:::warning 基于STM32+NB-IoT的温湿度采集设备 :::

一、面向领域

本技术方案面向对通信稳定性、功耗、通信时延和硬件成本有较高要求的智慧农业领域。

二.架构设计

本技术方案架构如下图所示。
基于STM32+NB-IoT的温湿度采集设备 - 图1
其中信息采集设备由STM32模块、NB-IoT模块、温湿度传感器、定位模块和供电模块等主要部分组成，其工作原理如下：

  1. 信息采集设备搭载了STM32模块，因而具备一定的数据处理能力
  2. 信息采集设备搭载了温湿度传感器，因而可以采集环境温湿度数据
  3. 信息采集设备搭载了定位模块，因此可以感知设备当前的地理位置
  4. 信息采集设备搭载了NB-IoT模块，因此可以将设备自身的状态信息、温湿度、地理位置信息上报到指定的云端服务器
  5. 信息采集设备的供电模块有两种形式：A.使用太阳能+电池供电；B.使用电源适配器+电池供电

    三. 主要硬件组成

  • 主芯片：STM32F030F4P6，负责边缘端计算
  • NB-IoT模组：移远BC260Y-CN，负责移动通信
  • NB-IoT移动网络卡：中国移动NB-IoT卡
  • 定位模组：移远 L80RE-M37
  • 温湿度传感器：待定
  • 移动网络天线：善学坊NB-IoT超级天线 CrossAir L01
  • 太阳能供电模块：待定
  • 默认NB-IoT卡：中国移动cmnbiot，支持低功耗、低延时、全双工通信的特别版NB-IoT卡

以上元器件型号支持更改

四. 主要技术参数

主控芯片技术参数
STM32F030采用ARM Cortex内核，运算速度高达48 MHz。另外，STM32F030具有全套外设，例如高速12位ADC、先进且灵活的定时器、日历RTC和通信接口。
该组合轻松超越了现有的8位架构，让所有应用设计者均能得益于先进32位内核的简单性和高效率。STM32F030超值系列提供多种存储容量和引脚数组合，能与之匹敌的器件少之又少，从而进一步优化项目成本。
NB-IoT模组技术参数

  • 网络类型：支持中国移动、中国联通和中国电信的NB-IoT网络。电信 & 联通的NB-IoT卡由于限制多，故需要实际测试，不保证100%支持
  • 通信速率：Single Tone: 25.5 (DL)/16.7 (UL) Multi Tone: 25.5 (DL)/62.5 (UL)
  • 支持的通信协议：UDP/ TCP/ LwM2M/ MQTT/ SNTP/TLS/ SSL/ PPP/ HTTP/ HTTPS/CoAP

善学坊NB-IoT超级天线 CrossAir L01
基于STM32+NB-IoT的温湿度采集设备 - 图2
其他

  • 环境温度测量范围：待定
  • 环境温度度测量误差：待定
  • 环境湿度测量范围：待定
  • 环境湿度测量误差：待定
  • 定位参数：待定
  • NB-IoT网络类型：中国移动、中国联通或中国电信的NB-IoT网络
  • 信息采集设备到云端服务器的通信协议：MQTT
  • 是否防水：是，本设备工作支持在农业大棚、园区等户外工作

  • 供电方式：本设备提供两个型号，A型号支持太阳能+电池供电，B型号支持Micro USB电源适配器供电

    五. 设备开发及生产流程参考

    1.原型开发和样品测试：
    A. 产品需求深度梳理；
    B.元器件选型与成本核算；
    C.硬件设计；
    D.硬件样品生产；
    E.硬件样品测试，如测试通过则进入下一步，否则回到步骤1.B。；
    F.嵌入式软件开发；
    G.嵌入式软件初步测试；
    H.设备与服务器端联合测试，如测试通过则进入下一步，否则回到步骤1.E。测试通过条件：满足绝大部分的功能要求
    本步骤产出：A.在硬件端，产出支持实现需求的硬件模块和PCB设计图和BOM表；B,在软件端，系统满足大部分的功能需求;
    2.产品外观选型或设计：
    A.在现有的产品外壳中选择；
    B.如果现有的外壳中没有合适的，则需要开模定做，B.1 模具厂筛选，B.2 模具需求对接与确认，B.3 模具样品初步测试，初步测试通过进入步骤3，B.4 模具批量生产跟进，B.5 模具验收
    3.原型重构与样品测试：根据现有的产品外壳或外观设计，对硬件模块反复重构，直到使其能够适配现有的产品外壳或外观设计
    本步骤产出：产出硬件重构后的PCB设计图
    4.嵌入式软件端二次优化：A.修复在流程1到流程3过程中发现的嵌入式软件方面的问题；B.继续优化系统功能，确保满足系统需求。
    本步骤产出：满足全部功能需求，并且稳定可靠的设备固件。
    5.组织批量生产：
    A.编写厂测固件；
    B.电子元器件采购；
    C.外壳采购（如果需要开模，则进入2.B.4）；
    D.代工工厂筛选；E.跟进代工工厂生产PCB板；
    F.跟进代工工厂组装PCB板和所有电子元器件（贴片）并生成主板；
    G.对代工工厂进行技术培训，确保其能够了解如果利用厂测固件测试每一片主板；
    H.跟进代工工厂进行主板与外壳、外包装、说明书等其他物品的组装等；I.随机抽样进行整机测试

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