CN213634154U - 基于5G NB-IoT的工业打印机监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及打印机领域，尤其是一种基于5G NB‑IoT的工业打印机监控系统，包括NB智能监测电路板、云平台。NB智能监测电路板用于连接工业打印机，采集打印机监管数据并可下发指令给工业打印机。NB智能监测电路板包括运算控制模块、通讯接口、无线通讯模块、显示屏，运算控制模块，通过RS485通讯接口来与工业打印机通讯，并通过5G NB‑IoT无线通讯模块来与云平台远程无线通讯，显示屏与运算控制模块相连接，NB智能监测电路板还包括温湿度传感器和EEPROM存储器，温湿度传感器、EEPROM存储器分别与运算控制模块相连接。本实施例的工业打印机监控系统通过5G NB‑IoT技术达到设备的低成本、低功耗、易布置的优势，实现简单有效的物联网监控的要求。

Description

基于5G NB-IoT的工业打印机监控系统

技术领域

本实用新型涉及打印机领域，尤其是一种基于5G NB-IoT的工业打印机监控系统。

背景技术

目前，工业打印机监测通过对接各种工业打印机，读取工业打印机的运行数据，并通过3G/4G通讯技术上传互联网上的综合监控管理平台(下称：云平台)，由于使用3G/4G通讯，监测电路板具有资费高、弱连接、高功耗的弊端。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种低成本、低功耗的工业打印机监控系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

基于5G NB-IoT的工业打印机监控系统，包括NB智能监测电路板(下称：电路板卡)、云平台，所述工业打印机板卡用于连接工业打印机以采集监管数据，所述NB智能监测电路板包括运算控制模块、通讯接口、5G NB-IoT无线通讯模块、显示屏，所述运算控制模块经通讯接口来与工业打印机通讯，并通过5G NB-IoT无线通讯模块来与所述云平台远程无线通讯，所述显示屏与运算控制模块相连接，所述NB智能监测电路板还包括温湿度传感器和EEPROM存储器，温湿度传感器、EEPROM存储器分别与所述运算控制模块相连接。

进一步的，所述通讯接口具体是RS-485数据接口，用于连接工业打印机。

进一步的，5G NB-IoT无线通讯模块具体是带有SIM卡的BC95-B5模块，通过天线与运营商基站连接到云平台。也可由云平台通过5G NB-IoT下发指令，控制打印机主板，下发指令确实可达。

进一步的，所述温湿度传感器采用SHT20模块，用于检测现场环境温湿度情况和监控RS-485数据接口的温湿度状态，上报打印机开关机状态。

进一步的，所述运算控制模块采用STM32系列芯片，并基于32.768KHZ贴片无源晶振进行起振。

进一步的，所述显示屏采用OLED屏。如果接在打印机外部，可显示设备状态；如接在打印机内部主板附近，也可不配置OLED屏。

进一步的，所述NB智能监测电路板还设置有NB智能监测电路板状态显示的绿灯及红灯，绿灯及红灯分别电连接运算控制模块。

进一步的，所述EEPROM存储器采用FLASH存储芯片，FLASH存储芯片存储空间为256千字节或512千字节。

进一步的，所述NB智能监测电路板还设置有电池来为NB智能监测电路板供电，所述电池配置有以芯片TP4056及其外围电路搭建的电池充电保护电路进行电池电量管理，电池充电保护电路与运算控制模块相连接。

进一步的，所述NB智能监测电路板还设置有开机按键与运算控制模块相连接。

本实施例的工业打印机监控系统，通过通讯接口、NB智能监测电路板对接各种工业打印机，读取工业打印机的运行数据，并将运行数据及温湿度数据通过5G NB-IoT上传云平台；通过5G NB-IoT技术达到设备的低成本、低功耗、易布置的优势，实现简单有效的物联网监控的要求；在通讯运营商基站信号的环境下，云平台可以下发指令确实可达，可以控制工业打印机和相应动作，能提供完善的检测和控制功能。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的台件。在附图中：

图1示出了本实用新型工业打印机监控系统的系统框图；

图2示出了本实用新型NB智能监测电路板的系统框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1和图2所示，本实施例的工业打印机监控系统，包括NB智能监测电路板、云平台。工业打印机中的板卡有多种，NB智能监测电路板需按照API编程接口规则连接相应的工业打印机板卡，工业打印机板卡用于采集多种监管数据，所述工业打印机板卡、NB智能监测电路板、云平台依序通讯连接。所述NB智能监测电路板用于特殊编码、压缩和TEA加密数据后将其通过5G NB-IoT技术上传到云平台，供云平台处理，并接收云平台的下行指令推送给工业打印机，实现对工业打印机的控制操作。

所述NB智能监测电路板包括运算控制模块1、RS-485数据接口2、5G NB-IoT无线通讯模块3、温湿度传感器4、显示屏5。

运算控制模块1采用芯片STM32L151C8T6A实现超低功耗，基于32.768KHZ贴片无源晶振进行起振，并通过RS-485数据接口2，按照API编程接口规则连接工业打印机板卡，实现NB智能监测电路板与工业打印机之间的数据双向交换(采集与控制)，确保通讯的高速及低掉包率。

5G NB-IoT无线通讯模块3采用为BC95-B5模块，其设备功耗可以做到非常小，设备电池续航时间可以提升到十年，并可内置运营商SIM卡。运算控制模块1与5G NB-IoT无线通讯模块3相连接，数据通过NB方式连接运营商基站，经基站无线通讯云平台，实现云平台对工业打印机的多种监控数据采集，并可下行控制指令到达工业打印机，进行相关动作操作。

温湿度传感器4采用SHT20模块来对工业打印机进行精准高集成地温湿度数据采集，并通过连接运算控制模块1来实现温湿度数据的上传。

显示屏5出于降低成本考虑，采用1.54寸OLED屏显示黑底白字，显示屏5与运算控制模块1相连接，用以显示温度、湿度、NB智能监测电路板电量以及信号字段。

本实施例中，NB智能监测电路板还设置有绿灯及红灯进行NB智能监测电路板状态显示，绿灯及红灯分别电连接运算控制模块1，其中NB智能监测电路板正常运作时绿灯工作，工作异常如电量低、温湿度超标时红灯告警。

本实施例中，NB智能监测电路板还设置有开机按键与运算控制模块1相连接，长按超过5秒进行开关机，单按则唤醒睡眠。

NB智能监测电路板的供电，可以有三种方式：

1.电路板放入工业打印机内部，RS485接口连接打印机主板进行供电；

2.电池采用4节锂亚电池，通过锂亚电池为PCB板3提供电源。标称容量为3600mAh、9000mAh、190000mAh，额定电压3.6V，最大连续工作电流为200mA，最大脉冲电流400mA，重量55g。本发明提供的锂亚电池具有稳定的高工作电压，高体积比能量，年自放电率低，长达10年工作寿命。另外，本发明的锂亚电池的外体采用不锈钢外体，金属玻璃密封结构，无机电解液，具有宽广的温度应用范围。电路板盒子可外置在工业打印机外部；

3.电路板电源由4节可充电电池ER14505+SPC0920电容器串联而成，容量达到8000mA，并配置以芯片TP4056及其外围电路搭建的电池充电保护电路进行电池电量管理，其中电池充电保护电路与运算控制模块1相连接，实现电量数据采集。

NB智能监测电路板设置有EEPROM存储器7，EEPROM存储器7采用FLASH存储芯片GD25Q16来实现与运算控制模块1的数据高速通讯，并能够掉电不丢失数据。

需要说明的是，NB智能监测电路板也可扩展使用WIFI/蓝牙/LORA等无线技术实现与工业打印机进行通信，也通过4G/5G/5G NB-IoT通信模组进行通信。

使用时，NB智能监测电路板通过RS-485接口或无线WIFI/LORA，将数据按照API编程接口规则连接工业打印机板卡，实现多种监管数据采集。工业打印机板卡将数据推送至NB智能监测电路板后，NB智能监测电路板对数据经过特殊编码、压缩和TEA加密，然后通过5G NB-IoT技术，上传到互联网云平台。云平台接受到数据后，解密解压，再对应编码进行还原、分析和处理，同理，NB智能监测电路板接受到云平台下发的加密编码指令，解密解压再编码还原分析，按照API编程接口规则，对工业打印机进行相应的操作和控制，从而，数据实现了压缩和加密等严格传输要求。

为了保证传输数据的安全性，本发明的无线智能测温监测装置还包括信号加密处理及传送电路。其中，信号加密处理及传送电路与5G NB-IoT无线通讯模块电性连接，用于将通过5G NB-IoT无线通讯模块传输的传感数据信号进行加密并传输出去，进而保证了传输数据的安全性。

由于STM32的无损压缩算法miniLZO移植，压缩率很高，20KB随机数压缩到638字节，耗时275us，说明：miniLZO是采用C编写的无损压缩库，提供了快速压缩和超快速解压缩能力。

由于单片机上算力有限，并且其内存和存储空间有限，加密算法没法采用RSA,DES等算法。在传统不变长加密算法基础上，方天科技设计了符合产品自身优势的FTXOR算法.

无线通讯模块采用5G NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,基于蜂窝的窄带物联网)无线通讯模块。例如，采用海思半导体HISILICON Boudica Hi2115芯片开发的NB86-G系列模块：利尔达Lierda NB86-G系列模组。

NB86-G系列模块为全球领先的5G NB-IoT的Lora(Low Power Wide AreaNetwork，低功耗无线广域网，)无线通信模块，符合3GPP标准，Hi2115芯片支持Band(波段)01、Band02、Band03、Band05、Band08、Band12、Band13、Band14、Band17、Band18、Band19、Band20、Band25、Band26、Band28、Band66频段，具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点。当然，对于5G NB-IoT无线通讯模块还可以采用现有已经存在的模组芯片实现，根据实际的应用需求选择对应的芯片实现即可。

本实施例通过5G NB-IoT技术上传到互联网云平台，解决现有3G/4G资费高、弱连接的弊端，达到低成本、低功耗、易布置的优势，实现简单有效的物联网监控的要求，也可以采用有线、WiFi、ZigBee、RF射频等方式进行通讯连接和数据传输。

在运营商基站信号下，本监控系统提供安全可控乃至个性化的实时在线监控、定位追溯、报警联动、远程控制、安全防范、在线升级、远程维保，并可以准确监控耗材使用情况、掌握设备运行情况等，对了解打印机用户使用习惯，为产品升级提供数据支持，为市场预测提供数据支持等管理和服务的一体化物联网功能。

同时，通过PC浏览器或手机APP,可登录云平台，查询工业打印机状态情况，设置电路板卡参数，下发指令给工业打印机主板等交互监控功能。

需要说明的是：

本实施例所用的方法，可转化为可存储于计算机存储介质中的程序步骤及装置，通过被控制器调用执行的方式进行实施，其中所述装置应当被理解为计算机程序实现的功能模块。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本实用新型也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本实用新型的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本实用新型的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本实用新型还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本实用新型的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是所述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号理解成是对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.基于5G NB-IoT的工业打印机监控系统，其特征在于：

包括NB智能监测电路板、云平台，所述NB智能监测电路板用于连接工业打印机以采集监管数据；所述NB智能监测电路板包括运算控制模块、通讯接口、5G NB-IoT无线通讯模块、显示屏；所述运算控制模块经通讯接口来与工业打印机通讯，并通过5G NB-IoT无线通讯模块来与所述云平台远程无线通讯；所述显示屏与运算控制模块相连接；所述NB智能监测电路板还包括温湿度传感器和EEPROM存储器，温湿度传感器、EEPROM存储器分别与所述运算控制模块相连接。

2.如权利要求1所述的工业打印机监控系统，其特征在于：所述通讯接口具体是RS-485数据接口，用于连接工业打印机。

3.如权利要求2所述的工业打印机监控系统，其特征在于：5G NB-IoT无线通讯模块具体是带有SIM卡的BC95-B5模块，通过天线与运营商基站连接到云平台。

4.如权利要求3所述的工业打印机监控系统，其特征在于：所述温湿度传感器采用SHT20模块，用于检测现场环境温湿度情况，或者监控RS-485数据接口的温湿度状态。

5.如权利要求3所述的工业打印机监控系统，其特征在于：所述运算控制模块采用STM32系列芯片，并基于32.768KHZ贴片无源晶振进行起振。

6.如权利要求1所述的工业打印机监控系统，其特征在于：所述显示屏采用OLED屏。

7.如权利要求6所述的工业打印机监控系统，其特征在于：所述NB智能监测电路板设置有用于NB智能监测电路板状态显示的绿灯及红灯，绿灯及红灯分别电连接运算控制模块。

8.如权利要求1所述的工业打印机监控系统，其特征在于：所述EEPROM存储器采用FLASH存储芯片，FLASH存储芯片存储空间为256千字节或512千字节。

9.如权利要求1所述的工业打印机监控系统，其特征在于：所述NB智能监测电路板还设置有电池来为NB智能监测电路板供电，所述电池配置有以芯片TP4056及其外围电路搭建的电池充电保护电路进行电池电量管理，电池充电保护电路与运算控制模块相连接。

10.如权利要求1所述的工业打印机监控系统，其特征在于：所述NB智能监测电路板还设置有开机按键来与运算控制模块相连接。

Images