一种基于5G窄带通信的井盖状态监测设备的制作方法

本发明涉及井盖状态监测设备技术领域，尤其是一种基于5g窄带通信的井盖状态监测设备。

背景技术：

通常来讲，地下排水道和地下管线通道都设有检查井，并在检查井的进入口安装有井盖，对于设置在城市道路和人行道上的井盖，由于需要承受大量的辗压，为此，这类井盖大多采用耐辗压的铸铁制成。然而，采用铸铁制成的井盖在安装使用后，经常会出现被盗的现象，给车辆和行人的通行带来了严重的安全隐患，并且有的检查井内存放有通信服务器等贵重物品，需进行一定的防盗措施。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于5g窄带通信的井盖状态监测设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于5g窄带通信的井盖状态监测设备，其特征在于：包括主体，所述主体内设置有控制板，所述控制板上集成有单片机模块、磁传感器模块、漏电检测模块、无线通讯模块、nbsim卡模块、电源模块和电池模块，所述磁传感器模块、所述漏电检测模块、所述无线通讯模块和所述电源模块均与所述单片机模块连接，所述nbsim卡模块与所述无线通讯模块连接，所述电池模块与所述电源模块连接，所述无线通讯模块包括5g窄带无线通讯芯片，所述5g窄带无线通讯芯片通过5g窄带信号连接云端服务器，所述主体上还设置有电池和用于插入nbsim卡的卡槽，所述电池与所述电池模块连接，所述卡槽与所述nbsim卡模块连接。

优选地，所述单片机模块包括控制芯片、第一晶振和第十四接口，所述控制芯片的pb2端脚通过第一发光二极管接地，所述控制芯片的pb3端脚通过第二发光二极管接地，所述控制芯片的pf0端脚通过第三十七电阻与所述第十四接口的第一引脚连接，所述控制芯片的pf1端脚通过第三十八电阻与所述第十四接口的第二引脚连接，所述第十四接口的第三引脚接地，所述控制芯片的pc5端脚通过第三电容接地，所述控制芯片的pc6端脚通过第四电容接地，所述第一晶振与所述第三电容和所述第四电容并联，所述控制芯片的pe6端脚通过第四电容和第四十电阻接地，所述控制芯片的pe7端脚通过第五电容和第四十一电阻接地。

优选地，所述磁传感器模块包括磁传感器芯片，所述磁传感器芯片的sck端脚、csb端脚、sdi端脚、sdo端脚和int端脚分别与所述控制芯片的pf5端脚、pf4端脚、pf6端脚、pf7端脚和pd4端脚一一连接，所述磁传感器芯片的十二端脚与所述控制芯片的vdd2端脚连接，所述磁传感器芯片的ps端脚和gnd端脚均接地。

优选地，所述漏电检测模块包括第十七接口、第十三三极管、第二十五电阻、第二十六电阻和第二十七电阻，所述第十七接口的第一引脚通过所述第二十五电阻与所述第十三三极管的基级连接，所述第十三三极管的发射集与所述第十七接口的第二引脚连接和接地，所述第十三三极管的集电极通过所述第二十七电阻与所述控制芯片的vdd2端脚连接，并且所述第十三三极管的集电极与所述控制芯片的pa4端脚连接，所述第十七接口的第一引脚连接有一探头，所述探头穿过所述主体并置于外部。

优选地，所述无线通讯模块包括第十二三极管、第六二极管和天线，所述5g窄带无线通讯芯片的reset端脚与所述第十二二极管的集电极连接，所述第十二二极管的基级通过第二十四电阻与所述控制芯片的pe0端脚连接，所述第十二二极管的发射集接地，所述5g窄带无线通讯芯片的vdd_ext端脚通过第十一电容接地，所述5g窄带无线通讯芯片的main_txd端脚通过第二十二电阻与所述控制芯片的pe4端脚连接，所述5g窄带无线通讯芯片的main_rxd端脚通过第二十三电阻与所述控制芯片的pe3端脚连接，所述5g窄带无线通讯芯片的vbat端脚与所述第六二极管的负极连接，所述第六二极管的正极接地，所述5g窄带无线通讯芯片的vbat端脚分别通过第二电容、第六电容、第八电容和第十电容接地，所述第二电容、所述第六电容、所述第八电容和所述第十电容并联，所述5g窄带无线通讯芯片的rfant端脚通过第十五电阻与所述天线连接，所述第十五电阻的一端通过第七电容接地，所述第十五电阻的另一端通过第九电容接地。

优选地，所述nbsim卡模块包括一第六接口，所述第六接口的vcc端脚与所述5g窄带无线通讯芯片的sim_vdd端脚连接，所述第六接口的rst端脚通过第十六电阻与所述5g窄带无线通讯芯片的sim_rst端脚连接，并通过第十六电容接地，所述第六接口的clk端脚通过第十八电阻与所述5g窄带无线通讯芯片的sim_clk端脚连接，并通过第十七电容接地，所述第六接口的io端脚通过第十九电阻与所述5g窄带无线通讯芯片的sim_dat端脚连接，并通过第十八电容接地。

优选地，所述电源模块包括一第八稳压器，所述第八稳压器的输入端分别通过第十三电容、第二十六电容接地，所述第八稳压器的输出端与所述控制芯片的vdd2端脚连接，所述第八稳压器的输出端分别通过第十二电容、第二十七电容接地。

优选地，所述电池模块包括电池芯片、第十五接口、第十六接口、第三场效应管、第十三极管和第二电感线圈，所述电池芯片的fb端脚通过第十四电容和第二十五电容接地，所述第十四电容的一端通过第四十五电阻和第四十六电阻接地，所述电池芯片的vin端脚分别通过第十九电容、第二十电容和第二十一电容接地，所述电池芯片的vin端脚与所述第三场效应管的源极连接，所述第三场效应管的漏极与所述第十五接口的第一端脚连接，所述第八稳压器的输入端连接于所述第十五接口的第一端脚和所述第三场效应管的漏极之间，所述第三场效应管的栅极通过第十七电阻与所述第三场效应管的漏极连接，所述第三场效应管的栅极与所述第十三极管的集电极连接，所述第十三极管的基级通过第二十一电阻与所述控制芯片的pg2端脚连接，所述第十三极管的发射集接地，所述第十五接口的第二端脚与所述第十六接口的第一端脚连接，所述第十六接口的第二端脚接地，所述电池芯片的bst端脚通过第四十四电阻和第二十三电容与所述电池芯片的sw端脚连接，所述电池芯片的sw端脚通过第九二极管接地，所述第二电感线圈一端连接于所述电池芯片的sw端脚和所述第九二极管的负极之间，所述第二电感线圈另一端通过第四十二电阻与所述控制芯片的pa6端脚连接，所述第四十二电阻和所述控制芯片的pa6端脚之间连接有第四十三电阻和第三十九电容，所述第四十三电阻和所述第三十九电容均接地，所述第二电感线圈分别通过第二十二电容和第二十四电容接地。

优选地，所述主体放置于井盖的开口处，井盖一端与地面轴连。

采用上述方案，本发明的有益效果是：

本发明通过设计一种基于5g窄带通信的井盖状态监测设备，通过设置的主体，对井盖进行监测，并将井盖和四周的情况通过无线通讯模块传输至云端服务器，用户可以通过智能设备登录云端服务器，查看每个主体的运行情况和井盖的情况；通过设置的漏电检测模块，检测井盖四周是否存在漏电情况，若存在漏电情况，通过无线通讯模块传输至云端服务器，对用户发出警告。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的原理示意图；

图3是本发明的单片机模块电路原理图；

图4是本发明的磁传感器模块电路原理示意图；

图5是本发明的漏电检测模块电路原理示意图；

图6是本发明的无线通讯模块电路原理示意图；

图7是本发明的nbsim卡模块电路原理示意图；

图8是本发明的电源模块电路原理示意图；

图9是本发明的电池模块电路原理示意图；

图10是本发明的电池电量检测电路原理示意图。

上述说明书中附图标记表示说明：

1、主体，11、电池，12、卡槽，2、控制版，21、单片机模块，

22、磁传感器模块，23、漏电检测模块，24、无线通讯模块，

25、nbsim卡模块，26、电源模块，27、电池模块，3、探头，4、井盖，5、云端服务器，u2、控制芯片，u8、第八稳压器，u11、电池芯片，

u14、5g窄带无线通讯芯片，u15、磁传感器芯片，j6、第六接口，

j14、第十四接口，j15、第十五接口，j16第十六接口，

j17、第十七接口，e1、天线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图10所示，一种基于5g窄带通信的井盖状态监测设备，包括主体1，主体1内设置有控制板2，控制板2上集成有单片机模块21、磁传感器模块22、漏电检测模块23、无线通讯模块24、nbsim卡模块25、电源模块26和电池模块27，磁传感器模块22、漏电检测模块23、无线通讯模块24和电源模块26均与单片机模块21连接，nbsim卡模块25与无线通讯模块24连接，电池模块27与电源模块26连接，无线通讯模块24包括5g窄带无线通讯芯片u14，5g窄带无线通讯芯片u14通过5g窄带信号连接云端服务器5，主体1上还设置有电池11和用于插入nbsim卡25的卡槽12，电池11与电池模块27连接，卡槽12与nbsim卡模块25连接。

本发明较佳的实施例中，磁传感器模块22和漏电检测模块23检测外部信息，并将检测到的信息反馈给单片机模块21，无线通讯模块24通过5g窄带信号连接云端服务器5，并将信息传输至云端服务器5，用户通过智能设备登入云端服务器5查看每个主体1和井盖4的信息，若有人将井盖4打开，磁传感器模块22检测不到信息，就会将这一情况发送至云端服务器5并报警告知用户，有人随意开启井盖4。

本发明较佳的实施例中，单片机模块21包括控制芯片u2、第一晶振y1和第十四接口j14，控制芯片u2可采用stm8l052r8t6芯片，控制芯片u2的pb2端脚通过第一发光二极管d1接地，控制芯片u2的pb3端脚通过第二发光二极管d2接地，控制芯片u2的pf0端脚通过第三十七电阻r37与第十四接口j14的第一引脚连接，控制芯片u2的pf1端脚通过第三十八电阻r38与第十四接口j14的第二引脚连接，第十四接口j14的第三引脚接地，控制芯片u2的pc5端脚通过第三电容c3接地，控制芯片u2的pc6端脚通过第四电容c4接地，第一晶振y1与第三电容c3和第四电容c4并联，控制芯片u2的pe6端脚通过第四电容c4和第四十电阻r40接地，控制芯片u2的pe7端脚通过第五电容c5和第四十一电阻r41接地。

本发明较佳的实施例中，磁传感器模块22包括磁传感器芯片u15，磁传感器芯片可采用bmm150芯片，磁传感器芯片u15的sck端脚、csb端脚、sdi端脚、sdo端脚和int端脚分别与控制芯片u2的pf5端脚、pf4端脚、pf6端脚、pf7端脚和pd4端脚一一连接，磁传感器芯片u15的十二端脚与控制芯片u2的vdd2端脚连接，磁传感器芯片u15的ps端脚和gnd端脚均接地。

本发明较佳的实施例中，漏电检测模块23包括第十七接口j17、第十三三极管u13、第二十五电阻r25、第二十六电阻r26和第二十七电阻r27，第十七接口j17的第一引脚通过第二十五电阻r25与第十三三极管u13的基级连接，第十三三极管u13的发射集与第十七接口j17的第二引脚连接和接地，第十三三极管的集电极通过第二十七电阻与控制芯片的vdd2端脚连接，并且第十三三极管u13的集电极与控制芯片u2的pa4端脚连接，第十七接口j17的第一引脚连接有一探头3，探头3穿过主体1并置于外部。

本发明较佳的实施例中，通过漏电检测模块23，检测井盖4四周是否存在漏电情况，若井盖4周围存在漏电情况，通过无线通讯模块24传输至云端服务器5，对用户发出警告，需要进行及时处理，避免造成更大的损害。

本发明较佳的实施例中，无线通讯模块24包括第十二三极管u12、第六二极管d6和天线e1，5g窄带无线通讯芯片u14可采用bc95芯片，5g窄带无线通讯芯片u14的reset端脚与第十二二极管u12的集电极连接，第十二二极管u12的基级通过第二十四电阻r24与控制芯片u2的pe0端脚连接，第十二二极管u12的发射集接地，5g窄带无线通讯芯片u14的vdd_ext端脚通过第十一电容c11接地，5g窄带无线通讯芯片u14的main_txd端脚通过第二十二电阻r22与控制芯片u2的pe4端脚连接，5g窄带无线通讯芯片u14的main_rxd端脚通过第二十三电阻r23与控制芯片u2的pe3端脚连接，5g窄带无线通讯芯片u14的vbat端脚与第六二极管d6的负极连接，第六二极管d6的正极接地，5g窄带无线通讯芯片u14的vbat端脚分别通过第二电容c2、第六电容c6、第八电容c8和第十电容c10接地，第二电容c2、第六电容c6、第八电容c8和第十电容c10并联，5g窄带无线通讯芯片u14的rfant端脚通过第十五电阻r15与天线e1连接，第十五电阻r15的一端通过第七电容c7接地，第十五电阻r15的另一端通过第九电容c9接地。

本发明较佳的实施例中，nbsim卡模块25包括一第六接口j6，第六接口j6的vcc端脚与5g窄带无线通讯芯片u14的sim_vdd端脚连接，第六接口j6的rst端脚通过第十六电阻r16与5g窄带无线通讯芯片u14的sim_rst端脚连接，并通过第十六电容c16接地，第六接口j6的clk端脚通过第十八电阻r18与5g窄带无线通讯芯片u14的sim_clk端脚连接，并通过第十七电容c17接地，第六接口j6的io端脚通过第十九电阻r19与5g窄带无线通讯芯片u14的sim_dat端脚连接，并通过第十八电容c18接地。

本发明较佳的实施例中，电源模块26包括一第八稳压器u8，第八稳压器u8的输入端分别通过第十三电容c13、第二十六电容c26接地，第八稳压器u8的输出端与控制芯片u2的vdd2端脚连接，第八稳压器u8的输出端分别通过第十二电容c12、第二十七电容c27接地。

本发明较佳的实施例中，电池模块27包括电池芯片u11、第十五接口j15、第十六接口j16、第三场效应管q3、第十三极管u10和第二电感线圈l2，电池芯片u11可采用mp4689芯片，电池芯片u11的fb端脚通过第十四电容c14和第二十五电容c25接地，第十四电容c14的一端通过第四十五电阻r45和第四十六电阻r46接地，电池芯片u11的vin端脚分别通过第十九电容c19、第二十电容c20和第二十一电容c21接地，电池芯片u11的vin端脚与第三场效应管q3的源极连接，第三场效应管q3的漏极与第十五接口j15的第一端脚连接，第八稳压器u8的输入端连接于第十五接口j15的第一端脚和第三场效应管q3的漏极之间，第三场效应管q3的栅极通过第十七电阻r17与第三场效应管q3的漏极连接，第三场效应管q3的栅极与第十三极管u10的集电极连接，第十三极管u10的基级通过第二十一电阻r21与控制芯片u2的pg2端脚连接，第十三极管u10的发射集接地，第十五接口j15的第二端脚与第十六接口j16的第一端脚连接，第十六接口j16的第二端脚接地，电池芯片u11的bst端脚通过第四十四电阻r44和第二十三电容c23与电池芯片u11的sw端脚连接，电池芯片u11的sw端脚通过第九二极管d9接地，第二电感线圈l2一端连接于电池芯片u11的sw端脚和第九二极管d9的负极之间，第二电感线圈l2另一端通过第四十二电阻r42与控制芯片u2的pa6端脚连接，第四十二电阻r42和控制芯片u2的pa6端脚之间连接有第四十三电阻r43和第三十九电容c39，第四十三电阻r43和第三十九电容c39均接地，第二电感线圈l2分别通过第二十二电容c22和第二十四电容c24接地。

本发明较佳的实施例中，第四十二电阻r42、第四十三电阻r43和第三十九电容c39组成电池电量检测电路，检测电池11电量，当电池11电量不足时，通知用户需要对电池11进行更换。

本发明较佳的实施例中，主体1放置于井盖4的开口处，井盖4一端与地面轴连，当有人打开井盖4时，主体1就能够检测到井盖4被开启，并通过云端服务器5发出警告。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。