CN109708701A - 一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，涉及环境监测技术领域，其包括旋接在一起的主控模块和传感器模块，主控模块和传感器模块通过可旋接的触点机构电性连接，本发明的有益效果是：装置由主控模块和传感器模块组成，每个模块都有相应的结构设计和电子设计，无线通信的方式可根据实施地条件自由选择，且更换过程简单，支持LoRa、NB‑IoT两种方式，另外，传感器模块作为体积最小的部件，更换过程简单，零件少、成本低。

Description

一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置

技术领域

本发明涉及一种环境监测装置，具体是一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置。

背景技术

随着物联网技术的普及，在电网建设、农业测量等方面都建立了基于物联网的数据采集装置。但是现有的方案均绑定无线通信方式，比如LoRa装置仅支持LoRa通信方式，NB装置仅支持NB通信方式。并且大部分装置无法灵活更换传感器，少数支持更换传感器的装置为了实现这种灵活更换，需要用特殊的线材、接插件，造成零件多、成本高、组装和部署过程复杂、更换过程复杂，且体积较大。

例如：(1)在某些场景下，传感器不需要改变，而想换用另外一种通信方式时，只能购买另外的产品，造成经济浪费；

(2)需要反复更换传感器(如温室大棚根据种植的作物不同而需要监测不同的环境数据)，目前支持更换传感器的装置结构复杂、体积大，不易部署。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，包括旋接在一起的主控模块和传感器模块，主控模块和传感器模块通过可旋接的触点机构电性连接。

作为本发明再进一步的方案：所述主控模块包括主控外壳和主控核心模块，所述主控核心模块包括节点端主控电路板、天线、电池、接地铜柱和电源转接电路板，所述节点端主控电路板用于进行整个装置的睡眠唤醒控制、读取传感器模块的数值、与后台终端进行数据通信和控制传感器模块的电力导通与关断；天线，用于进行信号的收发；接地铜柱，安装在节点端主控电路板的接地端，用于实现接地；电源转接电路板用于通过触点机构实现节点端主控电路板与传感器模块的电性连接，电池用于为上述部件供电，主控外壳和主控核心模块通过滑槽结构插接配合且通过止退卡扣限位。

作为本发明再进一步的方案：所述节点端主控电路板内的通信模块为采用LoRa通信方式的LoRa主控或采用NB-IoT通信方式的NB-IoT主控。

作为本发明再进一步的方案：所述传感器模块包括安装在壳体内的传感器电路板和传感器感应头，传感器电路板用于读取传感器感应头的数值，并与节点端主控电路板通信，进行传感器数据的发送，传感器感应头用于与待测物体接触，测量其特征数值，传感器感应头可拆卸的连接在传感器电路板上。

作为本发明再进一步的方案：所述传感器感应头为温湿度传感器、光照传感器、大气压传感器、二氧化碳传感器、土壤湿度传感器、风速传感器或风向传感器的感应端。

作为本发明再进一步的方案：所述的触点机构包括位置相对且分处于电源转接电路板和传感器电路板上的接触轨道和触点弹片，接触轨道和触点弹片的数量相同且均为多个，且接触轨道和触点弹片沿着电源转接电路板和传感器电路板的中心向外辐射分布，接触轨道为弧形结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：装置由主控模块和传感器模块组成，每个模块都有相应的结构设计和电子设计，无线通信的方式可根据实施地条件自由选择，且更换过程简单，支持LoRa、NB-IoT两种方式，另外，传感器模块作为体积最小的部件，更换过程简单，零件少、成本低。

附图说明

图1为一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置的结构示意图。

图2为一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置中主控模块的结构示意图。

图3为一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置中主控核心模块的***图。

图4为一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置中传感器模块的***图。

图5为一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置中触点机构的结构示意图。

图6为一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置的整体示意图。

图中：1-主控模块、2-传感器模块、3-主控外壳、4-主控核心模块、5-节点端主控电路板、6-天线、7-电池、8-接地铜柱、9-电源转接电路板、10-传感器电路板、11-传感器感应头、12-接触轨道、13-触点弹片。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

请参阅图1～6，本发明实施例中，一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，包括可拆卸连接在一起的主控模块1和传感器模块2，作为优选，主控模块1和传感器模块2通过止退卡扣连接，两个装配在一起后，主控模块1和传感器模块2的连接处安装有一带安装座的卡箍，来方便的实现整体结构的安装，在本实施例中，传感器模块2是对各种环境数据例如光照气压等进行检测的。所述主控模块1包括主控外壳3和主控核心模块4，主控外壳3和主控核心模块4通过滑槽结构插接配合且通过止退卡扣限位，能有效防止主控核心模块4从主控外壳3内滑出，此处，滑槽结构可以为滑槽和与之配合的滑轨，一来可以方便主控外壳3和主控核心模块4的装配，再者，此种配合方式能防止主控核心模块4相对于主控外壳3发生转动，即对主控核心模块4的转动能进行限位。

具体的，所述主控核心模块4包括节点端主控电路板5、天线6、电池7、接地铜柱8、电源转接电路板9以及一些支撑性构件，在本实施例中，所述节点端主控电路板5内置微处理器和通信模块，用于进行整个装置的睡眠唤醒控制、读取传感器模块2的数值、与后台终端进行数据通信和控制传感器模块2的电力导通与关断，以最大可能地降低装置耗电；天线6，用于进行信号的收发；接地铜柱8，安装在节点端主控电路板5的接地端，用于实现接地，接地铜柱8使节点端主控电路板5和电源转接电路板9拥有尽可能大的接地面积，以保证天线6有较好的射频性能；电源转接电路板9用于通过触点机构实现节点端主控电路板5与传感器模块2的电性连接，在本实施例中，电源转接电路板9上设有电池连接接口、按键和电源开关等部件，电池7用于为上述部件供电，由图可以看出，电池7占据了装置内的大部分空间以保证提供充足的电量，支撑本装置可以工作数年。

整体来说，节点端主控电路板5内的通信模块可以为采用LoRa通信方式的LoRa主控、也可以为采用NB-IoT通信方式的NB-IoT主控，也可以兼容两者，根据使用需求，来选择通信方式。

结合附图，电池7为圆柱状结构，当然，电池7的形状只是为了适应主控外壳3，节点端主控电路板5和电源转接电路板9分处于电池7的两侧，此处，电源转接电路板9应靠近主控外壳3的开口处，来方便的实现与传感器模块2的连接或者配合，节点端主控电路板5、电源转接电路板9和电池7电性连接。

实施例2

请参阅图4，本发明实施例中，一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，在上述实施例的基础上：所述传感器模块2包括安装在壳体内的传感器电路板10和传感器感应头11，传感器电路板10上有微处理器，用于读取传感器感应头11的数值，并与节点端主控电路板5通信，进行传感器数据的发送，此处，传感器电路板10和节点端主控电路板5优选使用无线方式进行通讯，当然，特殊情况下也可以考虑使用有线方式进行通讯，传感器感应头11用于与待测物体接触，测量其特征数值，例如，待测物体可以是土壤，来实现对土壤含水量的检测，也可以是空气，来实现对空气温湿度的检测，传感器感应头11可拆卸的连接在传感器电路板10上，传感器感应头11可以根据需要更换，连接不同的传感器感应头11需要相应地烧写不同的固件到传感器电路板10的微处理器内。传感器模块2的供电由主控核心模块4来实现，在节点端主控电路板5上的微处理器进入睡眠状态前，它会首先关断传感器模块2的供电，而节点端主控电路5上的微处理器醒来后，需要读取传感器数据时，会导通传感器模块2的供电，传感器模块上电后立即开始工作，读取传感器感应头11的数值并发送给节点端主控电路板5。

此处，传感器感应头11端头需要从传感器模块2的外壳露出，因此，传感器感应头11与外壳的配合处需要进行防水处理。

整体来说，传感器感应头11可以为温湿度传感器、光照传感器、大气压传感器、二氧化碳传感器、土壤湿度传感器、风速传感器或风向传感器等的感应端，例如传感器模块2内烧结有温湿度传感器的固件时，整个传感器模块2就相对于是一个温湿度传感器，由于更换较为简单，实际应用时，可以对传感器模块2进行整体更换。

实施例3

请参阅图5，本发明实施例中，一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，在上述实施例的基础上：所述的触点机构包括位置相对且分处于电源转接电路板9和传感器电路板10上的接触轨道12和触点弹片13，接触轨道12和触点弹片13的数量相同且均为多个，且接触轨道12和触点弹片13沿着电源转接电路板9和传感器电路板10的中心向外辐射分布，接触轨道12为弧形结构，使得主控模块1和传感器模块2可以以旋转的方式装配或者配合，从图可以看出，接触轨道12共六条，由3个同心圆截取而成，接触轨道12为PCB覆铜，六条轨道分别对应了不同的信号线。

需要特别说明的是，在本实施例中，装置由主控模块1和传感器模块2组成，每个模块都有相应的结构设计和电子设计，无线通信的方式可根据实施地条件自由选择，且更换过程简单，支持LoRa、NB-IoT两种方式，另外，传感器模块2作为体积最小的部件，更换过程简单，零件少、成本低。

本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，包括旋接在一起的主控模块(1)和传感器模块(2)，其特征在于，主控模块(1)和传感器模块(2)通过可旋接的触点机构电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，其特征在于，所述主控模块(1)包括主控外壳(3)和主控核心模块(4)，主控核心模块(4)包括：

节点端主控电路板(5)，用于进行整个装置的睡眠唤醒控制、读取传感器模块(2)的数值、与后台终端进行数据通信和控制传感器模块(2)的电力导通与关断；

天线(6)，用于进行信号的收发；

接地铜柱(8)，安装在节点端主控电路板(5)的接地端，用于实现接地；

电源转接电路板(9)，用于通过触点机构实现节点端主控电路板(5)与传感器模块(2)的电性连接；

电池(7)，用于为上述部件供电；

主控外壳(3)和主控核心模块(4)通过滑槽结构插接配合且通过止退卡扣限位。

3.根据权利要求2所述的一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，其特征在于，所述节点端主控电路板(5)内的通信模块为采用LoRa通信方式的LoRa主控或采用NB-IoT通信方式的NB-IoT主控。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，其特征在于，所述传感器模块(2)包括：

传感器电路板(10)，用于读取传感器感应头(11)的数值，并与节点端主控电路板(5)通信，进行传感器数据的发送；

传感器感应头(11)，可拆卸的连接在传感器电路板(10)上，用于与待测物体接触，测量其特征数值；

传感器电路板(10)和传感器感应头(11)均安装在壳体内。

5.根据权利要求4所述的一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，其特征在于，所述传感器感应头(11)为温湿度传感器、光照传感器、大气压传感器、二氧化碳传感器、土壤湿度传感器、风速传感器或风向传感器的感应端。

6.根据权利要求5所述的一种基于低功耗广域网的多用途环境监测装置，其特征在于，所述的触点机构包括位置相对且分处于电源转接电路板(9)和传感器电路板(10)上的接触轨道(12)和触点弹片(13)，接触轨道(12)和触点弹片(13)的数量相同且均为多个，且接触轨道(12)和触点弹片(13)沿着电源转接电路板(9)和传感器电路板(10)的中心向外辐射分布，接触轨道(12)为弧形结构。