CN208922468U - 一种基于nb-iot的工业无线通讯装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于NB‑IOT的工业无线通讯装置，包括MCU芯片、NB‑IOT模块、看门狗芯片和电源模块，所述MCU芯片与NB‑IOT模块、电源模块和看门狗芯片连接，电源模块用于对MCU芯片、NB‑IOT模块和看门狗芯片供电，所述MCU芯片用于接收工业设备传输的工业数据；所述MCU芯片通过NB‑IOT模块与基站中心连接，该MCU芯片通过UDP方式连接服务器并与服务器进行工业数据传输和通讯；所述看门狗芯片用于对MCU运行的***情况进行监控。本实用新型中基于NB‑IOT的工业无线通讯装置，采用NB‑IOT无线传输模块，信号传输过程中，该装置能够工作在授权频段，将数据传输至云端服务器，实工业数据无线采集，为后续智能化工业与大数据统计提供依据，外加看门狗控制芯片，保证***稳定运行。
Description
技术领域
本实用新型属于工业无线通讯装置领域，尤其涉及一种基于NB-IOT的工业无线通讯装置。
背景技术
现有的工业无线通讯装置主要有两种方案，方案一采用GPRS通信模式，包括CPU控制模块、无线通讯GPRS模块以及电源模块，外部通信接口固定为串行接口（232）,使用外部天线。方案二采用采用4G通讯模式，包括CPU控制单元，4G无线通讯模组，以及电源模块，外部通信接口固定为串行接口（232）,使用外部天线等实现。然而方案一中 GPRS已经发展很多年，全球都在做退网，后续稳定可靠传输无法保障；方案二中价格昂贵；基站连接数目限制，不适合大范围密集部署；采用传统方案电源控制，功耗大；配置过程复杂。
实用新型内容
本实用新型主要为工作产品提供高效、稳定的工业通讯解决方案，实现在廉价的基础上解决稳定可靠性，实现小流量的网络通讯功能。
一种基于NB-IOT的工业无线通讯装置， 包括MCU芯片、NB-IOT模块、看门狗芯片和电源模块，所述MCU芯片与NB-IOT模块、电源模块和看门狗芯片连接，电源模块用于对MCU芯片、NB-IOT模块和看门狗芯片供电，所述MCU芯片用于接收工业设备传输的工业数据；所述MCU芯片通过NB-IOT模块与基站中心连接，该MCU芯片通过UDP方式连接服务器并与服务器进行工业数据传输和通讯；所述看门狗芯片用于对MCU运行的***情况进行监控，并控制NB_IOT模块的电源供电。
优选的，所述NB-IOT模块与SIM贴片卡连接，所述NB-IOT模块用于通过该SIM贴片卡将工业数据传输至远端的服务器或者云平台。
优选的，所述工业无线通讯装置还包括OC光耦，该OC光耦由所述电源模块供电，所述MCU芯片通过该OC光耦与RS232串口连接，并通过该RS232串口与工业设备通讯进行参数的配置，所述MCU芯片通过该RS232串口接收工业设备发送的工业数据，并通过NB-IOT模块将工业数据发送给服务器。
优选的，还包括与MCU芯片连接的Flash存储，所述Flash存储用于存储DTU的配置数据及当NB网络不良情况下需要上传数据的缓存。
优选的，还包括与MCU芯片连接的指示灯，所述指示灯还与所述电源模块连接，所述指示灯用于显示MCU芯片的运行情况。
优选的，所述的MCU芯片采用ST32L系列芯片。
本实用装置具有小的体积与方便的接口，在通信上具有较高的稳定性。在维护上具有调试接口与固件升级功能。
本实用新型的***结构框图如图1所示，在本方案中采用NB-IOT模组外加MCU的模式，该***集成NB-IOT功能，MCU内部运行稳定的操作***。由MCU控制NB-IOT模块通过SIM与基站中心建立连接，而后通过UDP方式连接到提前配置的服务器上，进行数据的传输与通讯。该装置通过RS232与工业设备通讯进行参数的配置和设备的控制。在工业通讯的时候，工业设备只需要关心在自己需要传输数据的时候，通过232串口像该装置发送数据，该装置就会自动将工业数据发送到提前指定好的服务器上面。
在本方案中，主芯片采用ST32L系列芯片，其本身具有较低的功耗，高性能。运行多任务操作***，实时响应用户协议命令，各种状态指示灯指示。
本实用装置的核心功能：NB-IOT网络协议栈；提供串口配置和控制；支持UDP网络数据传输；支持参数配置，永久保存；支持低功耗。
扩展功能：增加看门狗对MCU***运行状况监控，保证***更稳定运行；对串口数据封装特定协议，智能区分用户命令和通讯数据；支持数据传输过程状态指示，以及实时指示模块信号状态；支持数据缓存；支持在线UDP配置模块；支持本地串口升级；建立合理的网络连接检测和模块重启机制；这些扩展功能可以增强***的可靠性，以及方便用户的使用及维护。
为了解决工业中干扰特别大导致***异常死机导致不正常工作，本设计中在选择工业级的MCU芯片并且外置看门狗芯片，对MCU运行的***情况进行监控，控制NB-IOT模块的电源供电。***外置看门狗芯片，从而大大保证了整个***稳定性。
如图3所示，本装置工作的流程为：本装置上电后，MCU芯片首先会先对各模块做相应初始化，检测NB-IOT模块的基站信号强度，检测SIM卡状态等，然后读出内部FLASH中保存的工作参数(包括服务器IP、服务器端口、装置ID等等，事先已经配置好)。NB-IOT模块登陆移动网络，然后工业设备通过RS232向该装置发送数据信息或控制指令，MCU通过NB-IOT模块将数据发送至服务器，同时MCU将服务器通过NB-IOT模块下发的参数发送给接入RS232的工业设备，从而实现数据传输和装置控制和配置等功能。
为了保证***长时间稳定运行，MCU***建立合理重启机制，工作流程如图2所示：装置上电后，先激活NB-IOT移动网络，若激活失败则重试5次，仍失败进入设备重启操作。如果激活成功，则向服务器发起连接，有数据上传就发起发送数据请求，同时监测数据是否发送成功，若失败重试5次，仍失败会重新监测移动网络拨号的状态，若移动网络异常则执行之前流程重新激活网络。否则判断是和服务器的断开，重新执行之前的连接服务器操作。连接建立后，会等待接收服务器来的数据，若指定时间内收到数据则处理相关数据，再次接收数据。否则重启设备，流程重新开始。
本实用新型的技术关键点和欲保护点：1、串口升级和配置，操作简单、维护方便，用户配置参数较少；2、外加看门狗控制芯片，保证***稳定运行；3、数据缓存及连接智能检测，保证工业数据信息发送成功；4、较好的重启机制，保证***持续稳定工作；5、使用NB-IOT技术，保障整体装置运行在低功耗状态。
OS(Operating System)-操作***,GPRS General Packet Radio Service-通用分组无线业务,4G the 4th Generation mobile communication technology-***移动通信技术；NB-IOT(Narrow Band Internet of Things)--窄带物联网；MCU(Micro ControlUnit)--控制单元；SIM (Subscriber Identity Module)--用户身份识别模块；OC(opticalcoupler)---光耦合器
本实用新型技术方案带来的有益效果：1、本实用新型中基于NB-IOT的工业无线通讯装置，采用NB-IOT无线传输模块，信号传输过程中，该装置能够工作在授权频段，将数据传输至云端服务器，实工业数据无线采集，为后续智能化工业与大数据统计提供依据；2、串口升级和配置，操作简单、维护方便，用户配置参数较少；3、外加看门狗控制芯片，保证***稳定运行；4、数据缓存及连接智能检测，保证数据信息发送成功；5、极大降低功耗，降低成本；6、较好的重启机制，保证***持续稳定工作。
附图说明
图1是本实用新型装置的结构示意图；
图2是本实用新型装置的重启机制的流程图；
图3是本实用新型装置具体工作时的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：
一种基于NB-IOT的工业无线通讯装置，包括MCU芯片1、NB-IOT模块2、看门狗芯片3和电源模块4（即图1中的电源），所述MCU芯片1与NB-IOT模块2、电源模块4和看门狗芯片3连接，电源模块4用于对MCU芯片1、NB-IOT模块2和看门狗芯片3供电，所述MCU芯片1用于接收工业设备传输的工业数据，并且该MCU芯片1通过NB-IOT模块2与基站中心连接，该MCU芯片通过UDP方式连接服务器，与服务器进行工业数据传输和通讯；同时MCU芯片将服务器通过NB-IOT模块下发的参数发送给接入RS232的工业设备，从而实现数据传输和装置控制和配置等功能。所述看门狗芯片3用于对MCU运行的***情况进行监控，并控制电源模块供电。所述NB-IOT模块2与SIM贴片卡9连接，所述NB-IOT模块用于通过该ＳＩＭ贴片卡将工业数据传输至远端的服务器或者云平台。
所述工业无线通讯装置还包括OC光耦5，OC光耦5由电源模块4供电，所述MCU芯片1通过该OC光耦5与RS232串口6连接，并通过该RS232串口6与工业设备连接，所述MCU芯片1通过该RS232串口6接收工业设备传输的工业数据，并通过NB-IOT模块2将工业数据发送给服务器。
优选的，所述工业无线通讯装置还包括与MCU芯片1连接的Flash存储8，所述Flash存储用于存储DTU的配置数据及当NB网络不良情况下需要上传数据的缓存。
优选的，还包括与MCU芯片连接的指示灯7，所述指示灯7还与所述电源模块4连接，所述指示灯7用于显示MCU芯片的运行情况。
Claims (6)
1.一种基于NB-IOT的工业无线通讯装置，其特征在于：包括MCU芯片、NB-IOT模块、看门狗芯片和电源模块，所述MCU芯片与NB-IOT模块、电源模块和看门狗芯片连接，电源模块用于对MCU芯片、NB-IOT模块和看门狗芯片供电，所述MCU芯片用于接收工业设备传输的工业数据；所述MCU芯片通过NB-IOT模块与基站中心连接，该MCU芯片通过UDP方式连接服务器并与服务器进行工业数据传输和通讯；所述看门狗芯片用于对MCU运行的***情况进行监控。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的工业无线通讯装置，其特征在于：所述NB-IOT模块与SIM贴片卡连接，所述NB-IOT模块用于通过该SIM贴片卡将工业数据传输至远端的服务器或者云平台。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于NB-IOT的工业无线通讯装置，其特征在于：所述工业无线通讯装置还包括OC光耦，该OC光耦由所述电源模块供电，所述MCU芯片通过该OC光耦与RS232串口连接，并通过该RS232串口与工业设备通讯进行参数的配置，MCU芯片通过该RS232串口接收工业设备发送的工业数据，并通过NB-IOT模块将工业数据发送给服务器。
4.根据权利要求1或２所述的一种基于NB-IOT的工业无线通讯装置，其特征在于：还包括与MCU芯片连接的Flash存储，所述Flash存储用于存储DTU的配置数据及当NB网络不良情况下需要上传数据的缓存。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于NB-IOT的工业无线通讯装置，其特征在于：还包括与MCU芯片连接的指示灯，所述指示灯还与所述电源模块连接，所述指示灯用于显示MCU芯片的运行情况。
6.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的工业无线通讯装置，其特征在于：所述的MCU芯片采用ST32L系列芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821790925.0U CN208922468U (zh) | 2018-11-01 | 2018-11-01 | 一种基于nb-iot的工业无线通讯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821790925.0U CN208922468U (zh) | 2018-11-01 | 2018-11-01 | 一种基于nb-iot的工业无线通讯装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208922468U true CN208922468U (zh) | 2019-05-31 |
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ID=66711281
Family Applications (1)
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| CN201821790925.0U Active CN208922468U (zh) | 2018-11-01 | 2018-11-01 | 一种基于nb-iot的工业无线通讯装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN208922468U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110290016A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-09-27 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 设备故障处理方法、装置、物联网设备及存储介质 |
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2018
- 2018-11-01 CN CN201821790925.0U patent/CN208922468U/zh active Active
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