一种基于NB-IoT的能自动充电的动物定位跟踪器的制作方法

本实用新型涉及物联网技术领域，尤其是一种基于NB-IoT的能自动充电的动物定位跟踪器。

背景技术：

物联网的无线通信技术很多，主要分为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z－wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN(Low-PowerWide-AreaNetwork，低功耗广域网)，即广域网通信技术。LPWA又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTECat-m、NB-IoT等。

NB-IoT的全称为NarrowBand－InternetOfThings，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。NB-IoT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。

NB-IoT具备四大特点：广覆盖，相比现有GSM和LTE基站，一个NB-IoT基站可以提高20dB信号覆盖；海量连接，NB-IoT一个扇区200kHz的带宽可以最多支持超5万连接；更低功耗，NB-IoT终端模块待机时间可长达10年；更低的模块成本，模组成本不超过5美元。由于NB-IoT具有大连接、小数据、低功耗、低成本、深度覆盖等特点，可广泛应用于各种垂直行业。

物联网应用天然与位置强相关。物联网终端采集的各种信息中，位置信息是非常重要的一项。很多应用的实现都以终端的位置作为基础，甚至必须获取到终端位置信息才能开展服务。传统的定位手段主要有GPS/北斗+GPRS定位方法和基站定位方法。GPS/北斗+GPRS方法，功耗大，终端续航能力差，难以达到2年使用寿命，受限于气候，在卫星可见度差的时候或者室内场景无法定位；而基站定位方法则定位精度在千百米级，不能满足大部分应用场景需求。

对动物进行定位是一种常见的应用场景，在多种行业都存在，例如科研工作人员需要对野生动物的生活轨迹、季节迁徙轨迹进行研究；养殖户需要对放养的牛、羊群轨迹跟踪；野生动物园的管理员需要对猛兽进行定位，万一老虎越狱能及时报警。

因为技术的限制，传统的动物定位装置基本上采用GPRS+GPS的组合，功耗很大，人动电能装置产生的电量，不能满足消耗，因此也无法应用到传统的装置上。传统装置基本每个月都需要更换一次电池，对野生动物的踪迹管理极为不便，没有多大的实际价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种成本低的基于NB-IoT的能自动充电的动物定位跟踪器。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种基于NB-IoT的能自动充电的动物定位跟踪器，包括跟踪器本体，所述跟踪器本体上设有通孔，所述通孔上设有绑带，所述跟踪器本体内设有人动电能装置、储电单元和NB-IoT模组，所述NB-IoT模组包括电源模块、终端通信模块和终端定位模块，所述人动电能装置的输出端连接储电单元的输入端，所述储电单元的输出端连接电源模块的输入端，所述电源模块的输出端分别连接终端通信模块的输入端和终端定位模块的输入端，所述终端定位模块的输出端连接终端通信模块的输入端，所述终端通信模块的输出端连接至移动终端，所述移动终端连接至后台系统。

进一步，所述跟踪器本体上设有二维码，所述二维码通过不干胶进行遮盖。

进一步，所述NB-IoT模组还包括USB充电模块，所述USB充电模块的输出端连接电源模块的输入端。

进一步，所述NB-IoT模组还包括扩展接口，所述扩展接口的输入端连接电源模块的输出端。

进一步，所述NB-IoT模组还包括eSIM模块，所述eSIM模块的输入端连接电源模块的输出端。

进一步，所述移动终端包括移动通信模块、移动定位模块、二维码扫描模块和移动存储模块，所述移动通信模块的输入端连接终端通信模块的输出端，所述移动定位模块的输出端和二维码扫描模块的输出端均连接至移动通信模块的输入端，所述移动存储模块连接移动通信模块。

进一步，所述后台系统包括后台通信模块和后台存储模块，所述后台通信模块分别连接移动通信模块和后台存储模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在跟踪器本体上增设了人动电能装置，能够在动物运动的过程中自动充电，然后通过储电单元和电源模块来为跟踪器本体上的电子设备提供工作电源，无需定期手动更换电池，实用性高；另外，本实用新型通过NB-IoT模组的终端定位模块来实时获取动物的位置信号，功耗低且成本低。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于NB-IoT的能自动充电的动物定位跟踪器的整体结构框图；

图2为本实用新型的USB充电模块的电路原理图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型实施例提供了一种基于NB-IoT的能自动充电的动物定位跟踪器，包括跟踪器本体，所述跟踪器本体上设有通孔，所述通孔上设有绑带，所述跟踪器本体内设有人动电能装置、储电单元和NB-IoT模组，所述NB-IoT模组包括电源模块、终端通信模块和终端定位模块，所述人动电能装置的输出端连接储电单元的输入端，所述储电单元的输出端连接电源模块的输入端，所述电源模块的输出端分别连接终端通信模块的输入端和终端定位模块的输入端，所述终端定位模块的输出端连接终端通信模块的输入端，所述终端通信模块的输出端连接至移动终端，所述移动终端连接至后台系统。

其中，人动电能装置，用于根据动物运动过程中的加速度，使自动陀摆动，动物通过运动，使人动电能发电装置产生微弱的电流。NB-IoT中的定位装置功耗小，佩戴在动物身上，动物运动产生电能，驱动NB-IoT定位装置正常工作。

人动电能充电最先应用于石英手表。手表佩戴者的手臂运动使自动陀摆动。齿轮序列将能量传给转子，转子转动时即在线圈组件间产生电压，于是产生电流。电能被储存在另一个小部件ESU(Electrical Storage Unit，储电单元)中，需要时被释放出来为表提供动力。

储电单元，用于储存人动电能装置产生的电能。

电源模块，用于根据储电单元中存储的电能，为NB-IoT模组中的电子设备提供工作电源。

终端通信模块，用于实现跟踪器本体与基站网络之间的数据通信。

终端定位模块，用于实时获取跟踪器本体的位置信号。

本实用新型通过通孔上的绑带，将跟踪器本体绑定在动物身上。

进一步作为优选的实施方式，所述跟踪器本体上设有二维码，所述二维码通过不干胶进行遮盖。

其中，本实施例通过在跟踪器本体上设置二维码，以向扫码的移动终端提供跟踪器本体的相关信息。

进一步作为优选的实施方式，所述NB-IoT模组还包括USB充电模块，所述USB充电模块的输出端连接电源模块的输入端。

其中，USB充电模块，用于向电源模块充电。通过Mini USB接口向电源模块充电。USB充电模块可采用如图2所示的电路来实现。

如图2所示的电路的工作原理如下：

本实用新型的USB充电模块的输入为AC 160-240V，50/60Hz，额定输出为DC 5V，250mA。图2所示的电路中，电阻F1的阻值为1欧，它起到保险丝的作用；用一个二极管D1完成整流作用。接通电源后，C1会有300V左右的直流电压，通过R2给Q1的基极提供电流，Q1的发射极有R1电流检测电阻R1，Q1基极得电后，会经过T1的(3、4)产生集电极电流，并同时在T1的(5、6)和(1、2)上产生感应电压，这两个次级绝缘的圈数相同的线圈，其中T1(1、2)输出由D7整流、C5滤波后通过USB座给负载供电；其中T1(5、6)经D6整流、C2滤波后通过IC1(实为4.3V稳压管)、Q2组成取样比较电路，检测输出电压高低；其中T1(5、6)、C3、R4还组成Q1三极管的正反馈电路，让Q1工作在高频振荡，不停的给T1(3、4)开关供电。当负载变轻或者电源电压变高等任何原因导致输出电压升高时，T1(5、6)、IC1取样比较导致Q2导通，Q1基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输出电压降低；当输出电压降低后，Q2取样后又会截止，Q1的负载能力变强，输出电压又会升高；这样起到自动稳压作用。

本实用新型的USB充电模块的电路虽然元件少，但是还设计有过流过载短路保护功能。当负载过载或者短路时，Q1的集电极电流大增，而Q1的发射极电阻R1会产生较高的压降，这个过载或者短路产生的高电压会经过R3让Q2饱和导通，从而让Q1截止停止输出防止过载损坏。因此，改变R1的大小，可以改变负载能力，如果要求输出电流小，例如只需要输出5V，100MA，可以将R1阻值改大。当然，如果需要输出5V，500MA的话，就需要将R1适当改小。另外，T1变压器是电感元件，Q1工作在开关状态，当Q1截止时，会在集电极感应出很高的电压，这个电压可能高达1000伏以上，这会使Q1击穿损坏，现在有了高速开关管D5，这个电压可以给C4充电，吸收这个高压，C4充电后可以立即通过R5放电，这样Q1不会因集电极的高电压击穿损坏。

进一步作为优选的实施方式，所述NB-IoT模组还包括扩展接口，所述扩展接口的输入端连接电源模块的输出端。

其中，扩展接口，用于为跟踪器本体提供扩展功能。

进一步作为优选的实施方式，所述NB-IoT模组还包括eSIM模块，所述eSIM模块的输入端连接电源模块的输出端。

其中，eSIM模块，用于装载运营商放号的eSIM，以提供更加便利和安全的通信过程，方便用户灵活切换运营商套餐，降低了设备更换成本。

进一步作为优选的实施方式，所述移动终端包括移动通信模块、移动定位模块、二维码扫描模块和移动存储模块，所述移动通信模块的输入端连接终端通信模块的输出端，所述移动定位模块的输出端和二维码扫描模块的输出端均连接至移动通信模块的输入端，所述移动存储模块连接移动通信模块。

其中，移动定位模块，用于实时获取移动终端的位置信号。

移动通信模块，用于实现移动终端与运营商网络之间的数据通信。

二维码扫描模块，用于进行二维码识别。二维码扫描模块可采用现有的摄像头来实现。

后台存储模块，用于存储移动终端的所有数据，包括移动通信模块的数据信号和移动定位模块的数据信号等。

进一步作为优选的实施方式，所述后台系统包括后台通信模块和后台存储模块，所述后台通信模块分别连接移动通信模块和后台存储模块。

其中，后台通信模块，用于实现后台系统与移动终端之间的数据通信。

后台存储模块，用于存储后台系统的所有数据。

下面详细描述本实用新型的动物定位跟踪器的具体工作过程：

本实用新型的跟踪器本体内嵌了人动电能装置、储电单元和NB-IoT模组，NB-IoT模组包括电源模块、终端通信模块和终端定位模块。用户在撕开跟踪器本体上的不干胶后，获取每个跟踪器本体对应的二维码，然后通过移动终端上的二维码扫描模块对二维码进行扫描，获得跟踪器本体的信息。在用户扫描二维码后，跟踪器本体上的NB-IoT模组开始工作，用户通过通孔上的绑带将跟踪器本体绑在动物身上；此时，跟踪器本体上的终端定位模块在预设可调的时间间隔内获取动物的位置信号，然后通过eSIM模块和终端通信模块将位置信号发送至基站。用户可以通过移动终端的移动通信模块来远程获取动物位置信号，并能够将动物位置信号发送给后台系统的后台通信模块，进而实现对动物位置的远程监控，能够方便地定位动物位置、回看动物的历史轨迹，为动物保护、养殖管理提供了一个很实用的工具。

传统的动物定位追踪装置，由于功耗大且不能续电，使用一两个月电池耗尽后，装置就会失效。动物研究的周期往往长达十多年，畜牧放养周期也长达一两年，因此只有低功耗、自动续电的装置才能满足实际需求。本实用新型包含NB-IoT模组、人动电能装置的动物定位追踪器，较好地解决了电量问题，能通过移动终端方便地定位动物位置、回看动物的历史轨迹，为动物保护、养殖管理提供了一个很实用的工具，目前，长寿命的动物定位追踪装置在科学研究、农业、动物园等行业具有很大需求，极具市场前景。

野生动物佩戴本实用新型的装置后，科研人员可以跟踪动物的行动轨迹；本实用新型的装置具备自动充电功能，可以长期佩戴，无需取下充电，解决了传统装置电池耗尽、设备失效的问题。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。