申请/专利权人：武汉宏佳启元科技有限公司

申请日：2017-12-22

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN107978143B

主分类号：H04Q9/00

分类号：H04Q9/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2018.05.25#实质审查的生效;2018.05.01#公开

摘要：本发明涉及一种通用NB‑IOT采集器，包括：一用于供电的电源模块、控制模块、用于通讯的NB‑IOT通讯模块、用于提供SIM卡的SIM卡电路、用于提供通讯端口的电表通讯接口、天线、LED指示电路及防雷电路，所述电源模块与所述控制模块及所述NB‑IOT通讯模块连接，所述控制模块与所述NB‑IOT通讯模块、所述电表通讯接口及所述LED指示电路连接，所述NB‑IOT通讯模块与所SIM卡电路及所述天线连接，所述通讯接口与所述防雷电路连接。本发明所述的一种通用NB‑IOT采集器，使电表无线远距离低成本通讯成为可能，极大的提高了电表的通讯速度和可靠性；节省了采集器、集中器等中间设备，降低了设备成本和通讯使用费用成本。

主权项：1.一种通用NB-IOT采集器，其特征在于，包括：一用于供电的电源模块、控制模块、用于通讯的NB-IOT通讯模块、用于提供SIM卡的SIM卡电路、用于提供通讯端口的电表通讯接口、天线、LED指示电路及防雷电路，所述电源模块与所述控制模块及所述NB-IOT通讯模块连接，所述控制模块与所述NB-IOT通讯模块、所述电表通讯接口及所述LED指示电路连接，所述NB-IOT通讯模块与所SIM卡电路及所述天线连接，所述通讯接口与所述防雷电路连接，所述电源模块包括电压调节器、电源芯片、第一电源电容、第二电源电容、第三电源电容、第四电源电容、第五电源电容、第六电源电容、第七电源电容、第八电源电容、第九电源电容、第一电源电阻、第二电源电阻、第三电源电阻及第一发光二极管，所述第三电源电容的阳极与所述第四电源电容的一端、所述电压调节器的第三引脚、所述电源芯片的第二引脚及所述电源芯片的第一引脚连接，所述第三电源电容的阴极接地，所述第四电源电容的另一端接地，所述电源芯片的第三引脚接地，所述电源芯片的第四引脚与所述第二电源电阻一端、所述第六电源电容一端、所述第五电源电容的阳极、所述第八电源电容的一端及所述第九电源电容的一端连接，所述第九电源电容的另一端、所述第八电源电容的另一端、所述第五电源电容的阴极及所述第六电源电容另一端均接地，所述第三电源电阻的一端与所述第六电源电容远离所述电源芯片的一端连接，所述第三电源电阻的另一端及所述第二电源电阻的另一端与所述电源芯片的第五引脚连接；所述电压调节器的第一引脚接地，所述电压调节器的第二引脚与所述第一电源电容的一端、第二电源电容的阳极、所述第一电源电阻的一端及所述第七电源电容的一端连接，所述第一电源电容的另一端及所述第二电源电容的阴极接地，所述第一电源电阻的另一端与所述第一发光二极管的阳极连接，所述第一发光二极管的阴极与所述第二电源电容的阴极连接，所述第七电源电容的另一端接地；所述第一电源电阻远离所述第一发光二极管的一端引出连接线与所述控制模块连接，所述第五电源电容的阳极引出连接线与所述NB-IOT通讯模块连接，所述控制模块包括一单片机芯片、第一控制电容、第二控制电容、第三控制电容、控制电阻及晶振，所述第一控制电容的一端与所述第一电源电阻的连接线连接，所述第一控制电容的另一端与所述控制电阻的一端及所述单片机芯片的RST引脚连接，所述控制电阻的另一端接地，所述第二控制电容的一端与第三控制电容的一端连接并接地，所述第二控制电容的另一端与所述晶振的一端及所述单片机芯片的XTAL2引脚连接，所述第三控制电容的另一端与所述晶振的另一端及所述单片机芯片的XTAL1引脚连接，所述单片机芯片的VCC引脚与所述第一电源电阻的连接线连接，所述NB-IOT通讯模块包括通讯芯片U1、第一通讯保险丝、第二通讯保险丝，所述第一通讯保险丝一端与所述通讯芯片U1的第10引脚连接，所述第二通讯保险丝一端与所述通讯芯片U1的第11引脚连接，所述第一通讯保险丝另一端及所述第二通讯保险丝另一端与所述单片机芯片的第二引脚连接，所述通讯芯片U1的第33引脚及第34引脚与所述第五电源电容的阳极的连接线连接，所述SIM卡电路包括SIM芯片、SIM电容、第一SIM电阻、第二SIM电阻、第三SIM电阻及第四SIM电阻，所述SIM电容一端与所述SIM芯片的VSIM引脚连接，另一端与所述SIM芯片的GND引脚连接；所述第一SIM电阻一端与所述SIM芯片的CLK引脚连接，另一端与所述通讯芯片U1的第30引脚连接；所述第二SIM电阻的一端与所述SIM芯片的RST引脚连接，另一端与所述通讯芯片U1的第28引脚连接；所述第三SIM电阻一端与所述SIM芯片的DATA引脚连接，另一端与所述通讯芯片U1的第29引脚连接，所述SIM芯片的VSIM引脚与所述通讯芯片U1的第27引脚连接，所述通讯芯片U1的型号为BC95，所述SIM芯片的型号为SIMCD1。

全文数据：—种通用NB-IOT采集器技术领域[0001]本发明涉及电表无线通讯领域，特别是涉及一种通用NB-I0T采集器。背景技术[0002]现有的采集器安布线分，有有线和无线两种，有线安装和维护成本高，传输距离有限。无线长距离传输的采集器如GPRS、CDMA、LTE等，现有的无线采集器有如下问题和缺点：[0003]1、资费高、使设备成本和通讯使用费用成本居高不下。[0004]2、接入量不大，采集器是物联网用的设备，GPRS、CDMA、LTE等是以人的移动通讯设备为对象的网络，本来的接入量就不够，用在采集器更是一个瓶颈；[0005]3、功耗大，不能用电池长时间供电使用；[0006]4、覆盖区域和穿透性不强，在楼层地下室和隐蔽位置的设备不能应用；[0007]5、L0RA、WIFI等方式传输距离不远，不能大面积覆盖。发明内容[0008]本发明的目的是针对上述现状，提供一种通用NB-I0T采集器。（NB-I0T全称为narrowbandinternetofthing，中文名为窄带物联网）[0009]本发明采用的技术方案为：一种通用NB-I0T采集器，包括：一用于供电的电源模块、控制模块、用于通讯的NB-I0T通讯模块、用于提供SIM卡的SIM卡电路、用于提供通讯端口的电表通讯接口、天线、LED指示电路及防雷电路，所述电源模块与所述控制模块及所述NB-I0T通讯模块连接，所述控制模块与所述NB-I0T通讯模块、所述电表通讯接口及所述LED指示电路连接，所述NB-I0T通讯模块与所SM卡电路及所述天线连接，所述通讯接口与所述防雷电路连接。_0]本发明的效果是:本发明所述的一种通用NB-I0T采集器，有以下优点：[0011]1、解决采集器网络的容量问题，该通用NB-I0T采集器是现有网络容量的20倍；[0012]2、解决采集器功耗问题，该通用NB-I0T采集器有极低功耗，使电池长时间供电成为可能；[0013]3、解决采集器覆盖区域和穿透性，覆盖更广区域和强穿透性，可穿透楼层到达地下室，使隐蔽位置的设备可得到应用；[0014]4、资费低，大幅降低设备成本和使用成本。附图说明[0015]图1所示为本发明提供的一种通用NB-I0T采集器的结构示意图；[0016]图2所示为图1中电源模块的电路原理图；[0017]图3所示为图1中控制模块的电路原理图；[0018]图4所示为图1中NB-I0T通讯模块的电路原理图；[0019]图5所示为图1中S顶卡电路的电路原理图；[0020]图6所示为图1中电表通讯接口及防雷电路的电路原理图；[0021]图7所示为图1中Lm指示电路的电路原理图。具体实施方式[0022]下面结合附图介绍本发明提供的通用NB-I0T采集器：[0023]请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7,为本发明提供的一种通用NB-I0T采集器，其包括:一用于供电的电源模块1、控制模块2、用于通讯的NB-I0T通讯模块3、用于提供SIM卡的S頂卡电路4、用于提供通讯端口的电表通讯接口5、天线6、LED指示电路7及防雷电路8，所述电源模块1与所述控制模块2及所述NB-I0T通讯模块3连接，所述控制模块2与所述NB-I0T通讯模块3、所述电表通讯接口5及所述LK指示电路7连接，所述NB-I0T通讯模块3与所述SIM卡电路4及所述天线6连接，所述通讯接口5与所述防雷电路8连接。[0024]所述电源模块1包括电压调节器U6、电源芯片U5、第一电源电容C5、第二电源电容C6、第三电源电容C7、第四电源电容C8、第五电源电容C9、第六电源电容C10、第七电源电容C11、第八电源电容C12、第九电源电容C13、第一电源电阻R9、第二电源电阻R10、第三电源电阻R11及第一发光二极管DL1。[0025]所述第三电源电容C7的阳极与所述第四电源电容C8的一端、所述电压调节器U6的第三引脚、所述电源芯片U5的第二引脚及所述电源芯片U5的第一引脚连接，所述第三电源电容C7的阴极接地，所述第四电源电容C8的另一端接地，所述电源芯片U5的第三引脚接地，所述电源芯片U5的第四引脚与所述第二电源电阻R10—端、所述第六电源电容C10—端、所述第五电源电容C9的阳极、所述第八电源电容C12的一端及所述第九电源电容C13的一端连接，所述第九电源电容C13的另一端、所述第八电源电容C12的另一端、所述第五电源电容C9的阴极及所述第六电源电容C10另一端均接地，所述第三电源电阻R11的一端与所述第六电源电容C10远离所述电源芯片U5的一端连接，所述第三电源电阻R11的另一端及所述第二电源电阻R10的另一端与所述电源芯片U5的第五引脚连接;所述电压调节器U6的第一引脚接地，所述电压调节器U6的第二引脚与所述第一电源电容C5的一端、第二电源电容C6的阳极、所述第一电源电阻R9的一端及所述第七电源电容C11的一端连接，所述第一电源电容C5的另一端及所述第二电源电容C6的阴极接地，所述第一电源电阻R9的另一端与所述第一发光二极管DL1的阳极连接，所述第一发光二极管DL1的阴极与所述第二电源电容C6的阴极连接，所述第七电源电容C11的另一端接地;所述第一电源电阻R9远离所述第一发光二极管DL1的一端引出连接线与所述控制模块2连接，所述第五电源电容C9的阳极引出连接线与所述NB-I0T通讯模块3连接。[0026]所述控制模块2包括一单片机芯片U3、第一控制电容C2、第二控制电容C3、第三控制电容C4、控制电阻R8及晶振JZ1。[0027]所述所述第一控制电容C2的一端与所述第一电源电阻R9的连接线连接，所述第一控制电容C2的另一端与所述控制电阻R8的一端及所述单片机芯片U3的RST引脚连接，所述控制电阻R8的另一端接地，所述第二控制电容C3的一端与第三控制电容C4的一端连接并接地，所述第二控制电容C3的另一端与所述晶振JZ1的一端及所述单片机芯片U3的XTAL2引脚连接，所述第三控制电容C4的另一端与所述晶振JZ1的另一端及所述单片机芯片U3的XTAL1引脚连接，所述单片机芯片U3的VCC引脚与所述第一电源电阻R9的连接线连接。[0028]与本实施例中，所述单片机芯片U3的型号为STC12C5A6〇S2。[0029]所述NB-I0T通讯模块3包括通讯芯片U1、第一通讯保险丝F1、第二通讯保险丝F2。所述第一通讯保险丝F1—端与所述通讯芯片U1的第1〇引脚连接，所述第二通讯保险丝F2—端与所述通讯芯片U1的第11引脚连接，所述第一通讯保险丝F1另一端及所述第二通讯保险丝F2另一端与所述单片机芯片U3的第二引脚连接，所述通讯芯片U1的第33引脚及第34引脚与所述第五电源电容C9的阳极的连接线连接。[0030]于本实施例中，所述通讯芯片U1的型号为BC%。[0031]所述SIM卡电路4包括SIM芯片U2、SIM电容C1、第一SIM电阻R1、第二SIM电阻R2、第三SIM电阻R3及第四SIM电阻R4。[0032]所述SIM电容C1一端与所述SIM芯片U2的VSIM引脚连接，另一端与所述SIM芯片U2的GND引脚连接;所述第一SIM电阻R1—端与所述SIM芯片U2的CLK引脚连接，另一端与所述通讯芯片U1的第30引脚连接;所述第二SIM电阻R2的一端与所述SIM芯片U2的RST引脚连接，另一端与所述通讯芯片U1的第28引脚连接;所述第三SIM电阻R3—端与所述SIM芯片U2的DATA引脚连接，另一端与所述通讯芯片U1的第29引脚连接，所述SIM芯片U2的VS；[M引脚与所述通讯芯片U1的第27引脚连接。[0033]于本实施例中，所述SIM芯片U2的型号为SHCD1。[0034]所述电表通讯接口5包括通讯芯片U4及通讯接口J2,所述通讯芯片U4的第1引脚与所述单片机芯片U3的第5引脚连接，所述通讯芯片U4的第2引脚及第3引脚与所述单片机芯片U3的第1引脚连接，所述通讯芯片U4的第4引脚与所述单片机芯片U3的第7引脚连接，所述通讯接口J2的第1引脚接地，所述通讯接口J2的第2引脚及第3引脚与所述单片机芯片U3连接。[0035]于本实施例中，所述通讯芯片U4的型号为SP3485EN。[0036]所述天线6与所述单片机芯片U3的第39引脚及第40引脚连接。[0037]所述Lm指示电路7包括第一指示电阻R4、第二指示电阻R12、第三指示电阻R13、第四指示电阻R14、第一三极管BG1、第二三极管BG2、第二二极管DL2及第三二极管DL3。所述第二指示电阻R12—端与所述通讯芯片U1的第13引脚连接，所述第二指示电阻R12的另一端与所述第一三极管BG1的基极连接，所述第一三极管BG1的发射极接地，所述第一三极管BG1的集电极与所述第三指示电阻R13的一端连接，所述第三指示电阻R13的另一端与所述第三二极管DL3的阴极连接，所述第三二极管DL3的阳极与所述第二二极管DL2的阳极连接，所述第二二极管DL2的阴极与所述第四指示电阻R14的一端连接，所述第四指示电阻R14的另一端与所述第二三极管BG2的集电极连接，所述第二三极管BG2的发射极接地，所述第二三极管BG2的基极与所述第一指示电阻R4的一端连接，所述第一指示电阻R4的另一端与所述通讯芯片U1的第12引脚连接。[0038]所述防雷电路8包括一TVS管T1、热敏电阻PTC1、第一防雷电阻R5、第二防雷电阻R6。[0039]所述第一防雷电阻R5—端与所述通讯芯片U4的第S引脚连接，所述第一防雷电阻R5的另一端与所述通讯芯片U4的第7引脚、所述TVS管T1的一端、所述热敏电阻PTC1的一端连接，所述TVS管T1的另一端与所述通讯芯片U4的第6引脚、所述第二防雷电阻R6的一端连接，所述第二防雷电阻R6的另一端接地且与所述通讯芯片U4的第5引脚连接。[0040]本发明所述的一种通用NB-I0T采集器，有以下优点：[0041]1、解决采集器网络的容量问题，该通用NB-I0T采集器是现有网络容量的2〇倍；[0042]2、解决采集器功耗问题，该通用NB-I0T采集器有极低功耗，使电池长时间^电成为可能；^[0043]3、解决采集器覆盖区域和穿透性，覆盖更广区域和强穿透性，可穿透楼层到达地下室，使隐蔽位置的设备可得到应用；[0044]4、资费低，大幅降低设备成本和使用成本。[0045]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种通用NB-IOT采集器，其特征在于，包括:一用于供电的电源模块、控制模块、用于通讯的NB-I0T通讯模块、用于提供S頂卡的S頂卡电路、用于提供通讯端口的电表通讯接口、天线、LED指示电路及防雷电路，所述电源模块与所述控制模块及所述NB-10T通讯模块连接，所述控制模块与所述NB-I0T通讯模块、所述电表通讯接口及所述LED指示电路连接，所述NB-I0T通讯模块与所S頂卡电路及所述天线连接，所述通讯接口与所述防雷电路连接。2.如权利要求1所述的通用NB-I0T采集器，其特征在于，所述电源模块包括电压调节器、电源芯片、第一电源电容、第二电源电容、第三电源电容、第四电源电容、第五电源电容、第六电源电容、第七电源电容、第八电源电容、第九电源电容、第一电源电阻、第二电源电阻、第三电源电阻及第一发光二极管，所述第三电源电容的阳极与所述第四电源电容的一端、所述电压调节器的第三引脚、所述电源芯片的第二引脚及所述电源芯片的第一引脚连接，所述第三电源电容的阴极接地，所述第四电源电容的另一端接地，所述电源芯片的第三引脚接地，所述电源芯片的第四引脚与所述第二电源电阻一端、所述第六电源电容一端、所述第五电源电容的阳极、所述第八电源电容的一端及所述第九电源电容的一端连接，所述第九电源电容的另一端、所述第八电源电容的另一端、所述第五电源电容的阴极及所述第六电源电容另一端均接地，所述第三电源电阻的一端与所述第六电源电容远离所述电源芯片的一端连接，所述第三电源电阻的另一端及所述第二电源电阻的另一端与所述电源芯片的第五引脚连接;所述电压调节器的第一引脚接地，所述电压调节器的第二引脚与所述第一电源电容的一端、第二电源电容的阳极、所述第一电源电阻的一端及所述第七电源电容的一端连接，所述第一电源电容的另一端及所述第二电源电容的阴极接地，所述第一电源电阻的另一端与所述第一发光二极管的阳极连接，所述第一发光二极管的阴极与所述第二电源电容的阴极连接，所述第七电源电容的另一端接地;所述第一电源电阻远离所述第一发光二极管的一端引出连接线与所述控制模块连接，所述第五电源电容的阳极引出连接线与所述NB-I0T通讯模块连接。3.如权利要求2所述的通用NB-I0T采集器，其特征在于，所述控制模块包括一单片机芯片、第一控制电容、第二控制电容、第三控制电容、控制电阻及晶振，所述所述第一控制电容的一端与所述第一电源电阻的连接线连接，所述第一控制电容的另一端与所述控制电阻的一端及所述单片机芯片的RST引脚连接，所述控制电阻的另一端接地，所述第二控制电容的一端与第三控制电容的一端连接并接地，所述第二控制电容的另一端与所述晶振的一端及所述单片机芯片的XTAL2引脚连接，所述第三控制电容的另一端与所述晶振的另一端及所述单片机芯片的rTALl引脚连接，所述单片机芯片的VCC引脚与所述第一电源电阻的连接线连接。4.如权利要求3所述的通用NB-I0T采集器，其特征在于，所述NB-I0T通讯模块包括通讯芯片、第一通讯保险丝、第二通讯保险丝，所述第一通讯保险丝一端与所述通讯芯片的第1〇引脚连接，所述第二通讯保险丝一端与所述通讯芯片的第11引脚连接，所述第一通讯保险丝另一端及所述第二通讯保险丝另一端与所述单片机芯片的第二引脚连接，所述通讯芯片的第33引脚及第34引脚与所述第五电源电容的阳极的连接线连接。5.如权利要求4所述的通用NB-I0T采集器，其特征在于，所述SIM卡电路包括SM芯片、SIM电容、第一SIM电阻、第二SIM电阻、第三SIM电阻及第四SIM电阻，所述SIM电容一端与所述SIM芯片的VSIM引脚连接，另一端与所述SIM芯片的GND引脚连接;所述第一S顶电阻一端与所述S：[M芯片的CLK引脚连接，另一端与所述通讯芯片的第30引脚连接;所述第二SIM电阻的一端与所述SIM芯片的RST引脚连接，另一端与所述通讯芯片的第狀引脚连接;所述第三SIM电阻一端与所述SIM芯片的DATA引脚连接，另一端与所述通讯芯片的第29引脚连接，所述SIM芯片的VSIM引脚与所述通讯芯片的第27引脚连接。6.如权利要求5所述的通用NB-IOT采集器，其特征在于，所述电表通讯接口包括通讯芯片及通讯接口，所述通讯芯片的第1引脚与所述单片机芯片的第5引脚连接，所述通讯芯片的第2引脚及第3引脚与所述单片机芯片的第1引脚连接，所述通讯芯片的第4引脚与所述单片机芯片的第7引脚连接，所述通讯接口的第1引脚接地，所述通讯接口的第2引脚及第3引脚与所述单片机芯片连接。7.如权利要求6所述的通用NB-IOT采集器，其特征在于，所述天线与所述单片机芯片的第39引脚及第40引脚连接。8.如权利要求7所述的通用NB-I0T采集器，其特征在于，所述LED指示电路包括第一指示电阻、第二指示电阻、第三指示电阻、第四指示电阻、第一三极管、第二三极管、第二二极管及第三二极管，所述第二指示电阻一端与所述通讯芯片的第13引脚连接，所述第二指示电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述第三指示电阻的一端连接，所述第三指示电阻的另一端与所述第三二极管的阴极连接，所述第三二极管的阳极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第四指示电阻的一端连接，所述第四指示电阻的另一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极与所述第一指示电阻的一端连接，所述第一指示电阻的另一端与所述通讯芯片的第12引脚连接。9.如权利要求8所述的通用NB-IOT采集器，其特征在于，所述防雷电路包括一TVS管、热敏电阻、第一防雷电阻、第二防雷电阻，所述第一防雷电阻一端与所述通讯芯片的第8引脚连接，所述第一防雷电阻的另一端与所述通讯芯片的第7引脚、所述TVS管的一端、所述热敏电阻的一端连接，所述TVS管的另一端与所述通讯芯片的第6引脚、所述第二防雷电阻的一端连接，所述第二防雷电阻的另一端接地且与所述通讯芯片的第5引脚连接。

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