CN215576961U - 一种NB_IoT智慧温度采集监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种NB_IoT智慧温度采集监测系统，其包括主控单元、NB_IoT通信单元和上位机，所述主控单元包括主控模块和功能模块，所述NB_IoT通信单元包括NB_IoT通信模块和附属模块，所述功能模块包括温度传感器模块、监测屏模块、触摸按钮模块、蜂鸣器模块、寄存器模块、电源模块；所述附属模块包括SIM卡模块、NB_IoT天线电路。本NB_IoT智慧温度采集监测系统节省了通信布线的人力物力耗费，保证了现场温度传感器在密集安装情况下的数据传输的稳定性，同时具备良好的现场显示及控制功能，系统实际应用中的数据交互稳定性和结构功能性得到极大的提升。

Description

一种NB_IoT智慧温度采集监测系统

技术领域

本实用新型涉及监测技术及通信技术领域，具体涉及一种NB_IoT智慧温度采集监测系统。

背景技术

传统应用于管网温度数据的采集监测系统普遍采用多级、多层次、集中联网监测方式，大量温度传感器在密集安装情况下，由于数据交互需要外部通讯布线，不仅耗费大量人力物力，而且导致了各温度传感器与上位机之间的数据传输稳定性较差，另外这种监测系统大多只能在上位机进行远程集中数据显示和指令控制，欠缺现场显示及控制功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服温度数据的采集监测系统由于采用多级、多层次、集中联网的控制方式所导致数据传输稳定性差，以及现场显控功能欠缺的问题，提供一种NB_IoT智慧温度采集监测系统，其通过NB_IoT网络进行数据交互，节省了通信布线的人力物力耗费，配合主控单元的架构设计，保证了现场温度传感器在密集安装情况下的数据传输的稳定性，同时利用对主控单元输入输出结构的优化，使其具备良好的现场显示及控制功能。

本NB_IoT智慧温度采集监测系统包括主控单元、NB_IoT通信单元和上位机，所述主控单元通过NB_IoT通信单元与上位机进行信息交互，所述主控单元包括主控模块和功能模块，所述NB_IoT通信单元包括NB_IoT通信模块和附属模块，其中，

所述主控模块用于接收并转换温度传感器模块采集的温度信息，并根据触摸按钮指令或上位机指令输出信息数据；所述功能模块包括与主控模块相应引脚连接的：温度传感器模块，用于采集目标区域温度信息并周期性的向主控模块发送温度信息数据；监测屏模块，用于显示主控模块输出的温度信息数据、NB_IoT通信单元的系统网络状态、预设温度信息；触摸按钮模块，用于向主控模块输入触摸按钮指令；蜂鸣器模块，用于根据用户操作触摸按钮或上位机操作发出提示特定的声音频率；寄存器模块，用于存储记录主控芯片接收到的温度信息、触摸按钮模块及上位机输入的指令信息；电源模块，用于对外部供电进行电压转换和整流为主控单元和NB_IoT通信单元；

所述NB_IoT通信模块用于将主控单元采集/接收到的数据信息通过NB_IoT网络上传至上位机，同时将上位机下达的指令信息通过NB_IoT网络接收至主控单元；所述附属模块包括连接在NB_IoT通信模块上的：SIM卡模块，用于为NB_IoT通信模块提供联网权限支持；NB_IoT天线电路，用于配合NB_IoT通信模块实现与上位机之间的无线数据接收和发送。

进一步的，所述主控模块通过串口转HDR-F-2.54排座连接NB_IoT通信模块。串口转HDR-F-2.54排座具有隔离NB_Iot通信模块与主控模块的作用，防止对主控模块录入核心代码时受到NB_Iot通信模块干扰。

具体的，所述主控模块采用STC15W408AS核心芯片。STC15W408AS核心芯片具有价格低廉、精度高、存储空间充足、宽电压供电、功能全面等优点，其内部自带复位电路、晶振及时钟电路，降低了核心电路的复杂性，提升了其稳定性；由于NB_IoT通信模块的供电电压最高可为4.2V，为了使主控模块与NB_IoT通信模块之间稳定的数据交互，故使用DC/3.3V供电。所述NB_IoT通信模块采用LSD4NBN通信模块。LSD4NBN通信模块采用DC/3V供电，具有低功耗、通讯稳定、抗干扰能力强、使用便捷等优点。

具体的，所述温度传感器模块采用DS18B20温度传感器；所述监测屏模块包括LCD屏和显示驱动模块，所述显示驱动模块采用HT1621B驱动芯片，HT1621B芯片驱动LCD液晶显示屏，使用DC/5V供电保证芯片的驱动运行能力，主控模块的四个功能引脚连接HT1621B芯片虽然主控模块STC15W408AS芯片的供电电压为DC/3.3V，但是由于STC15W408AS是宽电压供电，承受电压在DC2.5V～DC/5.0V之间，所以STC15W408AS的功能引脚可以直接连接到LCD驱动模块接口上，为使其稳定工作使用了与LCD驱动模块相同的工作电压DC/5V，LCD液晶显示模块采用的是LCD_FM_MB液晶显示屏，来显示室内温度、产品编号、联网状态、设定温度等信息，通过主控模块的一个功能引脚控制LCD液晶显示模块的S8050三极管来实现液晶显示屏的点亮与熄灭；所述触摸按钮模块采用BS814A-2一体式四键按钮木模块，BS814A-2芯片与4个触摸按键相连，通过BS814A-2芯片与主控模块两个功能引脚的连接判断4个触摸按键是否按下，不同按键按下对应不同功能，如：电源开关、检测联网状态、显示产品编号、显示设定温度、显示实时温度等；所述蜂鸣器模块经S8050三极管连接主控模块，操作过程中，发出不同的声音频率，明确操作功能。

具体的，所述寄存器模块采用24C02的存储芯片。

具体的，所述电源调整模块包括DB207S整流桥、XL1509稳压芯片和AMS1117-3.3三端稳压器。通过DB207S整流桥对外部DC/24V供电电流进行二次整流，再通过通过XL1509稳压芯片把DC/24V电压转化成DC/5V，用DC/5V电压对用DC/5V电压对18B20温度传感器模块、LCD屏、蜂鸣器、触摸按钮模块、寄存器模块和模块进行供电，保证其稳定的稳定数据，再通过AMS1117-3.3三端稳压器模块对DC/5V进行降压转化为DC/3.3V为主控模块、NB_IoT通信模块、显示驱动模块供电。

具体的，所述SIM卡模块采用CESDLC3V0J4模块。CESDLC3V0J4模块能够很好的适配中国电信的SIM物联网卡，并对SIM物联网卡进行过流过压保护。

本实用新型一种NB_IoT智慧温度采集监测系统，克服了温度数据的采集监测系统由于采用多级、多层次、集中联网的控制方式所导致数据传输稳定性差，以及现场显控功能欠缺的问题，其通过NB_IoT网络进行数据交互，节省了通信布线的人力物力耗费，配合主控单元的架构设计，保证了现场温度传感器在密集安装情况下的数据传输的稳定性，同时利用对主控单元输入输出结构的优化，使其具备良好的现场显示及控制功能，系统实际应用中的数据交互稳定性和结构功能性得到极大的提升。

附图说明

下面结合附图对本实用新型一种NB_IoT智慧温度采集监测系统作进一步说明：

图1是本NB_IoT智慧温度采集监测系统的逻辑架构线框图；

图2是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述主控模块的电路图；

图3是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述温度传感器模块的电路图；

图4是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述LCD屏的电路图；

图5是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述显示驱动模块的电路图；

图6是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述触摸按钮模块的电路图；

图7是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述蜂鸣器模块的电路图；

图8是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述寄存器模块的电路图；

图9是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述电源模块的电路图；

图10是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述NB_IoT通信模块的电路图；

图11是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述SIM卡模块的电路图；

图12是本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述NB_IoT天线电路的电路图。

图中：

1-主控单元；11-主控模块、12-温度传感器模块、13-监测屏模块、14-触摸按钮模块、15-蜂鸣器模块、16-寄存器模块、17-电源模块；

2-NB_IoT通信单元；21-NB_IoT通信模块、22-SIM卡模块、23-NB_IoT天线电路；

3-上位机。

具体实施方式

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以下用具体实施例对本实用新型技术方案做进一步描述，但本实用新型的保护范围不限制于下列实施例。

实施方式1：如图1所示，本NB_IoT智慧温度采集监测系统包括主控单元1、NB_IoT通信单元2和上位机3，所述主控单元1通过NB_IoT通信单元2与上位机3进行信息交互，所述主控单元1包括主控模块11和功能模块，所述NB_IoT通信单元2包括NB_IoT通信模块21和附属模块，其中，

所述主控模块11用于接收并转换温度传感器模块采集的温度信息，并根据触摸按钮指令或上位机指令输出信息数据；所述功能模块包括与主控模块11相应引脚连接的：温度传感器模块12，用于采集目标区域温度信息并周期性的向主控模块发送温度信息数据；监测屏模块13，用于显示主控模块输出的温度信息数据、NB_IoT通信单元的系统网络状态、预设温度信息；触摸按钮模块14，用于向主控模块输入触摸按钮指令；蜂鸣器模块15，用于根据用户操作触摸按钮或上位机操作发出提示特定的声音频率；寄存器模块16，用于存储记录主控芯片接收到的温度信息、触摸按钮模块及上位机输入的指令信息；电源模块17，用于对外部供电进行电压转换和整流为主控单元和NB_IoT通信单元；

所述NB_IoT通信模块21用于将主控单元1采集/接收到的数据信息通过NB_IoT网络上传至上位机3，同时将上位机3下达的指令信息通过NB_IoT网络接收至主控单元1；所述附属模块包括连接在NB_IoT通信模块21上的：SIM卡模块22，用于为NB_IoT通信模块提供联网权限支持；NB_IoT天线电路23，用于配合NB_IoT通信模块实现与上位机之间的无线数据接收和发送。

实施方式2：本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述主控模块通过串口转HDR-F-2.54排座连接NB_IoT通信模块。串口转HDR-F-2.54排座具有隔离NB_Iot通信模块与主控模块的作用，防止对主控模块录入核心代码时受到NB_Iot通信模块干扰。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。

实施方式3：如图2至12所示，本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述主控模块11采用STC15W408AS核心芯片。STC15W408AS核心芯片具有价格低廉、精度高、存储空间充足、宽电压供电、功能全面等优点，其内部自带复位电路、晶振及时钟电路，降低了核心电路的复杂性，提升了其稳定性；由于NB_IoT通信模块21的供电电压最高可为4.2V，为了使主控模块与NB_IoT通信模块之间稳定的数据交互，故使用DC/3.3V供电。所述NB_IoT通信模块采用LSD4NBN通信模块。LSD4NBN通信模块采用DC/3V供电，具有低功耗、通讯稳定、抗干扰能力强、使用便捷等优点。所述温度传感器模块12采用DS18B20温度传感器；所述监测屏模块13包括LCD屏和显示驱动模块，所述显示驱动模块采用HT1621B驱动芯片，HT1621B芯片驱动LCD液晶显示屏，使用DC/5V供电保证芯片的驱动运行能力，主控模块的四个功能引脚连接HT1621B芯片虽然主控模块STC15W408AS芯片的供电电压为DC/3.3V，但是由于STC15W408AS是宽电压供电，承受电压在DC2.5V～DC/5.0V之间，所以STC15W408AS的功能引脚可以直接连接到LCD驱动模块接口上，为使其稳定工作使用了与LCD驱动模块相同的工作电压DC/5V，LCD液晶显示模块采用的是LCD_FM_MB液晶显示屏，来显示室内温度、产品编号、联网状态、设定温度等信息，通过主控模块的一个功能引脚控制LCD液晶显示模块的S8050三极管来实现液晶显示屏的点亮与熄灭；所述触摸按钮模块14采用BS814A-2一体式四键按钮木模块，BS814A-2芯片与4个触摸按键相连，通过BS814A-2芯片与主控模块两个功能引脚的连接判断4个触摸按键是否按下，不同按键按下对应不同功能，如：电源开关、检测联网状态、显示产品编号、显示设定温度、显示实时温度等；所述蜂鸣器模块15经S8050三极管连接主控模块，操作过程中，发出不同的声音频率，明确操作功能。所述寄存器模块16采用24C02的存储芯片。所述电源调整模块17包括DB207S整流桥、XL1509稳压芯片和AMS1117-3.3三端稳压器。通过DB207S整流桥对外部DC/24V供电电流进行二次整流，再通过通过XL1509稳压芯片把DC/24V电压转化成DC/5V，用DC/5V电压对18B20温度传感器模块、LCD屏、蜂鸣器、触摸按钮模块、寄存器模块和模块进行供电，保证其稳定的稳定数据，再通过AMS1117-3.3三端稳压器模块对DC/5V进行降压转化为DC/3.3V为主控模块、NB_IoT通信模块、显示驱动模块供电。所述SIM卡模块22采用CESDLC3V0J4模块。CESDLC3V0J4模块能够很好的适配中国电信的SIM物联网卡，并对SIM物联网卡进行过流过压保护。实施方式2：本NB_IoT智慧温度采集监测系统所述主控模块11通过串口转HDR-F-2.54排座连接NB_IoT通信模块21。串口转HDR-F-2.54排座具有隔离NB_Iot通信模块与主控模块的作用，防止对主控模块录入核心代码时受到NB_Iot通信模块干扰。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。

本NB_IoT智慧温度采集监测系统克服了温度数据的采集监测系统由于采用多级、多层次、集中联网的控制方式所导致数据传输稳定性差，以及现场显控功能欠缺的问题，其通过NB_IoT网络进行数据交互，节省了通信布线的人力物力耗费，配合主控单元的架构设计，保证了现场温度传感器在密集安装情况下的数据传输的稳定性，同时利用对主控单元输入输出结构的优化，使其具备良好的现场显示及控制功能，系统实际应用中的数据交互稳定性和结构功能性得到极大的提升。

以上描述显示了本实用新型的主要特征、基本原理，以及本实用新型的优点。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种NB_IoT智慧温度采集监测系统，其特征是：包括主控单元(1)、NB_IoT通信单元(2)和上位机(3)，所述主控单元(1)通过NB_IoT通信单元(2)与上位机(3)进行信息交互，所述主控单元(1)包括主控模块(11)和功能模块，所述NB_IoT通信单元(2)包括NB_IoT通信模块(21)和附属模块，其中，

所述主控模块(11)用于接收并转换温度传感器模块采集的温度信息，并根据触摸按钮指令或上位机指令输出信息数据；所述功能模块包括与主控模块(11)相应引脚连接的：

温度传感器模块(12)，用于采集目标区域温度信息并周期性的向主控模块发送温度信息数据；

监测屏模块(13)，用于显示主控模块输出的温度信息数据、NB_IoT通信单元的系统网络状态、预设温度信息；

触摸按钮模块(14)，用于向主控模块输入触摸按钮指令；

蜂鸣器模块(15)，用于根据用户操作触摸按钮或上位机操作发出提示特定的声音频率；

寄存器模块(16)，用于存储记录主控芯片接收到的温度信息、触摸按钮模块及上位机输入的指令信息；

电源模块(17)，用于对外部供电进行电压转换和整流为主控单元和NB_IoT通信单元；

所述NB_IoT通信模块(21)用于将主控单元(1)采集/接收到的数据信息通过NB_IoT网络上传至上位机(3)，同时将上位机(3)下达的指令信息通过NB_IoT网络接收至主控单元(1)；所述附属模块包括连接在NB_IoT通信模块(21)上的：

SIM卡模块(22)，用于为NB_IoT通信模块提供联网权限支持；

NB_IoT天线电路(23)，用于配合NB_IoT通信模块实现与上位机之间的无线数据接收和发送。

2.根据权利要求1所述的NB_IoT智慧温度采集监测系统，其特征是：所述主控模块(11)通过串口转HDR-F-2.54排座连接NB_IoT通信模块(21)。

3.根据权利要求1所述的NB_IoT智慧温度采集监测系统，其特征是：所述主控模块(11)采用STC15W408AS核心芯片；所述NB_IoT通信模块(21)采用LSD4NBN通信模块。

4.根据权利要求1所述的NB_IoT智慧温度采集监测系统，其特征是：所述温度传感器模块(12)采用DS18B20温度传感器；所述监测屏模块(13)包括LCD屏和显示驱动模块，所述显示驱动模块采用HT1621B驱动芯片；所述触摸按钮模块(14)采用BS814A-2一体式四键按钮木模块；所述蜂鸣器模块(15)经S8050三极管连接主控模块。

5.根据权利要求1所述的NB_IoT智慧温度采集监测系统，其特征是：所述寄存器模块(16)采用24C02的存储芯片。

6.根据权利要求1所述的NB_IoT智慧温度采集监测系统，其特征是：所述电源模块(17)包括DB207S整流桥、XL1509稳压芯片和AMS1117-3.3三端稳压器。

7.根据权利要求1所述的NB_IoT智慧温度采集监测系统，其特征是：所述SIM卡模块(22)采用CESDLC3V0J4模块。

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