本實(shí)用新型涉及一種禽畜放養(yǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集與定位IOT錨點(diǎn)裝置，具體為應(yīng)用于放養(yǎng)環(huán)境下的禽畜運(yùn)動(dòng)量數(shù)據(jù)匯集及定位物聯(lián)網(wǎng)錨點(diǎn)裝置。

背景技術(shù)：

IOT錨點(diǎn)是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集及定位系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集及定位系統(tǒng)中，待采集目標(biāo)佩戴或嵌入智慧IOT標(biāo)簽，IOT標(biāo)簽將數(shù)據(jù)定時(shí)匯集到IOT錨點(diǎn)，IOT錨點(diǎn)進(jìn)一步獲取IOT標(biāo)簽的本次接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI值，并經(jīng)過(guò)一定的數(shù)據(jù)融合和壓縮算法之后，通過(guò)雙模射頻同時(shí)將數(shù)據(jù)上送至一個(gè)蜂窩IOT網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，IOT網(wǎng)關(guān)則將數(shù)據(jù)匯集到云平臺(tái)或服務(wù)器。IOT錨點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集及定位系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，其通信容量、穩(wěn)定性及無(wú)線性能將影響該物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與定位系統(tǒng)的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種禽畜放養(yǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集與定位IOT錨點(diǎn)裝置，該裝置具有高接收靈敏度、較大的覆蓋能力，其該裝置無(wú)需棒狀天線，體積小巧，便于部署。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種禽畜放養(yǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集與定位IOT錨點(diǎn)裝置，包括PCB電路板及設(shè)置于該P(yáng)CB電路板上的用于為整個(gè)裝置供電的電源模塊、FSK通信接收模塊、LoRa通信發(fā)送模塊，所述FSK通信接收模塊、LoRa通信發(fā)送模塊分別內(nèi)置第一MCU芯片、第二MCU芯片；所述PCB電路板上還設(shè)置有分別與所述FSK通信接收模塊、LoRa通信發(fā)送模塊連接的868MHz PCB天線、780MHz PCB天線，且所述868MHz PCB天線與780MHz PCB天線在PCB電路板上成90度正交分布。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述PCB電路板上，電源模塊的設(shè)置位置遠(yuǎn)離所述FSK通信接收模塊、LoRa通信發(fā)送模塊。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述PCB電路板上，868MHz PCB天線與780MHz PCB天線部分不覆銅接地，其余部分大面積覆銅接地。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，水平放置PCB電路板，則所述780MHz PCB天線位于PCB電路板的正前側(cè)，所述868MHz PCB天線位于PCB電路板的正右側(cè)。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述FSK通信接收模塊與868MHz PCB天線之間還連接有一868MHz 濾波器。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述電源模塊包括第一至第三電源電路；所述第一電源電路用于實(shí)現(xiàn)電源的接入及整流保護(hù)作用；所述第二電源電路用于實(shí)現(xiàn)對(duì)第一電源電路輸入電源的濾波及電源電壓的降壓作用；所述第三電源電路用于實(shí)現(xiàn)對(duì)第二電源電路輸入電源的進(jìn)一步濾波及電壓的隔離作用。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述第一電源電路包括電源輸入接口、跨接在電源輸入接口的防雷管、PTC可恢復(fù)保險(xiǎn)、TVS二極管、第一至第四二極管，所述PTC可恢復(fù)保險(xiǎn)、TVS二極管組成過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路，所述第一至第四二極管組成整流橋電路，外接電源經(jīng)電源輸入接口、防雷管、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路、整流橋電路輸出至第二電源電路。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述第二電源電路包括用于對(duì)第一電源電路輸入電源進(jìn)行濾波的大電容、對(duì)經(jīng)大電容濾波的電源進(jìn)行降壓的XL1509芯片、以及對(duì)XL1509芯片輸出電源進(jìn)行進(jìn)一步濾波的CLC濾波電路，經(jīng)CLC濾波電路濾波的電源輸出至第三電源電路。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

（1）與短距離物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（WiFi，Bluetooth，ZigBee）相比，使用FSK通信采集節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，具有信號(hào)衰減性能好，距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)；

（2）該裝置的接收靈敏度可達(dá)-115dbm；

（3）使用窄帶物聯(lián)網(wǎng)LoRa調(diào)制解調(diào)技術(shù)，使得錨點(diǎn)可遠(yuǎn)距離與網(wǎng)關(guān)保持通信，最遠(yuǎn)可達(dá)5km與網(wǎng)關(guān)保持連接，繞射及繞障礙能力遠(yuǎn)大于當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)短距離通信技術(shù)，提升了覆蓋能力，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)部署成本，適合與野外及樹(shù)林應(yīng)用環(huán)境；

（4）成本約為當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)接入點(diǎn)的1/3；

（5）使用雙頻（780與868）模式工作，使得IOT錨點(diǎn)的可接入節(jié)點(diǎn)數(shù)（系統(tǒng)容量）、上行吞吐量得到極大的提升；

（6）無(wú)需棒狀天線，體積小巧，部署便利。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型禽畜放養(yǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集與定位IOT錨點(diǎn)裝置的PCB電路板板載天線總體布局圖。

圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的PCB電路板形狀及元器件分布布局框圖。

圖3是本實(shí)用新型硬件系統(tǒng)框圖。

圖4是本實(shí)用新型第一電源電路原理圖。

圖5是本實(shí)用新型第二電源電路原理圖。

圖6是本實(shí)用新型第三電源電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1-6，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行具體說(shuō)明。

如圖1-6所示，本實(shí)用新型的一種禽畜放養(yǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集與定位IOT錨點(diǎn)裝置，包括PCB電路板及設(shè)置于該P(yáng)CB電路板上的用于為整個(gè)裝置供電的電源模塊、FSK通信接收模塊、LoRa通信發(fā)送模塊，所述FSK通信接收模塊、LoRa通信發(fā)送模塊分別內(nèi)置第一MCU芯片、第二MCU芯片（所述第一MCU芯片、第二MCU芯片均可采用STM32L051C8T6等芯片）；所述PCB電路板上還設(shè)置有分別與所述FSK通信接收模塊、LoRa通信發(fā)送模塊連接的868MHz PCB天線、780MHz PCB天線，且所述868MHz PCB天線與780MHz PCB天線在PCB電路板上成90度正交分布。

所述PCB電路板上，電源模塊的設(shè)置位置遠(yuǎn)離所述FSK通信接收模塊、LoRa通信發(fā)送模塊。所述PCB電路板上，868MHz PCB天線與780MHz PCB天線部分不覆銅接地，其余部分大面積覆銅接地。水平放置PCB電路板，則所述780MHz PCB天線位于PCB電路板的正前側(cè)，所述868MHz PCB天線位于PCB電路板的正右側(cè)。

所述FSK通信接收模塊與868MHz PCB天線之間還連接有一868MHz 濾波器。

所述電源模塊包括第一至第三電源電路；所述第一電源電路用于實(shí)現(xiàn)電源的接入及整流保護(hù)作用；所述第二電源電路用于實(shí)現(xiàn)對(duì)第一電源電路輸入電源的濾波及電源電壓的降壓作用；所述第三電源電路用于實(shí)現(xiàn)對(duì)第二電源電路輸入電源的進(jìn)一步濾波及電壓的隔離作用。所述第一電源電路包括電源輸入接口、跨接在電源輸入接口的防雷管、PTC可恢復(fù)保險(xiǎn)、TVS二極管、第一至第四二極管，所述PTC可恢復(fù)保險(xiǎn)、TVS二極管組成過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路，所述第一至第四二極管組成整流橋電路，外接電源經(jīng)電源輸入接口、防雷管、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路、整流橋電路輸出至第二電源電路。所述第二電源電路包括用于對(duì)第一電源電路輸入電源進(jìn)行濾波的大電容、對(duì)經(jīng)大電容濾波的電源進(jìn)行降壓的XL1509芯片、以及對(duì)XL1509芯片輸出電源進(jìn)行進(jìn)一步濾波的CLC濾波電路，經(jīng)CLC濾波電路濾波的電源輸出至第三電源電路。

實(shí)施例一：

如圖3所示，本實(shí)用新型所示硬件系統(tǒng)主要分為3個(gè)組成部分：電源模塊部分、LoRa通信發(fā)送模組部分、FSK通信接收模組部分。電源系統(tǒng)允許5V-30VDC寬電壓范圍進(jìn)行系統(tǒng)供電，并具有防反接（反接也可正常工作）、防雷、防浪涌、防電源沖擊的優(yōu)點(diǎn)；LoRa通信發(fā)送模組實(shí)現(xiàn)串口接收數(shù)據(jù)并通過(guò)LoRa通信方式以及LoRa擴(kuò)頻通信調(diào)制方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至LoRa網(wǎng)關(guān)，該發(fā)送模組工作在780MHz頻點(diǎn)；FSK通信接收模組實(shí)現(xiàn)通過(guò)FSK調(diào)制方式，具有抗干擾能力強(qiáng)，通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，接收禽畜穿戴設(shè)備（節(jié)點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)及其RSSI信號(hào)強(qiáng)度，具有并發(fā)量大、通信距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

如圖4-6所示，為本實(shí)用新型采用的電源模塊部分的第一至第三電源電路原理圖。

如圖4所示，為第一電源電路原理圖，電源從J1接入，通過(guò)一個(gè)跨接在電源輸入端的防雷管（原理圖中未畫出，實(shí)際可直接外掛焊接）實(shí)現(xiàn)防雷功能。防雷管是氣體放電管，當(dāng)雷電感應(yīng)產(chǎn)生電壓超過(guò)一定額度（70V）時(shí)，防雷管可瞬間短路，將能量導(dǎo)入到地線，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)后級(jí)電路。

R1與D5組成過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路，可防止外部電源輸入故障造成的過(guò)壓或過(guò)流的影響。R1為PTC可恢復(fù)保險(xiǎn)，D5為40V TVS二極管。

而后經(jīng)過(guò)四個(gè)二極管（D1-D4）組成的整流橋電路，這個(gè)電路通過(guò)整流的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)正負(fù)電源防反接，以及對(duì)交流電源的適應(yīng)。

如圖5所示，為第二電源電路原理圖，C66為大電容，對(duì)輸入電源進(jìn)行濾波。U9（XL1509）為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DC-DC電路，對(duì)輸入電源進(jìn)行降壓，降為3.3V系統(tǒng)電壓。L6，C67，C68組成CLC濾波電路，對(duì)DC-DC輸出的電源進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾，使得RF部分的信號(hào)靈敏度得以保障。

如圖6所示，為第三電源電路原理圖，L2電感實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU主控電壓與RF射頻系統(tǒng)電壓的隔離，電容的選擇可進(jìn)一步降低電源紋波，提高電源系統(tǒng)穩(wěn)定性。

本實(shí)施例中780MHz LoRa擴(kuò)頻通信PCB板載天線及868MHz FSK通信PCB板載天線布板總體布局圖如圖1所示：

1）PCB結(jié)構(gòu)分布，電源部分盡量遠(yuǎn)離射頻部分。

2）天線巴倫部分PCB板背面及正面均不敷銅接地，其他部分則大面積覆銅接地。

3）780MHz天線巴倫及868MHz天線巴倫位置關(guān)系呈現(xiàn)“90度正交”的分布狀態(tài)，以減少信號(hào)干擾現(xiàn)象。

圖2為本實(shí)施例PCB電路板形狀及元器件具體分布布局框圖。

本實(shí)用新型裝置具有如下特點(diǎn)：

1）電源特性：防反接（反接一樣工作）防雷、防浪涌、防電源沖擊、寬電源輸入 5V~30VDC，適合在禽畜放養(yǎng)的野外室外環(huán)境下工作，安全直流電源輸入也可降低現(xiàn)場(chǎng)施工電源埋設(shè)的觸電風(fēng)險(xiǎn)，以及排除了在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中禽畜破壞觸電的風(fēng)險(xiǎn)。

2）780MHz與868MHz的板載天線經(jīng)過(guò)布局優(yōu)化，極大降低了相互干擾，可實(shí)現(xiàn)收發(fā)并行工作。

以上是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。