CN219843687U - 一种基于nbiot通讯的通讯终端 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种基于NBIOT通讯的通讯终端，包括电源模块、数据处理模块、NBIOT通讯模块、LoRa通讯模块及供电控制模块；其中，电源模块的第一端与数据处理模块的电源端连接，电源模块的第二端与供电控制模块的电源端连接；NBIOT通讯模块的通讯端与数据处理模块的第一通讯端连接，LoRa通讯模块的通讯端与数据处理模块的第二通讯端连接；数据处理模块的输出端与供电控制模块的输入端连接，供电控制模块的输出端与NBIOT通讯模块的电源端连接，供电控制模块用于打开或者关闭NBIOT通讯模块的供电电源。本申请采用LoRa通讯模块和NBIOT通讯模块实现超低功耗数据采集、上传，并在数据传输完成后通过供电控制模块关断NBIOT通讯模块电源，由此，有效降低了设备的静态功耗。
Description
技术领域
本申请涉及数据通讯技术领域，尤其涉及一种基于NBIOT通讯的通讯终端。
背景技术
随着传感器和通讯技术的迅速发展，针对粮食存储中的粮情监控出现了一些在线检测仪器，比如粮温检测仪、温湿度检测仪、小型气象站等。通过这些检测仪，人们可以更加方便的获取粮情信息。
目前，这些检测仪普遍采用有线通讯、本地网络通讯或者4G网络通讯，客户端通过通讯模块下发采集指令给检测仪，然后通过设备的传感器采集粮温、气温、气湿等参数信息，再经过微处理器处理分析，并经通讯模块上报回客户端，通过客户端显示出采集结果，设备状态等内容。
然而，采用本地网络进行数据传输，其通讯距离有限，无法做到远程采集、远程查看实时数据，采用4G网络通讯功耗偏高，且通讯模块的成本和通讯费用较高，既不利于长期使用和批量推广，也不利于实现节能降耗，减少碳排放。
实用新型内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
本申请提出了一种基于NBIOT通讯的通讯终端，包括：电源模块、数据处理模块、NBIOT通讯模块、LoRa通讯模块及供电控制模块；
其中，所述电源模块的第一端与所述数据处理模块的电源端连接，所述电源模块的第二端与所述供电控制模块的电源端连接；
所述NBIOT通讯模块的通讯端与所述数据处理模块的第一通讯端连接，所述LoRa通讯模块的通讯端与所述数据处理模块的第二通讯端连接；
所述数据处理模块的输出端与所述供电控制模块的输入端连接，所述供电控制模块的输出端与所述NBIOT通讯模块的电源端连接，所述供电控制模块用于打开或者关闭所述NBIOT通讯模块的供电电源。
在一些实施例中，所述电源模块包括：
太阳能充电电路及电池组件；
所述太阳能充电电路的输出端与所述电池组件的输入端连接，所述电池组件的输出端与所述电源模块的第一端连接，所述太阳能充电电路的输出端与所述电源模块的第二端连接。
在一些实施例中，所述数据处理模块的第二通讯端包括远程唤醒信号输出端和采集信号输入端，所述LoRa通讯模块的通讯端包括唤醒信号输入端和采集信号输出端；
所述LoRa通讯模块的采集信号输出端与所述数据处理模块的采集信号输入端连接，所述LoRa通讯模块用于将检测仪采集的传感数据发送至所述数据处理模块；
所述LoRa通讯模块的唤醒信号输入端与所述数据处理模块的远程唤醒信号输出端连接，所述LoRa通讯模块还用于向所述检测仪发送远程唤醒信号。
在一些实施例中，所述基于NBIOT通讯的通讯终端还包括：
手动唤醒模块；
其中，所述手动唤醒模块的输出端与所述数据处理模块的本地唤醒信号输入端连接，所述手动唤醒模块用于将所述数据处理模块从低功耗模式唤醒进入正常工作模式。
在一些实施例中，所述数据处理模块包括定时唤醒电路，所述数据处理模块通过所述定时唤醒电路从低功耗模式唤醒进行正常工作模式。
本申请提供的基于NBIOT通讯的通讯终端，首先通过LoRa通讯模块接收检测仪采集的传感信号，然后经数据处理模块分析、处理后，再通过NBIOT通讯模块无线传输，上传至监控平台，实现超低功耗通讯。
此外，在数据传输完成后，通过供电控制模块关断NBIOT通讯模块电源，由此，既实现了远程集中采集监控参数信息，又有效降低了设备的静态功耗，节约能源，降低碳排放。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请一实施例所提供的基于NBIOT通讯的通讯终端的电路示意图；
图2为根据本申请另一实施例所提供的基于NBIOT通讯的通讯终端的电路示意图；
图3为根据本申请实施例所提供的充电电路的电路示意图；
图4为根据本申请实施例所提供的数据处理模块的电路示意图；
图5为根据本申请实施例所提供的LoRa通讯模块的电路示意图；
图6为根据本申请实施例所提供的手动唤醒模块的电路示意图；
图7为根据本申请实施例所提供的供电控制模块的电路示意图；
图8为根据本申请实施例所提供的NBIOT通讯模块的电路示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
图1示出了本申请实施例的一种基于NBIOT通讯的通讯终端的电路示意图。其中，NBIOT通讯即窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)通讯，是本领域的现有技术，在次不再赘述。
如图1所示，该基于NBIOT通讯的通讯终端100可以包括电源模块110、数据处理模块120、NBIOT通讯模块130、LoRa通讯模块140及供电控制模块150。
其中，电源模块110的第一端与数据处理模块120的电源端连接，电源模块110的第二端与供电控制模块150的电源端连接。
可以理解的是，电源模块110能够通过第一端为数据处理模块120提供电源信号，同时通过第二端为供电控制模块150提供电源信号。
NBIOT通讯模块130的通讯端与数据处理模块120的第一通讯端连接，LoRa通讯模块140的通讯端与数据处理模块120的第二通讯端连接。
其中，LoRa通讯模块140用于接收检测仪采集的温度、湿度等参数信息，然后发送给数据处理模块120，经数据处理模块120分析、处理后，再通过NBIOT通讯模块130无线传输，上传至监控平台。
需要说明的是，通讯终端可以配置接收多个站点的检测仪采集的参数信息，并通过NBIOT通讯模块130汇总上传至监控平台。
本申请实施例中，LoRa通讯即远距离无线电(Long Range Radio)通讯，是本领域的现有技术，在此不再赘述。
数据处理模块120的输出端与供电控制模块150的输入端连接，供电控制模块150的输出端与NBIOT通讯模块130的电源端连接，供电控制模块150用于打开或者关闭NBIOT通讯模块130的供电电源。
可以理解的是，当监控平台仅需要获取特定时段的温湿度等参数信息时，NBIOT通讯模块130也仅需要在特定时段内工作。因此，本申请实施例中，通过数据处理模块120输出控制信号，使得供电控制模块150在数据传输完成后，关闭NBIOT通讯模块130的供电电源。由此，NBIOT通讯模块130无需长时间在线工作，降低通讯终端的静态功耗。
本申请实施例中提供的基于NBIOT通讯的通讯终端，首先通过LoRa通讯模块140接收检测仪采集的传感信号，然后经数据处理模块120分析、处理后，再通过NBIOT通讯模块130无线传输，上传至监控平台，实现超低功耗通讯。
此外，在数据传输完成后，通过供电控制模块150关断NBIOT通讯模块130电源，由此，既实现了远程集中采集监控参数信息，又有效降低了设备的静态功耗，节约能源，降低碳排放。
图2示出了本申请另一实施例的一种基于NBIOT通讯的通讯终端的电路示意图。
如图2所示，该基于NBIOT通讯的通讯终端200可以包括电源模块210、数据处理模块220、NBIOT通讯模块230、LoRa通讯模块240、供电控制模块250及手动唤醒模块260。
其中，电源模块210的第一端与数据处理模块220的电源端连接，电源模块210的第二端与供电控制模块250的电源端连接。
需要说明的是，为了提高电源模块210的可靠性和使用寿命，本申请实施例中，电源模块210包括太阳能充电电路及电池组件。其中，电池组件为独立的可充电电池，太阳能充电电路的输出端与电池组件的输入端连接，从而在电池电量不足时为电池组件充电。
电池组件的输出端与电源模块210的第一端连接，即通过电池组件为通讯终端供电。太阳能充电电路的输出端与电源模块210的第二端连接，为设备中的其他功能模块供电。太阳能充电电路的电路示意图如图3所示，其中，VBA为太阳能充电电路的输出端。
本申请实施例中，采用独立的可充电电池给设备供电，设置太阳能充电电路，该电路具备最大功率点跟踪功能，根据不同光照强度自动调整充电参数，最大程度保证充电效率，保证电池电量。
NBIOT通讯模块230的通讯端与数据处理模块220的第一通讯端连接，LoRa通讯模块240的通讯端与数据处理模块220的第二通讯端连接；数据处理模块220包括定时唤醒电路，数据处理模块220通过定时唤醒电路从低功耗模式唤醒进行正常工作模式。
LoRa通讯模块240用于接收检测仪采集的温度、湿度等参数信息，并发送给数据处理模块220，经过数据处理模块220处理分析，再发送给NBIOT通讯模块230实时上传。可以理解的是，当特定时间的数据采集、传输完成后，数据处理模块220不再需要工作。因此，可以进入休眠状态，以降低设备功耗。
本申请实施例中，可以根据采集数据的时间段设置定时唤醒电路，使得数据处理模块220在无需工作的时段内进入低功耗模式，在需要处理数据的时段内定时唤醒进入正常工作模式。比如，可以设置数据处理模块220每天8点至16点正常工作，其余时段休眠进入低功耗模式。
如图4所示，本申请实施例中，数据处理模块220采用支持超低功耗的单片机(HC32L130)进行数据采集、数据处理，该单片机在DC3V深度休眠模式下，即所有时钟关闭，上电复位有效，IO状态保持，IO中断有效，所有寄存器、RAM和CPU数据保存状态时的功耗仅为0.5μA，在正常的低速工作模式下，即工作频率32.768kHz下CPU和外设都正常运行时，工作电流仅7uA。
本申请实施例中，数据处理模块220的第二通讯端包括远程唤醒信号输出端和采集信号输入端，LoRa通讯模块240的通讯端包括唤醒信号输入端和采集信号输出端；
LoRa通讯模块240的采集信号输出端与数据处理模块220的采集信号输入端连接，LoRa通讯模块240用于将检测仪采集的传感数据发送至数据处理模块220；
LoRa通讯模块240的唤醒信号输入端与数据处理模块220的远程唤醒信号输出端连接，LoRa通讯模块240还用于向检测仪发送远程唤醒信号。
需要说明的是，在特殊情况下，监控平台可能需要额外采集某个站点在某个时刻的参数信息。本申请实施例中，通过为数据处理模块220设置远程唤醒信号输出端，使得NBIOT通讯模块230在接收到监控平台的指令后，向数据处理模块220发送指令，数据处理模块220进而通过LoRa通讯模块240向指定站点的检测仪发送唤醒指令，将检测仪远程唤醒，进入正常工作模式，采集并上传数据。
如图5所示，本申请实施例中，采用支持超低功耗通讯的LoRa通讯模组E330-400T13S,支持LDC超低功耗接收模式，支持低功耗单点唤醒，解决同频误唤醒问题，降低整体功耗到20mW。
当LoRa通讯模块240接收到远程唤醒指令时，产生中断信号LR AUX，并向检测仪的通讯模块发送中断信号，将检测仪从低功耗模式唤醒进入正常工作模式。
此外，为了进一步提高通讯终端功能的可靠性和多样性，本申请实施例中，通过手动唤醒模块260实现设备本地唤醒。
具体的，手动唤醒模块260的输出端与数据处理模块220的本地唤醒信号输入端连接，手动唤醒模块260用于将数据处理模块220从低功耗模式唤醒进入正常工作模式。
手动唤醒模块260的电路示意图如图6所示，其中，通过闭合按键S301产生本地唤醒信号WKUP_KEY，本地唤醒信号输入数据处理模块220，可将其从低功耗模式唤醒进入正常工作模式。
数据处理模块220的输出端与供电控制模块250的输入端连接，供电控制模块250的输出端与NBIOT通讯模块230的电源端连接，供电控制模块250用于打开或者关闭NBIOT通讯模块230的供电电源。
本申请实施例中，供电控制模块250的电路示意图如图7所示。当需要上传数据时，数据处理模块220产生控制信号PEN NB，使得供电控制模块250输出电源信号，为NBIOT通讯模块230供电。在数据上传完毕后，数据处理模块220控制供电控制模块250关闭电源输出，NBIOT通讯模块230断电停止工作。
如图8所示，本申请实施例中，NBIOT通讯模块230采用支持低功耗通讯的NBIOT通讯模组L660C，在PSM模式下工作在电压DC3.3V时功耗仅为1.3uA。
需要说明的是，供电控制模块250的输出电压经过电压转换电路降低为3.3V后，可为NBIOT通讯模块230供电。
下面对本申请实施例的基于NBIOT通讯的通讯终端的具体工作过程进行详细说明。
首先根据监控平台的数据采集需求，设置通讯终端的工作时段，使得通讯终端在工作时段通过LoRa通讯模块获取检测仪采集的参数信息，通过数据处理模块及NBIOT通讯模块向监控平台上传数据；并且，通讯终端在工作时段之外定时休眠进入低功耗模式，并关闭NBIOT通讯模块的供电电源，使得NBIOT通讯模块断电停止工作，充分降低设备静态功耗。
此外，在特殊情况下，也可以通过手动唤醒模块本地唤醒通讯终端，使其正常工作。并且，通讯终端还可以通过LoRa通讯模块远程唤醒检测仪。
本申请实施例中，采用独立的可充电电池给设备供电，具备太阳能充电电路，使用免费的清洁能源，低碳节能，更加节约布线施工成本。
本申请实施例中，采用支持超低功耗的单片机(HC32L130)进行数据采集、数据处理，采用支持超低功耗通讯的NBIOT通讯模块和LoRa通讯模块，其功耗均为微安级。
本申请实施例中，通讯终端定时休眠进入低功耗模式，并且支持定时唤醒，最大限度保证低功耗，且不影响正常工作效率。
本申请实施例中，供电控制模块具备打开和关闭NBIOT通讯模块供电电源功能，仅在工作时候开启数据通讯功能，有效降低设备静态功耗。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
Claims (5)
1.一种基于NBIOT通讯的通讯终端，其特征在于，包括：
电源模块、数据处理模块、NBIOT通讯模块、LoRa通讯模块及供电控制模块；
其中，所述电源模块的第一端与所述数据处理模块的电源端连接，所述电源模块的第二端与所述供电控制模块的电源端连接；
所述NBIOT通讯模块的通讯端与所述数据处理模块的第一通讯端连接，所述LoRa通讯模块的通讯端与所述数据处理模块的第二通讯端连接；
所述数据处理模块的输出端与所述供电控制模块的输入端连接，所述供电控制模块的输出端与所述NBIOT通讯模块的电源端连接，所述供电控制模块用于打开或者关闭所述NBIOT通讯模块的供电电源。
2.如权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述电源模块包括：
太阳能充电电路及电池组件；
所述太阳能充电电路的输出端与所述电池组件的输入端连接，所述电池组件的输出端与所述电源模块的第一端连接，所述太阳能充电电路的输出端与所述电源模块的第二端连接。
3.如权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，所述数据处理模块的第二通讯端包括远程唤醒信号输出端和采集信号输入端，所述LoRa通讯模块的通讯端包括唤醒信号输入端和采集信号输出端；
所述LoRa通讯模块的采集信号输出端与所述数据处理模块的采集信号输入端连接，所述LoRa通讯模块用于将检测仪采集的传感数据发送至所述数据处理模块；
所述LoRa通讯模块的唤醒信号输入端与所述数据处理模块的远程唤醒信号输出端连接，所述LoRa通讯模块还用于向所述检测仪发送远程唤醒信号。
4.如权利要求1所述的通讯终端，其特征在于，还包括：
手动唤醒模块；
其中，所述手动唤醒模块的输出端与所述数据处理模块的本地唤醒信号输入端连接，所述手动唤醒模块用于将所述数据处理模块从低功耗模式唤醒进入正常工作模式。
5.如权利要求1-4任一所述的通讯终端，其特征在于，所述数据处理模块包括定时唤醒电路，所述数据处理模块通过所述定时唤醒电路从低功耗模式唤醒进行正常工作模式。
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