智能网关

技术领域

本实用新型涉及物联网应用领域，尤其涉及一种5G医疗物联网智能网关。

背景技术

医疗物联网应用在感知层主要包括体征采集、设备状态采集、行为采集、位置信息采集等，所有这些采集数据需要一张统一的物联网网络和通信协议进行承载和通信。物联网业务普遍具有海量并发、低功耗、远距离的需求，目前主流的医疗应用窄带低功耗通信协议有：LoRa/蓝牙/NB-IoT/RFID等，鉴于数据的保密和通信的安全，医院物联网网络往往以局域网专网的形式存在。在5G网络未大量普及覆盖前，医院物联网对于海量的LoRa/蓝牙/NB-IoT/RFID等数据的传输，以IP有线网传输为主。医院现有的物联网网关，一般以IP有线网进行LoRa/蓝牙/NB-IoT/RFID等数据的传输，使用此类网关进行医院物联网建设，安装部署时，需要铺设有线网络。而市场上支持3G/4G的物联网网关，对于传输LoRa/蓝牙/NB-IoT/RFID等海量数据时，会有时延、实时性差的弱点。因此，设计一种5G医疗物联网智能网关是十分有必要的。

实用新型内容

本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于提供一种5G医疗物联网智能网关，本实用新型使用时，无需铺设有线网络，加上5G数据传输具有高速率、低时延的特点，能够满足医院物联网海量数据实时传输；本实用新型具备窄带业务的接入，同时又具备上行接入5G功能，通过与物联网医院管理平台的组网工作，实现5G技术在医院场景下的各种应用，将极大拓展5G在医院专网环境下的落地能力。

本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的：一种5G医疗物联网智能网关，包括：主控模块、LoRa无线通信模块、蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块、5G通信模块、供电模块；所述的主控模块通过串口UART 1控制LoRa通信模块工作，通过串口UART 2控制蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块工作，通过USB控制5G通信模块工作；所述的供电模块分别为主控模块、LoRa无线通信模块、蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块、5G通信模块供电。

作为优选，所述的主控模块包括高通Qualcomm QCA9531芯片、QCA9531芯片外围滤波电容电路、32MHz晶体振荡器以及存储器Nor Flash；所述的高通Qualcomm QCA9531芯片通过QCA9531芯片外围滤波电容电路与供电电路相连；所述的32MHz晶体振荡器与高通Qualcomm QCA9531芯片的晶振输入端直接相连；所述的高通Qualcomm QCA9531芯片通过SPI口与存储器Nor Flash相连，其中，存储器Nor Flash的大小为128Mb。

作为优选，所述的QCA9531芯片外围滤波电容电路为由两颗10uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的3.3V滤波电路。

作为优选，所述的LoRa无线通信模块包括Semteck SX 1278芯片、SX1278芯片外围滤波电容电路、32MHz晶体振荡器、LoRa外置天线匹配电路以及外置天线；所述的SemteckSX 1278芯片通过SX1278芯片外围滤波电容电路与供电电路相连；所述的32MHz晶体振荡器与Semteck SX 1278芯片的晶振输入端管脚直接相连；所述的Semteck SX 1278芯片的射频管脚与LoRa外置天线匹配电路连接；所述的外置天线与LoRa外置天线匹配电路相连；其中LoRa外置天线匹配电路为π型电路，由一个电感和两个电容组成。

作为优选，所述的SX1278芯片外围滤波电容电路为由两颗10uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的3.3V滤波电路。

作为优选，所述的蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块包括Nordic nRF52832芯片、nRF52832芯片外围滤波电容电路、32MHz晶体振荡器、蓝牙天线匹配电路、蓝牙贴片天线、125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路以及125KHz射频识别RFID外置天线；所述的NordicnRF52832芯片通过nRF52832芯片外围滤波电容电路与供电电路相连；所述的32MHz晶体振荡器直接连接在Nordic nRF52832芯片的晶振输入端管脚；所述的Nordic nRF52832芯片的蓝牙管脚与蓝牙天线匹配电路相连，其中，蓝牙天线匹配电路为π型电路，由一个电感和两个电容组成；蓝牙天线匹配电路与蓝牙贴片天线相连；所述的Nordic nRF52832芯片与125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路相连；所述的125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路与125KHz射频识别RFID外置天线相连；其中，125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路为π型电路，由一个电感和两个电容组成。

作为优选，所述的nRF52832芯片外围滤波电容电路为由两颗10uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的3.3V滤波电路。

作为优选，所述的5G通信模块包括华为工业模块MH5000-31、华为工业模块MH5000-31外围滤波电容电路、Nano SIM卡座、四路5G天线匹配电路以及4个5G外置天线；所述的华为工业模块MH5000-31通过华为工业模块MH5000-31外围滤波电容电路与供电电路相连；华为MH5000-31模块的SIM卡接口输出直接与Nano SIM卡座相连，Nano SIM卡卡座用于插入运营商开通的Nano SIM卡；华为工业模块MH5000-31带有有四路天线输出端口，每路天线输出端口与一路5G天线匹配电路相连；四路5G天线匹配电路分别与4个5G外置天线相连。

作为优选，所述的华为工业模块MH5000-31外围滤波电容电路为由两颗22uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的4V滤波电路。

作为优选，所述的供电模块采用直流DC 12V/2A输入及网口POE供电模块，其中直流DC 12V/2A或POE供电输入经过DC-DC转换器降压处理，产生一路5V、一路4V以及三路3.3V电源，其中，4V电源给5G通信模块供电，一路3.3V电源给LoRa无线通信模块供电，一路3.3V电源给主控模块供电，一路3.3V电源给蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块的NordicnRF52832芯片供电，一路5V电源给蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块的125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路供电。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型使用时，无需铺设有线网络，加上5G数据传输具有高速率、低时延的特点，能够满足医院物联网海量数据实时传输；本实用新型具备窄带业务的接入，同时又具备上行接入5G功能，通过与物联网医院管理平台的组网工作，实现5G技术在医院场景下的各种应用，将极大拓展5G在医院专网环境下的落地能力。

附图说明

图1是本实用新型的结构框架示意图；

图2是本实用新型的主控模块框架示意图；

图3是本实用新型的LoRa无线通信模块框架示意图；

图4是本实用新型的蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块框架示意图；图5是本实用新型的5G通信模块框架示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此：

实施例：如图1所示，一种5G医疗物联网智能网关由主控模块、LoRa无线通信模块、蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块、5G通信模块、供电模块组成。供电模块采用直流DC 12V/2A输入及网口POE供电模块，其中直流DC 12V/2A或POE供电输入经过DC-DC转换器降压处理，产生一路5V、一路4V以及三路3.3V电源，其中，4V电源给5G通信模块供电，一路3.3V电源给LoRa无线通信模块供电，一路3.3V电源给主控模块供电，一路3.3V电源给蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块的Nordic nRF52832芯片供电，一路5V电源给蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块的125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路供电。

如图2所示，主控模块通过串口UART 1控制LoRa通信模块工作，通过串口UART 2控制蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块工作，通过USB控制5G通信模块工作。主控模块包括高通Qualcomm QCA9531芯片、QCA9531芯片外围滤波电容电路、一个32MHz晶体振荡器以及一个存储器Nor Flash；高通Qualcomm QCA9531芯片通过QCA9531芯片外围滤波电容电路与供电电路相连；32MHz晶体振荡器与高通Qualcomm QCA9531芯片的晶振输入端直接相连；高通Qualcomm QCA9531芯片通过SPI口与存储器Nor Flash相连，其中，存储器Nor Flash的大小为128Mb。QCA9531芯片外围滤波电容电路为由两颗10uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的3.3V滤波电路。主控模块所含高通Qualcomm QCA9531主控芯片负责对接收到的所有BLE/射频识别RFID/LoRa/LoRaWAN数据进行统一调度，经USB接口由5G无线传输串行传输至后台服务器。

如图3所示，LoRa无线通信模块包括Semteck SX 1278芯片、SX1278芯片外围滤波电容电路、一个32MHz晶体振荡器、一路LoRa外置天线匹配电路以一个及外置天线。SemteckSX 1278芯片通过SX1278芯片外围滤波电容电路与供电电路相连。32MHz晶体振荡器与Semteck SX 1278芯片的晶振输入端管脚直接相连；Semteck SX 1278芯片的射频管脚与LoRa外置天线匹配电路连接；外置天线与LoRa外置天线匹配电路相连；其中LoRa外置天线匹配电路为π型电路，由一个电感和两个电容组成。SX1278芯片外围滤波电容电路为由两颗10uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的3.3V滤波电路。LoRa无线通信模块支持433MHz以及470MHz频段，支持LoRa以及LoRaWAN协议，此模块实现接收支持LoRa以及LoRaWAN协议的感知终端数据，并经USB接口由5G通信模块传输至后台服务器。

如图4所示，蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块包括Nordic nRF52832芯片、nRF52832芯片外围滤波电容电路、一个32MHz晶体振荡器、一路蓝牙天线匹配电路、一个蓝牙贴片天线、一路125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路以及一个125KHz射频识别RFID外置天线。Nordic nRF52832芯片通过nRF52832芯片外围滤波电容电路与供电电路相连；32MHz晶体振荡器直接连接在Nordic nRF52832芯片的晶振输入端管脚；Nordic nRF52832芯片的蓝牙管脚与蓝牙天线匹配电路相连，其中，蓝牙天线匹配电路为π型电路，由一个电感和两个电容组成；蓝牙天线匹配电路与蓝牙贴片天线相连；Nordic nRF52832芯片与125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路相连；125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路与125KHz射频识别RFID外置天线相连；其中，125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路为π型电路，由一个电感和两个电容组成。nRF52832芯片外围滤波电容电路为由两颗10uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的3.3V滤波电路。本模块支持蓝牙BLE4.0，RFID工作频率125KHz；此模块电路接收来自支持蓝牙BLE4.0协议以及RFID的感知终端的信息数据，经USB接口由5G通信模块传输至后台服务器。

如图5所示，5G通信模块包括华为工业模块MH5000-31、华为工业模块MH5000-31外围滤波电容电路、Nano SIM卡座、四路5G天线匹配电路以及4个5G外置天线；华为工业模块MH5000-31通过华为工业模块MH5000-31外围滤波电容电路与供电电路相连；华为MH5000-31模块的SIM卡接口输出直接与Nano SIM卡座相连，Nano SIM卡卡座用于插入运营商开通的Nano SIM卡；华为工业模块MH5000-31带有有四路天线输出端口，每路天线输出端口与一路5G天线匹配电路相连；四路5G天线匹配电路分别与4个5G外置天线相连。华为工业模块MH5000-31外围滤波电容电路为由两颗22uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的4V滤波电路。此5G通信模块把海量的蓝牙BLE/射频识别RFID/LoRa数据经USB接口由5G无线传输传输至后台服务器。

本实用新型使用后，通过5G物联网医疗体系建设，可构建高可靠性、高安全性、高性能、易管理的物联网医院，开展基于物联网平台的医疗业务综合应用，全面实现医疗流程闭环管理，有效提高临床效率、医疗质量和运营管理水平，从而实现医院管理标准化、精细化、精准化的目的，最终达到精益化医院目标。

以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于，包括：主控模块、LoRa无线通信模块、蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块、5G通信模块、供电模块；所述的主控模块通过串口UART 1控制LoRa通信模块工作，通过串口UART 2控制蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块工作，通过USB控制5G通信模块工作；所述的供电模块分别为主控模块、LoRa无线通信模块、蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块、5G通信模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于：所述的主控模块包括高通Qualcomm QCA9531芯片、QCA9531芯片外围滤波电容电路、32MHz晶体振荡器以及存储器Nor Flash；所述的高通Qualcomm QCA9531芯片通过QCA9531芯片外围滤波电容电路与供电电路相连；所述的32MHz晶体振荡器与高通Qualcomm QCA9531芯片的晶振输入端直接相连；所述的高通Qualcomm QCA9531芯片通过SPI口与存储器Nor Flash相连，其中，存储器Nor Flash的大小为128Mb。

3.根据权利要求2所述的一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于：所述的QCA9531芯片外围滤波电容电路为由两颗10uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的3.3V滤波电路。

4.根据权利要求1所述的一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于：所述的LoRa无线通信模块包括Semteck SX 1278芯片、SX1278芯片外围滤波电容电路、32MHz晶体振荡器、LoRa外置天线匹配电路以及外置天线；所述的Semteck SX 1278芯片通过SX1278芯片外围滤波电容电路与供电电路相连；所述的32MHz晶体振荡器与Semteck SX 1278芯片的晶振输入端管脚直接相连；所述的Semteck SX 1278芯片的射频管脚与LoRa外置天线匹配电路连接；所述的外置天线与LoRa外置天线匹配电路相连；其中LoRa外置天线匹配电路为π型电路，由一个电感和两个电容组成。

5.根据权利要求4所述的一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于：所述的SX1278芯片外围滤波电容电路为由两颗10uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的3.3V滤波电路。

6.根据权利要求1所述的一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于：所述的蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块包括Nordic nRF52832芯片、nRF52832芯片外围滤波电容电路、32MHz晶体振荡器、蓝牙天线匹配电路、蓝牙贴片天线、125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路以及125KHz射频识别RFID外置天线；所述的Nordic nRF52832芯片通过nRF52832芯片外围滤波电容电路与供电电路相连；所述的32MHz晶体振荡器直接连接在Nordic nRF52832芯片的晶振输入端管脚；所述的Nordic nRF52832芯片的蓝牙管脚与蓝牙天线匹配电路相连，其中，蓝牙天线匹配电路为π型电路，由一个电感和两个电容组成；蓝牙天线匹配电路与蓝牙贴片天线相连；所述的Nordic nRF52832芯片与125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路相连；所述的125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路与125KHz射频识别RFID外置天线相连；其中，125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路为π型电路，由一个电感和两个电容组成。

7.根据权利要求6所述的一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于：所述的nRF52832芯片外围滤波电容电路为由两颗10uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的3.3V滤波电路。

8.根据权利要求1所述的一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于：所述的5G通信模块包括华为工业模块MH5000-31、华为工业模块MH5000-31外围滤波电容电路、Nano SIM卡座、四路5G天线匹配电路以及4个5G外置天线；所述的华为工业模块MH5000-31通过华为工业模块MH5000-31外围滤波电容电路与供电电路相连；华为MH5000-31模块的SIM卡接口输出直接与Nano SIM卡座相连，Nano SIM卡卡座用于插入运营商开通的Nano SIM卡；华为工业模块MH5000-31带有有四路天线输出端口，每路天线输出端口与一路5G天线匹配电路相连；四路5G天线匹配电路分别与4个5G外置天线相连。

9.根据权利要求8所述的一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于：所述的华为工业模块MH5000-31外围滤波电容电路为由两颗22uF电容、一颗100nF电容和一颗33pF电容组成的4V滤波电路。

10.根据权利要求1所述的一种5G医疗物联网智能网关，其特征在于：所述的供电模块采用直流DC 12V/2A输入及网口POE供电模块，其中直流DC 12V/2A或POE供电输入经过DC-DC转换器降压处理，产生一路5V、一路4V以及三路3.3V电源，其中，4V电源给5G通信模块供电，一路3.3V电源给LoRa无线通信模块供电，一路3.3V电源给主控模块供电，一路3.3V电源给蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块的Nordic nRF52832芯片供电，一路5V电源给蓝牙BLE及射频识别RFID通信模块的125KHz射频识别RFID外置天线匹配电路供电。

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