一種支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集裝置，屬于有線無(wú)線混合通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集【技術(shù)領(lǐng)域】，包括一殼體，安裝在殼體內(nèi)的電源模塊、主控模塊、無(wú)線通信模塊、有線通信模塊、信號(hào)隔離模塊，安裝在殼體表面的指示燈和配置開(kāi)關(guān)，以及進(jìn)出線端子、外置天線；所述電源模塊為其他四個(gè)模塊提供直流電源供應(yīng)，所述配置開(kāi)關(guān)通過(guò)IO管腳連接到主控模塊，天線通過(guò)端子連接到無(wú)線通信模塊，指示燈通過(guò)IO管腳連接到主控模塊；無(wú)線通信模塊，有線通信模塊，信號(hào)隔離模塊分別與主控模塊連接，外部信號(hào)通過(guò)信號(hào)隔離模塊與主控模塊進(jìn)行交互；所述殼體兩端分別安裝進(jìn)出線端子，在殼體一端開(kāi)孔安裝外置天線。本設(shè)備可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳遞和存儲(chǔ)。
【專利說(shuō)明】一種支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于有線無(wú)線混合通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種支持 有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集裝置，適合組合使用低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行通 訊、傳感的應(yīng)用。適用于IEEE802. 11，Zigbee等無(wú)線方式與CANBus，RS485等有線傳輸技術(shù) 結(jié)合使用的場(chǎng)景。

【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)據(jù)采集與傳輸是支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)各有優(yōu) 勢(shì)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有自組織、移動(dòng)性強(qiáng)、布置靈活等特點(diǎn)，但面臨信號(hào)衰減快、覆蓋面窄、通信 可靠性不高等問(wèn)題。有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)中已有成熟應(yīng)用，形成了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如RS485總 線、CANBUS總線等，形成了成熟的應(yīng)用模式，但有線網(wǎng)絡(luò)適用于一次建成的系統(tǒng)，在功能改 造或臨時(shí)布置類型的應(yīng)用需求中，存在施工成本高、改動(dòng)代價(jià)大的問(wèn)題。
[0003] 有線與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的混合網(wǎng)絡(luò)可以有效結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)，主干網(wǎng)絡(luò)或易于施工 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)采用有線網(wǎng)絡(luò)形式，難以施工和靈活性需求強(qiáng)的環(huán)節(jié)采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)采集 設(shè)備需要適應(yīng)兩種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，并充分發(fā)揮兩種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的是為解決能支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的數(shù)據(jù)采集裝置的問(wèn) 題，設(shè)計(jì)出一種支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集裝置，應(yīng)用于以有線網(wǎng)為主干，以無(wú)線 網(wǎng)為補(bǔ)充的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，充分利用有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳遞和 存儲(chǔ)。
[0005] 本實(shí)用新型目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)米集設(shè)備，其特征在于，包括一殼體，安裝在殼 體內(nèi)的電源模塊、主控模塊、無(wú)線通信模塊、有線通信模塊、信號(hào)隔離模塊，安裝在殼體表面 的指示燈和配置開(kāi)關(guān)，以及進(jìn)出線端子、外置天線；所述電源模塊為其他四個(gè)模塊提供直 流電源供應(yīng)，所述配置開(kāi)關(guān)通過(guò)10管腳連接到主控模塊，天線通過(guò)端子連接到無(wú)線通信模 塊，指示燈通過(guò)10管腳連接到主控模塊；無(wú)線通信模塊，有線通信模塊，信號(hào)隔離模塊分別 與主控模塊連接，外部信號(hào)通過(guò)信號(hào)隔離模塊與主控模塊進(jìn)行交互；所述殼體兩端開(kāi)有兩 個(gè)安裝孔，分別安裝進(jìn)出線端子，在殼體一端開(kāi)孔安裝外置天線。
[0007] 所述主控模塊包括Stm32單片機(jī)，以及由晶振、RESET芯片組成的外圍電路，用于 提供完整的主控單片機(jī)最小系統(tǒng)功能。
[0008] 所述電源模塊為5V穩(wěn)壓芯片及降壓電路，為各模塊提供5V電源。
[0009] 所述無(wú)線通信模塊由Zigbee單片機(jī)及晶振等外圍電路組成，用于提供完整的無(wú) 線通訊功能。本實(shí)用新型采用的無(wú)線通信模塊能夠解決抗干擾、誤碼的問(wèn)題，其協(xié)議?？蓪?shí) 現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信與小規(guī)模自組織網(wǎng)絡(luò)通訊。
[0010] 所述有線通信模塊由Canbus驅(qū)動(dòng)芯片及隔離變壓器組成，用于保障工業(yè)級(jí)通訊 的可靠性。 toon] 本實(shí)用新型采用的有線通信模塊支持多主方式、提升了通訊效率，降低了通訊主 站的通訊壓力。底層地址過(guò)濾和防沖突機(jī)制減小了各在線設(shè)備的CPU占有率和能耗。
[0012] 所述信號(hào)隔離模塊采用光電耦合器，以避免信號(hào)超限或引入過(guò)沖電流對(duì)主電路造 成損害，并避免內(nèi)部電路問(wèn)題影響總線性能。
[0013] 所述指示燈為3. 3V LED指示燈，通過(guò)主控模塊管腳驅(qū)動(dòng)，用于指示正?；虺鲥e(cuò)狀 態(tài)。
[0014] 所述配置開(kāi)關(guān)為二值撥碼開(kāi)關(guān)，連接到主控模塊的10管腳，用于輸入開(kāi)關(guān)狀態(tài)， 設(shè)定功能。
[0015] 所述進(jìn)出線端子為接線端子排，用于傳感器信號(hào)線的接入和通訊信號(hào)線的進(jìn)出。
[0016] 所述外置天線為2. 4G全向天線，用于提升無(wú)線通信模塊的輸出信號(hào)增益。
[0017] 相對(duì)于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，本實(shí)用新型的有益效果是：生產(chǎn)時(shí)各模塊供應(yīng)鏈成 熟，可替代性強(qiáng)，在使用時(shí)可充分根據(jù)應(yīng)用環(huán)境需求布設(shè)設(shè)備，克服了采用單一通訊手段的 帶來(lái)的布置限制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的外部殼體主視圖。
[0019] 圖2為本實(shí)用新型的模塊組成示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于，包 括一殼體，安裝在殼體內(nèi)的電源模塊、主控模塊、無(wú)線通信模塊、有線通信模塊、信號(hào)隔離模 塊，安裝在殼體表面的指示燈和配置開(kāi)關(guān)，以及進(jìn)出線端子、外置天線；所述電源模塊為其 他四個(gè)模塊提供直流電源供應(yīng)，所述配置開(kāi)關(guān)通過(guò)10管腳連接到主控模塊，天線通過(guò)端子 連接到無(wú)線通信模塊，指示燈通過(guò)10管腳連接到主控模塊；無(wú)線通信模塊，有線通信模塊， 信號(hào)隔離模塊分別與主控模塊連接，外部信號(hào)通過(guò)信號(hào)隔離模塊與主控模塊進(jìn)行交互；所 述殼體兩端開(kāi)有兩個(gè)安裝孔，分別安裝進(jìn)出線端子，在殼體一端開(kāi)孔安裝外置天線。
[0022] 如圖1所示，本實(shí)用新型一種支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備的殼體11為 帶有內(nèi)部空間的腔體，在殼體左側(cè)和右側(cè)開(kāi)口，安裝接線端子12和13,在殼體正面開(kāi)兩個(gè) 矩形孔，左側(cè)為配置開(kāi)關(guān)14,右側(cè)為指示燈15。右端開(kāi)孔安裝外置天線16。
[0023] 如圖2所示，本實(shí)用新型一種支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，在殼內(nèi)安 裝的部件包括主控模塊22、信號(hào)隔離模塊12、有線通信模塊23、無(wú)線通信模塊24和電源模 塊25。其中主控模塊22與信號(hào)隔離模塊12、有線通信模塊23,無(wú)線通信模塊24進(jìn)行連接。 信號(hào)隔離模塊12與外部傳感信號(hào)進(jìn)行連接，電源模塊25與主控模塊22,有線通信模塊23 及無(wú)線通信模塊24進(jìn)行連接，提供5V及3. 3V電源。
[0024] 本實(shí)用新型各部件的具體實(shí)現(xiàn)方式及功能分別說(shuō)明如下；
[0025] 主控模塊22采用stm32F103單片機(jī)，集成有SPI接口、串口、CANBUS接口，主控模 塊22通過(guò)10端口與信號(hào)隔離模塊21連接，使用CANBUS端口與有線通信模塊23連接，使 用串口與無(wú)線通信模塊24進(jìn)行連接。主控模塊同時(shí)包括Reset芯片Max809STRG，提供系 統(tǒng)Reset信號(hào)。主控芯片儲(chǔ)存有提供數(shù)據(jù)采集、處理、有線與無(wú)線發(fā)送的應(yīng)用程序。
[0026] 隔離模塊21采用光電隔離芯片6N137,是一種單通道高速光耦合器，提供高達(dá) 10Mbps的轉(zhuǎn)換速度。
[0027] 無(wú)線通信模塊24采用miniWibee模塊，內(nèi)置TI CC2540型單片機(jī)，使用TI的 Zigbee協(xié)議棧，自帶有提供點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能的程序。本實(shí)用新型采用的無(wú)線通 信模塊能夠解決抗干擾、誤碼的問(wèn)題，其協(xié)議棧可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信與小規(guī)模自組織網(wǎng)絡(luò)通 訊。
[0028] 有線通信模塊23采用CANBus總線驅(qū)動(dòng)芯片PCA82C250及共模電感B82793S0,對(duì) CANBus總線信號(hào)提供差動(dòng)發(fā)送能力。支持多主方式、提升了通訊效率，降低了通訊主站的通 訊壓力。底層地址過(guò)濾和防沖突機(jī)制減小了各在線設(shè)備的CPU占有率和能耗。
[0029] 電源模塊25采用D050505M，提供兩路隔離的5V直流電源，一路提供給有線通信模 塊，一路提供給LM1117-3. 3穩(wěn)壓芯片，對(duì)外輸出3. 3V直流電源，主控模塊22和無(wú)線通信模 塊24采用3. 3V電源供電，有線通信模塊23采用5V直流電源供電。
[0030] 指示燈采用3. 3V的通用LED指示燈，安裝3個(gè)，分別指示電源狀態(tài)（是否上電）， 有線通訊狀態(tài)，無(wú)線通訊狀態(tài)，在通訊過(guò)程中對(duì)應(yīng)的LED燈閃爍。
[0031] 配置開(kāi)關(guān)采用8位撥碼開(kāi)關(guān)，與主控模塊的10管腳連接，用于編碼本設(shè)備的地址， 開(kāi)關(guān)所形成的高低電平為本設(shè)備的二進(jìn)制地址。
[0032] 進(jìn)出線端子采用8路插接式端子，功能分別為電源，CANBUS通訊，傳感器10信號(hào)。
[0033] 外置天線采用2. 4GHz全向鞭狀天線，為無(wú)線通信模塊提供增益。
[0034] 本實(shí)用新型的工作過(guò)程是：主控模塊22周期性掃描隔離模塊21傳入的傳感器 信號(hào)，并進(jìn)行把數(shù)據(jù)緩存至內(nèi)存區(qū)的數(shù)據(jù)隊(duì)列。無(wú)線通信模塊24加入到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中后，告 知主控模塊22無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的可用性。主控模塊22通過(guò)有線模塊23獲知總線主控器的可用 性。在采集的數(shù)據(jù)隊(duì)列長(zhǎng)度累計(jì)到一定量后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況自動(dòng)選擇有線通道或無(wú)線通道 發(fā)送，若發(fā)送后長(zhǎng)時(shí)間未收到應(yīng)答則認(rèn)為當(dāng)前通道不可用，自動(dòng)切換到另一個(gè)通道，若兩通 道皆不可用，則丟棄最先采集的數(shù)據(jù)，增添新數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)隊(duì)列，上述過(guò)程是采用常規(guī)的編程 技術(shù)編制成應(yīng)用程序預(yù)先儲(chǔ)存在主控模塊中得以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種支持有線無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括一殼體，安裝在殼體 內(nèi)的電源模塊、主控模塊、無(wú)線通信模塊、有線通信模塊、信號(hào)隔離模塊，安裝在殼體表面的 指示燈和配置開(kāi)關(guān)，以及進(jìn)出線端子、外置天線；所述電源模塊為其他四個(gè)模塊提供直流電 源供應(yīng)，所述配置開(kāi)關(guān)通過(guò)10管腳連接到主控模塊，天線通過(guò)端子連接到無(wú)線通信模塊， 指示燈通過(guò)10管腳連接到主控模塊；無(wú)線通信模塊，有線通信模塊，信號(hào)隔離模塊分別與 主控模塊連接，外部信號(hào)通過(guò)信號(hào)隔離模塊與主控模塊進(jìn)行交互；所述殼體兩端開(kāi)有兩個(gè) 安裝孔，分別安裝進(jìn)出線端子，在殼體一端開(kāi)孔安裝外置天線。
2. 如權(quán)利要求1所述采集裝置，其特征在于，所述主控模塊包括stm32單片機(jī)，以及由 晶振、RESET芯片組成的外圍電路。
3. 如權(quán)利要求1所述采集裝置，其特征在于，所述無(wú)線通信模塊由Zigbee單片機(jī)及晶 振外圍電路組成。
4. 如權(quán)利要求1所述采集裝置，其特征在于，所述有線通信模塊由Canbus驅(qū)動(dòng)芯片及 隔離變壓器組成。
5. 如權(quán)利要求1所述采集裝置，其特征在于，所述信號(hào)隔離模塊采用光電耦合器。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK203882431SQ201420244414
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】耿雄飛, 李東升, 殷悅, 陳凱, 周俊華 申請(qǐng)人:交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所