CN212875778U - 一种面向智能界桩的信号发射器 - Google Patents

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彭艳鹏
李永刚
蒋爱华
钱小将
胡波
李峥
谭磊
叶玲
肖加强
陶彣君
李亚
陈旭
肖修磊
王振乾
张芳
文金伟
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Hubei Institute Of Land Surveying And Mapping
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Abstract

本实用新型涉及一种面向智能界桩的信号发射器，包括NB模组、人机交互接口、倾斜传感器、电平转换模块、供电模块；所述倾斜传感器以及调试接口通过电平转换模块与NB模组连接，按键、信号指示灯与NB模组连接。因此，本实用新型具有如下优点：1、能耗低，待机时间长。2、独立外观，易安装。3、集成度高。4、准实时，休眠时间可调节。5、易维修、成本可控。

Description

一种面向智能界桩的信号发射器
技术领域
本实用新型涉及一种信号发射器，尤其是涉及一种面向智能界桩的信号发射器。
背景技术
随着GNSS定位技术、倾斜传感器、物联网技术的快速发展，使得对各种目标对象的位置、姿态监测变得越来越便捷。目前的监测技术有对目标的位置进行监测并发送相关信息到监测平台的GPS定位器，也有实现对目标的倾斜姿态进行监测的倾斜传感器。上述设备通常依赖于其他设备的连续供电，且需要配合使用才能实现对位置、姿态的同步检测，对监测对象的安装负担较大，且需要外接电源或太阳能等连续供电装置的配合。
采用滚珠式倾斜传感器集成GPS定位芯片实现对固定倾斜阈值条件下的监测技术，即传感器的倾斜角度大于传感器的设计限值时则滚珠发生滚动，采用机械原理接通电路电源，唤醒电路上集成的GNSS模组、GPRS物联网通讯模组，按照协议数据格式，发送位置和当前已倾斜的数据信息。该方法对目标对象的监测精度取决于滚珠传感器的阈值，无法实现对不同倾斜状态下具体倾斜角度的获取。而同时由于采用了第一代物联网通讯技术GPRS的原因导致，发送信号时，设备消耗的能量较高，客观上加强了该方法生产装置对连续供电的依赖。
在某些场景下，我们需要在不破坏被观测目标外观形状的前提下，不借助连续供电装置配合的情况下观测目标是否倾斜(超过我们设定的报警阈值，如10度)并知道其当前实际倾斜角度(如30度、45度)和实际坐标位置，上述方法则无法满足要求。或者需要多种监测手段的配合使用，对监测目标外观破坏较大，同时安装负担较大，电源供电要求较高；或者不能实现对具体倾斜角度、位置的同步获取。
由此，发明一种低能耗、待机时间长，独立安装、不需要外部电源的配合，集成度高，可同时获取位置、倾斜角度数据信息的装置和方法，就是本实用新型的主要目标。
发明内容
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种面向智能界桩的信号发射器，其特征在于，包括
NB模组:获取所有用户数据，并根据设定时间控制信号发射器是否被唤醒或进入深度睡眠，同时根据设定时间获取倾斜角度数据，根据倾斜角度数据结果选择是否读取电池电压并推算电量以及获取GNSS坐标，并上传数据；
人机交互接口:包括按键、信号指示灯和调试接口；用于用户查看、控制、修改终端内部数据；
倾斜传感器:提供三轴加速度并计算倾斜角度；
电平转换模块:匹配NB模组与外部器件引脚之间的电压；
供电模块:为整个系统提供电源；
所述倾斜传感器以及调试接口通过电平转换模块与NB模组连接，按键、信号指示灯与NB模组连接。
在上述的一种面向智能界桩的信号发射器，所述NB模组为型号为ME3616G1A模组，以及同时与ME3616G1A模组连接的GNSS天线电路、复位电路、NB网络主天线接口电路、ME3616G1A模组、开机自启电路、SIM卡电路，所述SIM卡电路还连接有附带的防静电电路。
在上述的一种面向智能界桩的信号发射器，所述GNSS天线电路的输出与ME3616G1A模组的24引脚连接，复位电路输出与ME3616G1A模组的17引脚连接，NB网络主天线接口电路输出与ME3616G1A模组的27引脚连接，开机自启电路输出与ME3616G1A模组的19引脚连接，SIM卡电路输出与ME3616G1A模组的12-15引脚连接。
在上述的一种面向智能界桩的信号发射器，倾斜传感器的输出与ME3616G1A模组的36、37引脚连接，电平转换模块型号为TXS0108，电平转换模块的输出与ME3616G1A模组的1、2、9、10、34、35、36、37引脚连接。
因此，本实用新型具有如下优点：1、能耗低，待机时间长。整个装置除在发射信号期间外，其他时间均保持深度睡眠，以极低功耗运行直到监测到异常被唤醒或定时唤醒，实现整个装置的连续续航时间长达4年。2、独立外观，易安装。采用干电池供电，独立包装。无需连续供电装置配合，降低了对安装环境的要求，保障了安装施工的便利性，对监测对象的外观没有显著影响。3、集成度高。采用兼容性良好的PCB主板集成MCU单元(含GNSS定位模组、物联网通讯模组)和倾角传感器等元器件，模块化设计，实现对位置、姿态参数的同时传输。4、准实时，休眠时间可调节。在电池能量有限的情况下，为延长待机时间采用设置深度休眠时间间隔(本实用新型中设置为15分钟)，自检是否发生倾斜以唤醒设备的控制方法，允许用户根据观测目标对倾斜发生后报警时效性的要求，自定义延长或者缩短深度休眠时间。5、易维修、成本可控。采用当前最新的第二代物联网NB-IOT技术为基础的主流通讯模组进行集成开发，在进一步降低运行功耗的同时，若发生故障，维修支持易于获取，替换部件多，有利于控制成本，便于大量部署。
附图说明
图1是电平转换模块中的TXS0108电平转换芯片。
图2是人机交互模块中的调试接口电路。
图3是NB模组中的GNSS天线电路。
图4是NB模组中的复位电路。
图5是人机交互模块中的信号指示灯电路。
图6是NB模组的NB网络主天线接口电路。
图7是NB模组中的ME3616G1A芯片。
图8是NB模组中的开机自启电路。
图9是电源模块中的电源开关。
图10是电源模块中的电池接口。
图11是电源模块中的ADC采集和电源指示灯。
图12是电源模块中的电源输入端的稳压电容。
图13是电源模块中的电源输出端稳压电容和滤波电容。
图14是电源模块中由电源芯片TPS62130组成的同步降压DC-DC转换电路。
图15是倾斜传感器芯片ADXL345。
图16是倾斜传感器供电端的稳压和滤波电容。
图17是倾斜传感器I2C通信接口的上拉电路。
图18是NB模组中的SIM卡电路。
图19是NB模组中SIM卡电路附带的防静电电路。
图20是本实用新型的硬件连接结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：
本实施例中，涉及一种面向智能界桩的信号发射器，包括MCU(NB模组)、人机交互接口、倾斜传感器、电平转换以及供电模块五部分构成，NB模组ME316G1A内部集成了GNSS定位，并自带最小系统电路，其本质就是一个带有丰富外设的CPU,NB模组的IO口工作电压在1.8V，但是大部分IC(包括倾斜传感器)都工作在3.3v左右，所以需要用到电平转换芯片TXS0108，进行器件引脚之间的电压匹配，倾斜传感器ADXL345通过I2C与NB模组进行数据通信；按键、信号指示灯、调试接口等都属于人机交互接口，按键和信号指示灯通过IO口与NB模组交互，通过调试接口通过UART获取或者控制NB模组内部数据；电源模块以TPS62130为主体，将电池电压降为3.3v为整个系统提供能源，同时NB模组通过ADC采集电池电压，推算电量。
倾斜传感器以及调试接口通过电平转换模块与NB模组连接，按键、信号指示灯与NB模组连接。
NB模组为型号为ME3616G1A模组，以及同时与ME3616G1A模组连接的GNSS天线电路、复位电路、NB网络主天线接口电路、ME3616G1A模组、开机自启电路、SIM卡电路，所述SIM卡电路还连接有附带的防静电电路。
ME3616G1A模组内部芯片为联发科MTK2625,其实芯片内部就是ARM Cortex-M微控制器，ME3616模组为我们开放256K(FLASH)+256K(RAM)的编程存储空间和I2C、SPI、USART、ADC、GPIO等资源。
ME3616专为低速率、低功耗、远距离、海量连接的物联网应用而设计。该模块支持多种网络协议(CoAP、TCP/UDP、MQTT)和多种低功耗模式(PSM、eDRX)，且ME3616G1A模组为全网通且内部集成GNSS，支持BDS、GPS、GLONASS等。这些协议和功能可以让它应用在智能表计、智能停车、资产追踪和可穿戴设备等多种物联网及M2M的应用场景中。
是在ME3616模组上基于OpenCPU的开发应用程序，官方提供交叉编译链、所需的库文件和头文件、API和API调用示例程序，这些API可以实现客户相应的需求。所有的内容将以SDK安装包的形式提供给客户，客户只需要按照使用向导解压SDK包，然后进行应用程序编写，编译完成后烧入模组开发板中即可调试使用。
其对应原理部分如下：
具体引脚使用的功能为1、2为AT指令控制接口；9、10为下载调试接口；12-15为SIM卡供电及数据接口；17为复位引脚；18为人工按键接口；19为开机引脚；20为外部电路提供1.8V参考电压；21为信号指示灯；22、23、25、26、28、29、30为地；24为GNSS天线接口；27为主天线接口；31、32为电源供电接口，可接入电压为2.85-3.63v；34为倾斜传感器唤醒引脚；35为GNSS有源天线供电控制引脚；36、37为I2C引脚，与倾斜传感器通讯；38为ADC，负责采集电池电压，推算电量。
具体接线如下：
GNSS天线电路的输出与ME3616G1A芯片的24引脚连接，复位电路输出与ME3616G1A芯片的17引脚连接，NB网络主天线接口电路输出与ME3616G1A芯片的27引脚连接，开机自启电路输出与ME3616G1A芯片的19引脚连接，SIM卡电路输出与ME3616G1A芯片的12-15引脚连接。
倾斜传感器的输出与ME3616G1A芯片的36、37引脚连接，电平转换模块的输出与ME3616G1A模组的1、2、9、10、34、35、36、37引脚连接，
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种面向智能界桩的信号发射器，其特征在于，包括
NB模组:获取所有用户数据，并根据设定时间控制信号发射器是否被唤醒或进入深度睡眠，同时根据设定时间获取倾斜角度数据，根据倾斜角度数据结果选择是否读取电池电压并推算电量以及获取GNSS坐标，并上传数据；
人机交互接口:包括按键、信号指示灯和调试接口；用于用户查看、控制、修改终端内部数据；
倾斜传感器:提供三轴加速度并计算倾斜角度；
电平转换模块:匹配NB模组与外部器件引脚之间的电压；
供电模块:为整个系统提供电源；
所述倾斜传感器以及调试接口通过电平转换模块与NB模组连接，按键、信号指示灯与NB模组连接。
2.根据权利要求1所述的一种面向智能界桩的信号发射器，其特征在于，所述NB模组为型号为ME3616G1A模组，以及同时与ME3616G1A模组连接的GNSS天线电路、复位电路、NB网络主天线接口电路、ME3616G1A模组、开机自启电路、SIM卡电路，所述SIM卡电路还连接有附带的防静电电路。
3.根据权利要求1所述的一种面向智能界桩的信号发射器，其特征在于，所述GNSS天线电路的输出与ME3616G1A模组的24引脚连接，复位电路输出与ME3616G1A模组的17引脚连接，NB网络主天线接口电路输出与ME3616G1A模组的27引脚连接，开机自启电路输出与ME3616G1A模组的19引脚连接，SIM卡电路输出与ME3616G1A模组的12-15引脚连接。
4.根据权利要求1所述的一种面向智能界桩的信号发射器，其特征在于，倾斜传感器的输出与ME3616G1A模组的36、37引脚连接，电平转换模块型号为TXS0108，电平转换模块的输出与ME3616G1A模组的1、2、9、10、34、35、36、37引脚连接。
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CN112180399A (zh) * 2020-09-27 2021-01-05 湖北省国土测绘院 一种面向智能界桩的信号发射器及控制方法

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