CN212966512U - 一种具备网关功能的智能采集器电路及智能采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种具备网关功能的智能采集器电路及智能采集器，所述电路包括：电源模块，用于给电路上各功能模块供电；单片机，用于控制电路上各功能模块工作，以及网络数据处理；以太网模块，用于实现与服务器的数据交互；LORA射频模块，用于发送和接收信号，与外界设备通信；数据采集模块，用于采集水表和电表的数据。与现有技术相比，在智能采集器上集成网关的功能，相比于传统的网关加采集器的方式，显著降低了设备成本，且由于接口的减少，使得布线更简单；此外，用户可通过服务器发送数据采集的指令信息，提高水电表采集的效率，降低采集数据成本。

Description

一种具备网关功能的智能采集器电路及智能采集器

技术领域

本实用新型涉及到仪器领域，特别是涉及到一种具备网关功能的智能采集器电路及智能采集器。

背景技术

在家庭或办公场所，水表和电表是刚需。在现有物联网的场景下，水电表数据需设置专用仪器去采集，或者通过人工方式采集数据。因为水电表的安装可能比较分散，上述方式要么设备成本高，要么人力成本高。因此，如何提高水电表采集的效率，降低采集数据成本显得十分重要。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种具备网关功能的智能采集器电路及智能采集器，旨在解决提高水电表采集的效率，降低采集数据成本的技术问题。

本实用新型提出一种具备网关功能的智能采集器电路，包括：

电源模块，用于给电路上各功能模块供电；

单片机，用于控制电路上各功能模块工作，以及网络数据处理；

以太网模块，用于实现与服务器的数据交互；

LORA射频模块，用于发送和接收信号，与外界设备通信；

数据采集模块，用于采集水表和电表的数据。

优选的，具备网关功能的智能采集器电路还包括用于切断全屋电路的断路模块；

电源模块的第一供电输出端与断路模块的供电输入端连接；

单片机的第一信号输出端与断路模块的信号输入端连接。

优选的，具备网关功能的智能采集器电路还包括用于存储用户日志的存储模块；

电源模块的第二供电输出端与存储模块的供电输入端连接；

单片机的第二信号输出端与存储模块的信号输入端连接。

优选的，具备网关功能的智能采集器电路，LORA射频模块包括天线、RF切换装置和射频芯片；

电源模块的第三供电输出端与LORA射频模块的供电输入端连接；

单片机的第三信号输出端与LORA射频模块的信号输入端连接。

优选的，具备网关功能的智能采集器电路，单片机的型号包括STM32F107RCT6。

优选的，具备网关功能的智能采集器电路，以太网模块包括物理芯片，网络变压器和网络接口；

电源模块的第四供电输出端与以太网模块的供电输入端连接；

单片机的第四信号输出端与以太网模块的信号输入端连接。

优选的，具备网关功能的智能采集器电路，数据采集模块包括采集芯片、共模电感、保护电路和数据接口；

电源模块的第五供电输出端与数据采集模块的供电输入端连接；

单片机的第五信号输出端与数据采集模块的信号输入端连接。

优选的，具备网关功能的智能采集器电路还包括指示灯模块；

电源模块的第六供电输出端与指示灯模块的供电输入端连接；

单片机的第六信号输出端与指示灯模块的信号输入端连接。

本实用新型还提供一种智能采集器，包括上述的具备网关功能的智能采集器电路。

本实用新型的有益效果在于：在智能采集器上集成网关的功能，相比于传统的网关加采集器的方式，显著降低了设备成本，且由于接口的减少，使得布线更简单；此外，用户可通过服务器发送数据采集的指令信息，提高水电表采集的效率，降低采集数据成本。

附图说明

图1为本实用新型一种具备网关功能的智能采集器电路的第一实施例的第一结构示意图；

图2为本实用新型一种具备网关功能的智能采集器电路的第一实施例的第二结构示意图；

图3为图1中电源模块的结构示意图；

图4为图1中的单片机的结构示意图；

图5为图1中的以太网模块的结构示意图；

图6为图1中的数据采集模块的结构示意图；

图7为图1中的LORA射频模块的结构示意图；

图8为图1中的断路模块的结构示意图；

图9为图1中的存储模块的结构示意图；

图10为图1中的指示灯模块的结构示意图；

图11为本实用新型一种具备网关功能的智能采集器电路的第二实施例的结构示意图；

图12为本实用新型一种智能采集器的第一实施例的结构示意图；

图13为本实用新型一种智能采集器的第一实施例的俯视图。

标号说明：

1、电源模块；2、单片机；3、以太网模块；4、LORA射频模块；5、数据采集模块；6、断路模块；7、存储模块；8、指示灯模块；

31、以太网接口；41、天线；42、RF切换装置；43、射频芯片；

51、数据采集接口；61、断路接口。

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

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，本实用新型提供一种具备网关功能的智能采集器电路，包括：

电源模块1，用于给电路上各功能模块供电；

单片机2，用于控制电路上各功能模块工作，以及网络数据处理；

以太网模块3，用于实现与服务器的数据交互；

LORA射频模块4，用于发送和接收信号，与外界设备通信；

数据采集模块5，用于采集水表和电表的数据。

在本实用新型实施例中，电源模块1用于给电路上个功能模块供电，具体提供12V、5V和3.3V的电压。单片机2，用于控制电路上各功能模块工作，以及网络数据处理。以太网模块3，用于实现与服务器的数据交互。LORA射频模块4，用于发送和接收信号，与外界设备通信；数据采集模块5用于采集水表和电表的数据。在本实用新型实施例中，用户通过服务器将指令信息传输至智能采集器，指令信息经以太网模块3传输至单片机2，单片机2识别指令信息后，由于智能采集器具备网关功能，通过LORA射频模块4将指令信息传输至外界的智能门锁。此外，用户还可通过服务器将采集数据的指令信息传输至智能采集器，采集数据的指令信息至智能采集器，指令信息经以太网模块3传输至单片机2，单片机2识别采集数据指令信息后，传输至数据采集模块5，数据采集模块5开始采集水表和电表的数据，其中，数据采集模块5支持的通讯协议包括RS485。综上，在智能采集器上集成网关的功能，相比于传统的网关加采集器的方式，显著降低了设备成本，且由于接口的减少，使得布线更简单；此外，用户可通过服务器发送数据采集的指令信息，提高水电表采集的效率，降低采集数据成本。

参照图1、图2和图8，具备网关功能的智能采集器电路还包括用于切断全屋电路的断路模块6；

电源模块1的第一供电输出端与断路模块6的供电输入端连接；

单片机2的第一信号输出端与断路模块6的信号输入端连接。

在本实用新型实施例中，外部电源经过电源模块1的接口J1的1号引脚进入本电路，向断路模块6提供12V的工作电压。从服务器传输“断电指令”至断路模块6断电过程的信号流向如下：服务器通过以太网模块3的接口RJ45的3号和6号脚将断电指令信号传输至本电路，流经网络变压器T1的9号和11号引脚再通过6号和8号引脚传输至物理芯片U7的11号引脚和12号引脚，物理芯片U7的36号和37号脚作为以太网模块3的信号输出端连接至单片机2的信号输入端，其中，单片机2包括芯片U3，芯片U3的24号与25号引脚作为单片机2的信号输入端；芯片U3的45号引脚作为第一信号输出端连接断路模块6，断电模块6的继电器OC1作为信号输入端连接单片机2，断电指令信号经继电器OC1的1号脚，以及3号和4号脚流向场效应管QM1的栅极，使得场效应管的漏极与源极断开，完成全屋电路的断电。在本实用新型其它实施例中，反之，通电指令信号经继电器OC1的1号脚，以及3号和4号脚流向场效应管QM1的栅极，使得场效应管的漏极与源极导通，完成全屋电路的通电。

参照图11，具备网关功能的智能采集器电路还包括用于存储用户日志的存储模块7；

电源模块1的第二供电输出端与存储模块7的供电输入端连接；

单片机2的第二信号输出端与存储模块7的信号输入端连接。

在本实用新型实施例中，电源模块1向存储模块7提供3.3V的工作电压。单片机2的芯片U3的20号、55号、56号和57号引脚作为单片机2的信号输出端与存储模块7的信号输入端连接，其中，存储模块7包括芯片U9，U9的1号、2号、5号和6号引脚作为存储模块7的信号输入端。在本实用新型实施例中，单片机2本身可存储少量书，当需要存储大量数据时，需通过存储模块7存储。

参照图1、图2和图7，LORA射频模块4包括天线41、RF切换装置42和射频芯片43；

电源模块1的第三供电输出端与LORA射频模块4的供电输入端连接；

单片机2的第三信号输出端与LORA射频模块4的信号输入端连接。

在本实用新型实施例中，LORA射频模块4通过天线41实现信号的收发，通过射频芯片43以及RF切换装置42，切换天线41的收发状态。天线41一般处于接收状态，需要发送信号时，射频芯片43发送信号至RF切换装置42，将RF切换装置42的状态从接收信号变成发送信号。

举例的，信号从服务器经智能采集器电路发送至智能门锁的过程如下：服务器通过以太网模块3的接口RJ45的3号和6号脚将数据采集指令信号传输至本电路，流经网络变压器T1的9号和11号引脚再通过6号和8号引脚传输至物理芯片U7的11号引脚和12号引脚，物理芯片U7的36号和37号脚作为以太网模块3的信号输出端连接至单片机2的信号输入端，其中，单片机2包括芯片U3，芯片U3的24号与25号引脚作为单片机2的信号输入端；芯片U3的50号至53号引脚作为单片机2的第三信号输出端与LORA射频模块4的信号输入端连接；射频芯片43的16号至19号引脚作为信号输入端与单片机2连接，从射频芯片43的25与27脚输出到RF切换装置42的3号脚，经RF切换装置42的5号引脚输出至天线41，RF切换装置42的状态从接收切换到发送，从而向智能门锁发送信号。

举例的，信号从智能门锁经智能采集器电路发送至服务器的过程如下：

智能门锁通过天线把信号发送到智能采集器的天线41(因RF切换装置42在不处于发送状态时则一直处在接收状态)，天线41接收到信号后把信号输入到RF切换装置42的5号引脚，经RF切换装置42的1号引脚输出到LORA芯片43的1号脚，经LORA芯片43预处理后，从LORA芯片43的16号-19号引脚输出到单片机2的芯片U3的50号至53号引脚，从单片机U3芯片的33号至34号引脚输出到以太网模块4的物理芯片U7的4号和5号引脚，从物理芯片U7的14号和15号引脚输出到网络变压器T1的1号和3号引脚，再从网络变压器T1的14号和16号引脚输出到RJ45的1号和2号引脚，最后通过RJ45的1号和2号引脚连接网线和网络发送至服务器进行数据处理。

在本实用新型其它实施例中，当水表和电表具备无线发送数据功能时，本方案可通过LORA射频模块4接收智能水表和智能电表发送的数据。

进一步地，单片机2的型号包括STM32F107RCT6。

在本实用新型实施例中，单片机2的型号包括STM32F107RCT6的性能强劲，成本低，能有效降低智能采集器的生产成本。

参照图2和图5，以太网模块3包括物理芯片U7，网络变压器T1和网络接口RJ45；

电源模块1的第四供电输出端与以太网模块3的供电输入端连接；

单片机2的第四信号输出端与以太网模块3的信号输入端连接。

在本实用新型实施例中，电源模块1向以太网模块3提供3.3V的工作电压。单片机2与以太网模块3的交互过程上文已有叙述，故不再赘述。

参照图2和图6，数据采集模块5包括采集芯片U8、共模电感L9、保护电路F3和数据接口J3；

电源模块1的第五供电输出端与数据采集模块5的供电输入端连接；

单片机2的第五信号输出端与数据采集模块5的信号输入端连接。

在本实用新型实施例中，智能采集器启动数据采集的过程如下：服务器通过以太网模块3的接口RJ45的3号和6号脚将数据采集指令信号传输至本电路，流经网络变压器T1的9号和11号引脚再通过6号和8号引脚传输至物理芯片U7的11号引脚和12号引脚，物理芯片U7的36号和37号脚作为以太网模块3的信号输出端连接至单片机2的信号输入端，其中，单片机2包括芯片U3，芯片U3的24号与25号引脚作为单片机2的信号输入端；芯片U3的24号和25号引脚作为信号输入端，42号引脚作为信号输出端连接至数据采集模块5的采集芯片U8的4号引脚，经采集芯片U8的6、7号引脚输出至共模电感L9的1号、4号引脚，经共模电感保护电路，以及接口J3的1、2号引脚输出至水表和电表，水表和电表开始采集数据，智能采集器开始接收水表和电表的数据。

服务器接收水电表数据的过程如下：数据通过数据采集模块5的接口J3进入智能采集器，经电感L9的2号和3号引脚输入，1号和3号引脚输出，再经采集芯片U8的6号和7号引脚输入，经采集芯片U8的4号引脚，将数据输出至单片机2，数据经单片机2的芯片U3的43号引脚输入，33号和34号脚输出至以太网模块3，经以太网模块3的物理芯片U7的36号和37号引脚输入，经物理芯片U7的11号和12号引脚输出，再经网络变压器T1的6号和8号引脚输入，经网络变压器T1的9号和11号引脚输出，最后经网络接口RJ45的3号和6号引脚，将数据发送至服务器。

参照图2和图11，具备网关功能的智能采集器电路还包括指示灯模块8；

电源模块1的第六供电输出端与指示灯模块8的供电输入端连接；

单片机2的第六信号输出端与指示灯模块8的信号输入端连接。

在本实用新型实施例中，电源模块1给指示灯模块8提供3.3V的工作电压。指示灯模块6能在智能采集器断网和断电时给出提醒。

参照图12和图13，本实用还提供一种智能采集器，包含上述的具备网关功能的智能采集器电路。

在本实用新型实施例中，以太网接口31与服务器连接，数据采集接口51与水电表连接，断路接口61与断路器连接。用户通过服务器将指令信息传输至智能采集器，指令信息经以太网模块3传输至单片机2，单片机2识别指令信息后，由于智能采集器具备网关功能，通过LORA射频模块4将指令信息传输至外界的智能门锁。此外，用户还可通过服务器将采集数据的指令信息传输至智能采集器，采集数据的指令信息至智能采集器，指令信息经以太网模块3传输至单片机2，单片机2识别采集数据指令信息后，传输至数据采集模块5，数据采集模块5开始采集水表和电表的数据，其中，数据采集模块5支持的通讯协议包括RS485。综上，在智能采集器上集成网关的功能，相比于传统的网关加采集器的方式，显著降低了设备成本，且由于接口的减少，使得布线更简单；此外，用户可通过服务器发送数据采集的指令信息，提高水电表采集的效率，降低采集数据成本。

以上所述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)

1.一种具备网关功能的智能采集器电路，其特征在于，包括：

电源模块，用于给电路上各功能模块供电；

单片机，用于控制电路上各功能模块工作，以及网络数据处理；

以太网模块，用于实现与服务器的数据交互；

LORA射频模块，用于发送和接收信号，与外界设备通信；

数据采集模块，用于采集水表和电表的数据。

2.根据权利要求1所述的具备网关功能的智能采集器电路，其特征在于，还包括用于切断全屋电路的断路模块；

所述电源模块的第一供电输出端与所述断路模块的供电输入端连接；

所述单片机的第一信号输出端与所述断路模块的信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的具备网关功能的智能采集器电路，其特征在于，还包括用于存储用户日志的存储模块；

所述电源模块的第二供电输出端与所述存储模块的供电输入端连接；

所述单片机的第二信号输出端与所述存储模块的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述的具备网关功能的智能采集器电路，其特征在于，所述LORA射频模块包括天线、RF切换装置和射频芯片；

所述电源模块的第三供电输出端与所述LORA射频模块的供电输入端连接；

所述单片机的第三信号输出端与所述LORA射频模块的信号输入端连接。

5.根据权利要求1所述的具备网关功能的智能采集器电路，其特征在于，所述单片机的型号包括STM32F107RCT6。

6.根据权利要求1所述的具备网关功能的智能采集器电路，其特征在于，所述以太网模块包括物理芯片，网络变压器和网络接口；

所述电源模块的第四供电输出端与所述以太网模块的供电输入端连接；

所述单片机的第四信号输出端与所述以太网模块的信号输入端连接。

7.根据权利要求1所述的具备网关功能的智能采集器电路，其特征在于，所述数据采集模块包括采集芯片、共模电感、保护电路和数据接口；

所述电源模块的第五供电输出端与所述数据采集模块的供电输入端连接；

所述单片机的第五信号输出端与所述数据采集模块的信号输入端连接。

8.根据权利要求1所述的具备网关功能的智能采集器电路，其特征在于，还包括指示灯模块；

所述电源模块的第六供电输出端与所述指示灯模块的供电输入端连接；

所述单片机的第六信号输出端与所述指示灯模块的信号输入端连接。

9.一种智能采集器，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的具备网关功能的智能采集器电路。

Images