本發(fā)明屬于無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域，具體是一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通訊的ZigBee和3G的雙無線智能嵌入式通訊裝置。

背景技術(shù)：

目前，一些電站如太陽能光伏電站、風(fēng)力發(fā)電站等主要建設(shè)在一些偏遠(yuǎn)、落后的地區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)的地理環(huán)境復(fù)雜、公共設(shè)施落后不適宜工作人員長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)職守，所以這些電站大多是在無人職守的情況下運(yùn)行的，此外，在同一地區(qū)，各個(gè)分布式的電站之間的距離較遠(yuǎn)，要實(shí)現(xiàn)各個(gè)分散電站的集中管理與監(jiān)控，就迫切的需要實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控。

現(xiàn)有的對(duì)電站的監(jiān)控系統(tǒng)一般采用有線的形式或者單一的無線形式，目前基于ZigBee和Web方式的電站監(jiān)控系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)可視化界面，解決了獨(dú)立電站的數(shù)據(jù)監(jiān)控問題。但是大規(guī)模的電站系統(tǒng)通常由區(qū)域分散的多個(gè)分布式電站組成，每個(gè)分散的電站都是都需要布置1到2臺(tái)逆變器、以及多個(gè)交流表、直流表等電力設(shè)備，整個(gè)電場(chǎng)多達(dá)數(shù)十至上百個(gè)分散開的方陣，傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸距離遠(yuǎn)，適用于短距離傳輸?shù)腪igBee顯然無法滿足系統(tǒng)的通信要求。針對(duì)該問題，電站采用ZigBee技術(shù)和通用分組無線服務(wù)技術(shù)GPRS融合的雙無線通信監(jiān)控系統(tǒng)。但是GPRS的帶寬相對(duì)較小，傳輸速率較低、數(shù)據(jù)易丟包、可延展性不夠，當(dāng)面對(duì)大規(guī)模分散的光伏電站時(shí)，GPRS顯然無法滿足日益增長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸通信要求。

ZigBee技術(shù)是一種短距離的無線通信技術(shù)，具有功耗低、復(fù)雜度低、成本低等特點(diǎn)，適用于傳輸距離短、傳輸速率要求不高的各種電子設(shè)備的通訊中，被廣泛應(yīng)用于工控、民用領(lǐng)域。3G網(wǎng)絡(luò)是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)，以其通訊速率快、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大、信號(hào)穩(wěn)定等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到遠(yuǎn)距離的通信系統(tǒng)中。因此本發(fā)明提出一種基于ZigBee和3G的雙無線智能嵌入式通訊裝置，用以解決光伏電站及風(fēng)力發(fā)電站等的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通訊問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決類似光伏發(fā)電站、風(fēng)力發(fā)電站等一些現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、布線繁瑣、后期維護(hù)困難的分布式電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離較遠(yuǎn)的問題，本發(fā)明提供了一種傳輸距離遠(yuǎn)、通訊穩(wěn)定、維護(hù)方便、成本低廉的基于ZigBee和3G的雙無線智能嵌入式通訊裝置，該裝置通過zigbee網(wǎng)絡(luò)采集電站運(yùn)行的重要電力設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SD卡中；通過嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理；通過3G無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)端服務(wù)器中。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

1.一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的特征包括：其組成包括ZigBee模塊，S3C2440處理器模塊，LCD模塊，電源模塊，USB通訊模塊，串口通信模塊，SD卡模塊，3G通訊模塊；其中ZigBee模塊用以接收其他ZigBee終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，3G通訊模塊通過無線電的方式將整個(gè)通訊裝置接入Internet中,實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端的服務(wù)器的通訊，該通訊裝置可以作為本地服務(wù)器使用，用戶既可以通過以太網(wǎng)訪問服務(wù)器得到所監(jiān)測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)，也可以直接通過該通訊裝置查看現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)；

2.一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置其特征是所述的ZigBee模塊和S3C2440處理器模塊使用同一電源模塊供電，因此可以直連兩模塊的通信引腳完成ZigBee模塊和S3C2440模塊的通訊，避免了分別設(shè)計(jì)ZigBee模塊串口電路和S3C2440處理器模塊的串口電路的繁瑣，節(jié)約了硬件成本，提高了通訊的穩(wěn)定性；

3.一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置其特征是所述的SD卡模塊采用金士頓16G的SDHC存儲(chǔ)卡,可以有效的擴(kuò)大該通訊裝置的存儲(chǔ)空間，將無線通訊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SD卡中，通過在S3C2440處理器模塊中安裝嵌入式的數(shù)據(jù)庫(kù)，起到對(duì)這些數(shù)據(jù)的管理、存儲(chǔ)的作用；

4.一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置其特征是所述的S3C2440處理器模塊通過USB接口與3G通訊模塊相連，通過采用這種直插直拔的USB接口連接S3C2440處理器模塊和3G無線模塊，方便產(chǎn)品的升級(jí)與維護(hù)；

5.一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置其特征是所述的LCD模塊是在S3C2440處理器模塊的基礎(chǔ)上增加了LCD觸摸屏,提供了人機(jī)交互的界面，用戶通過LCD觸摸屏可以有效的對(duì)該雙無線智能嵌入式通訊裝置進(jìn)行操作管理。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1.采用ZigBee和3G結(jié)合的雙無線通信方式，利用短距離通信的ZigBee網(wǎng)絡(luò)采集一個(gè)電站中短距離電力設(shè)備的數(shù)據(jù)，然后再利用長(zhǎng)距離通信的3G網(wǎng)絡(luò)傳輸各個(gè)分散開電站的電力設(shè)備的數(shù)據(jù)。在保證通信距離和通信質(zhì)量的同時(shí)，大大減少了建設(shè)成本。

2.將ZigBee模塊和S3C2440處理器模塊集成在一起，通過一個(gè)電源模塊供電可以很好的解決兩個(gè)模塊之間的通訊問題，避免了將兩個(gè)模塊分別制作各自串口通訊模塊完成通訊，保證了數(shù)據(jù)通訊的準(zhǔn)確性，降低了硬件成本。

3.在S3C2440處理器模塊中移植Linux系統(tǒng)并配置LCD觸摸屏可以很好的完成該裝置作為本地服務(wù)器的功能，方便用戶在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的查看數(shù)據(jù)，便于后期的維護(hù)。

附圖說明

圖1為雙無線通訊裝置的硬件框圖

圖2為雙無線通訊裝置的電源模塊原理圖

圖3為雙無線通訊裝置的ZigBee模塊IO引腳圖

圖4為雙無線通訊裝置的ZigBee模塊DEBUG電路圖

圖5為雙無線通訊裝置的S3C2440處理器模塊IO引腳圖

圖6為雙無線通訊裝置的串口電路圖

圖7為雙無線通訊裝置的SD卡接口電路圖

圖8為雙無線通訊裝置的LCD觸摸屏接口電路圖

圖9為雙無線通訊裝置的USB接口電路圖

圖10為雙無線通訊裝置的工作流程圖

具體實(shí)施方式

為詳盡說明本發(fā)明的內(nèi)容、以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明所述一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，S3C2440處理器模塊是是該裝置的控制核心，ZigBee模塊通過射頻接口連接天線；通過JATG接口可以將應(yīng)用程序燒寫到ZigBee模塊中。S3C2440處理器模塊外接LCD接口、SD存儲(chǔ)卡、USB接口等外圍電路。LCD接口用來外接觸摸屏，SD存儲(chǔ)卡用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，USB接口用以連接3G模塊和S3C2440處理器模塊。S3C2440處理器模塊和ZigBee模塊共用一套電源模塊。通過將S3C2440的RX引腳與ZigBee模塊的TX引腳直連；S3C2440的TX引腳與ZigBee模塊的RX引腳直連實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模塊的通訊。

圖2為一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的電源模塊原理圖。如圖2所示，該裝置采用5V供電，電源開關(guān)S1控制電路通斷，在干路上增加2A的保險(xiǎn)絲FU1用以保護(hù)電路，經(jīng)過可帶載1.5A的低壓差線性穩(wěn)壓源AS2815AR-3.3IC芯片穩(wěn)壓，可為該裝置提供所需的3.3V電源。LED1為電源指示燈。

圖3為一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的ZigBee模塊IO引腳圖。如圖3所示，通過插座P1、P2將ZigBee模塊的IO引腳引入到該通訊裝置的底板電路上，其中P02、P03作為ZigBee模塊的通訊引腳，P17、P21、P22用于連接DEBUG電路。

圖4為一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的ZigBee模塊DEBUG電路圖。如圖4所示，1腳接地，2腳和9腳接3.3V電壓，3、4、10引腳分別接圖3中CC2530芯片的P22、P21、P17引腳。DEBUG模塊的作用主要是給ZigBee模塊燒寫程序，方便整個(gè)裝置的調(diào)試與維護(hù)。

圖5為一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的S3C2440模塊IO引腳圖，通過插座P3將S3C2440處理器模塊的IO引腳引入到該通訊裝置的底板電路上，其中RXD0～RXD2、TXD0～TXD2引入圖6的串口電路；SDDATA0～SDDATA3及SDCLK、SDCMD、WP_SD等引入圖7的SD卡接口電路；VD0～VD23、TSXM1、TSYM1、TSXP1、TSYP1等引腳引入圖8的LCD觸摸屏接口電路中；DN0、DP0引入圖9的USB接口電路。

圖6為一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的串口電路圖，S3C2440處理器模塊有3個(gè)UART接口，其中將UART0接口通過SP3232芯片做成串口COM1用以與PC機(jī)等通訊，方便對(duì)S3C2440處理器的系統(tǒng)移植和程序燒寫。將UART1、UART2做成擴(kuò)展電路UART,通過跳線帽可以有選擇的將圖3中CC2530芯片的通訊引腳P02和P03與TXD1、RXD1或者TXD2、RXD2連接，引腳P02和P03只能同時(shí)接到一個(gè)UART接口上，這樣即可實(shí)現(xiàn)S3C2440處理器模塊和ZigBee模塊的通訊。

圖7為一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的SD卡接口電路圖，通過在通訊裝置上安裝SD卡的卡槽，采用大容量的金士頓16G的SDHC型的SD卡用來擴(kuò)展該通訊裝置的存儲(chǔ)空間，在SD卡中移植嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，通過在嵌入式Linux系統(tǒng)中掛載SD卡，即可實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)保存到SD卡的數(shù)據(jù)庫(kù)中，達(dá)到數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理的效果。

圖8為一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的LCD觸摸屏接口電路圖，通過該通訊裝置的LCD接口，外接4.3寸的LCD觸摸屏，通過在Linux系統(tǒng)中安裝LCD觸摸屏的驅(qū)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)LCD觸摸屏對(duì)Linux系統(tǒng)的操作，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)通訊裝置的操作管理。

圖9為一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的USB接口電路圖，該通訊裝置的USB接口電路為USB_HOST類型，用以外接華為的EM770W模塊，通過撥號(hào)將整個(gè)雙無線通訊裝置接入Internet中，可以實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端服務(wù)器的通訊。

圖10為本發(fā)明新型所述一種應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置工作流程圖。設(shè)計(jì)步驟包括：步驟S1的通訊裝置啟動(dòng)Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核；步驟S2的Linux內(nèi)核啟動(dòng)后開始初始化各應(yīng)用程序；步驟S3在Linux操作系統(tǒng)下打開串口的設(shè)備文件；步驟S4在Linux操作系統(tǒng)中配置串口通訊的參數(shù)如端口號(hào)、波特率等；步驟S5將配置好的串口設(shè)備文件添加到Linux操作系統(tǒng)的文件描述符集中；步驟S6中系統(tǒng)調(diào)用Select監(jiān)聽串口；步驟S7判斷串口的設(shè)備文件發(fā)送是否有變化，若是則表示有數(shù)據(jù)發(fā)送過來，執(zhí)行下一步，若否則返回到步驟S6；步驟S8將通過ZigBee模塊發(fā)送來的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)保存到SD存儲(chǔ)卡中，然后返回到步驟S6；步驟S9調(diào)用3G模塊將通過ZigBee模塊發(fā)送來的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，并返回到步驟S6。

上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的實(shí)施舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。