CN220586309U - 基于NB-IoT通讯技术的低功耗物联采集终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于NB‑IoT通讯技术的低功耗物联采集终端，该物联终端由双电源供电、低功耗控制供电芯片、通讯总线、核心处理器以及无线通讯模块组成。同时每个部分分别实现物联终端不“掉线”、物联终端低功耗工作、高效稳定地传输数据、处理传感器数据并传输至通讯模块、实现物联终端远距离通讯的效果，进而使得物联采集终端能远距离传输低功耗工作并且时刻“在线”，同时保证采集数据的可靠性。

Description

基于NB-IoT通讯技术的低功耗物联采集终端

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，具体为基于NB-I oT通讯技术的低功耗物联采集终端。

背景技术

目前，主流的物联终端通讯方式大致分4大类，有线、传统互联网、近距离无线以及移动空中网通讯；其次物联终端根据工作环境可分为持续性通讯工作、间断性通讯工作。在这4大类通讯方式中，有线通讯以RS232、RS485为首，通讯效果稳定可靠，但也由于有线而局限于独立工作环境，布线工作量大。传统互联网以WIF I、以太网为主，以太网与有线通讯类似，具有更快的传输速度，WIFI则是以太网无线化，免去布线工序，但还是局限与独立空间通讯。近距离无线以蓝牙、ZigBee、LoRa为主实现无线通讯，由于硬件设计，蓝牙只能实现10米通讯，ZigBee只能实现百米内通讯，LoRa虽说能实现2-15公里通讯，但需要搭配基站部署使用。移动空中网通讯以GPRS为主，一种基于2G移动网络通讯技术，覆盖范围广，并能达到永远在线不间断工作的效果，也是目前物联终端应用最多的方案之一，但由于要求终端长时间工作，使装置一直处于高功耗状态，进而使得物联终端的维护周期变短，增加维护成本。

在装置电源方面，大多数物联终端基本只有一组供电方案，一旦意外断电，则使物联对象处于“离线”状态。对于需要持续通讯来保持物联对象时刻“在线”并读取数据的工作环境，物联终端必须时刻不停机、高功耗工作；但对于间断性通讯获取物联对象数据状态的工作环境，物联终端持续高功耗工作则会资源浪费，并因为较短的维护周期，使得物联终端不具备性价比。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了基于NB-I oT通讯技术的低功耗物联采集终端，具备与有线通讯一致的稳定可靠性、与GPRS通讯同级别的覆盖范围，还能实现物联终端低功耗工作并且断主供电后不停机的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于NB-I oT通讯技术的低功耗物联采集终端，包括有核心处理器及分别与所述核心处理器连接的供电模块、通讯模块，所述核心处理器有线连接有物联采集终端外的传感器，所述供电模块还与所述通讯模块连接；

所述供电模块包括电源输入与供电芯片，所述核心处理器用于获取传感器发送的数据并通过所述通讯模块远距离传输至云服务器。

所述电源输入采用市电主供电，电池采用锂亚硫酰氯电池，供电控制芯片采用TPL5110芯片。

进一步，所述核心处理器与传感器有线连接信息交互，采用RS485总线连接通讯。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

1、该基于NB-I oT通讯技术的低功耗物联采集终端，物联终端通过RS485总线与各类传感器连接并设置对应地址，有序采集各传感器数据。其次，物联终端通讯方式采用与GPRS同一类移动网络的NB-I oT，可以直接部署于GSM网络，对比LoRa，NB-I oT不需要配套基站使用；对比GPRS，NB-I oT的启动电流、工作功耗更低。接着，物联终端功耗控制通过搭配TPL5110芯片来控制供电定时输出。最后，物联终端供电方案由市电与后备电池组合而成，正常时由市电供电，当市电失电时采用后备电池供电，后备电池选用锂亚硫酰氯电池。

2、该基于NB-I oT通讯技术的低功耗物联采集终端，物联采集终端通过有线通讯方式连接各类传感器来达到稳定有序的采集各传感器数据的效果。其次，物联终端采用移动空中网络来实现无线远距离且覆盖性更强的通讯效果。接着，物联终端通过搭配带有低功耗控制特性的供电芯片，来实现物联终端保持低功耗工作的效果。最后，物联终端的供电方案采用双电源搭配，来实现主供电失电后终端不“掉线”的效果。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实施例中的基于NB-I oT通讯技术的低功耗物联采集终端，物联采集终端包括核心处理器及分别与核心处理器连接的供电模块、通讯模块，核心处理器还与物联采集终端外的传感器有线连接并信息交互，供电模块还与通讯模块连接；物联采集终端外的传感器用于采集物联终端的工作环境数据，供电模块包括电源输入与供电芯片，用于控制物联采集终端的工作功耗，核心处理器用于获取传感器发送的数据并通过通讯模块远距离传输至云服务器。

其中，电源输入采用市电主供电，经过电源变压器降压变换后给系统提供工作电源，通过DC/DC直流转换器产生3.3V/5V电压供核心处理器，电池作为后备电源，当市电失电切换电池供电，电池采用锂亚硫酰氯电池，供电控制芯片采用TPL5110芯片控制来给核心处理器与NB-I ot通讯模块供电并同时控制核心处理器与通讯模块低功耗运行，该芯片的工作特性在于自带100ms-7200s间隔的计时器以及极低的工作功耗，仅为35nA。

核心处理器与传感器有线连接信息交互，采用RS485总线连接通讯，核心处理器采集到传感器数据后将数据转成数字信号传输给NB-Iot通讯模块，再由通讯模块将传感器数据无线传输至云服务器，云服务器将接收到的数据组解包，再根据数据类型对应显示并记录，RS485对比同为有线通讯的只能一对一的全双工RS232以及通过8芯屏蔽网线通讯的以太网，RS485的半双工只需总线中一方收发动作同时允许接入多台设备通讯，并且只需2芯线便能实现通讯；对比近距离无线通讯的蓝牙、ZigBee、WiFi等，RS485通讯具有更稳定的通讯采集效果。

并且，该物联终端采用移动空中网的NB-IoT通讯作为终端与云服务器平台之间的通讯方式，NB-IoT可以直接部署于GSM网络上，通讯距离远，覆盖范围广，同时不需像LoRa搭配基站使用，也没有GPRS的大启动电流，使得终端达到部署简便以及低功耗工作的效果。

综上所述：

本实用新型提供的基于NB-IoT通讯技术的低功耗物联采集终端，分别通过双供电搭配低功耗控制TPL5110供电芯片的供电系统，RS485总线采集数据，NB-IoT移动网络与云平台通讯组合设计，使得物联采集装置实现远距离通讯、低功耗工作的效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.基于NB-IoT通讯技术的低功耗物联采集终端，其特征在于：包括有核心处理器及分别与所述核心处理器连接的供电模块、通讯模块，所述核心处理器有线连接有物联采集终端外的传感器，所述供电模块还与所述通讯模块连接；

所述供电模块包括电源输入与供电芯片，所述核心处理器用于获取传感器发送的数据并通过所述通讯模块远距离传输至云服务器；

所述电源输入采用市电主供电，电池采用锂亚硫酰氯电池，供电控制芯片采用TPL5110芯片。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT通讯技术的低功耗物联采集终端，其特征在于：所述核心处理器与传感器有线连接信息交互，采用RS485总线连接通讯。