CN105141634A - 一种具有远程无线传输的智能网关模块 - Google Patents

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王辅宋
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Abstract

本发明涉及一种具有远程无线传输的智能网关模块，可实现数据处理、远程传输、协议转换、无线网络管理的模块，涉及到土木施工安全监测行业领域。ZIGBEE通信网关模块与微处理器连接。网络通信电路、USB通信电路、RS485通信电路、RS232通信电路、噪声采集电路、数据存储器电路分别与微处理器进行连接；云智能无线网关模块内部设计有GPRS无线模块、RS485、RS232、USB、以太网等多种通信接口、ZIGBBEE网关、实时时钟、存储器等，通过微型控制器的自动控制，可实现多种数据协议转换、噪声采集功能，并通过无线进行传输，且***是双电源供电的装置，因此可实现数据协议转换、无线网络管理、智能采集的功能，弥补了传统监测***中不足。

Description

一种具有远程无线传输的智能网关模块
技术领域
本发明涉及一种具有远程无线传输的智能网关模块，可实现数据处理、远程传输、协议转换、无线网络管理的模块，涉及到土木施工安全监测行业领域。
背景技术
目前在土木自动化监测领域，随着***集成程度高、工况复杂的使用环境，对应的监测方法也随之而优化，其中以无线传输、工业总线、网络通信的普遍化为自动话监测行业的快速实现提供技术支持。
为满足各种测量对象的数据测量，自动化监测***往往同时设计有各种通信接口方式，例如RS485、RS232、以太网、USB串行通信等，以及有线电缆、无线通信等不同形式的通信方式的不同，难以统一一种设备进行数据协议转换、数据管理，存在一定局限性。传统解决方式是采用计算机、协议转换器、无线协调器等装置，对接口协议进行转换。
上述传统监测***实现存在以下的不足：
首先传统监测***复杂程度较高，因为协议转换模块功能单一，按照功能拼凑进行实现。且由于协议转换模块往往使用不同厂家的产品，兼容性也存在差异，进一步增加了***的复杂程度和维护成本。
其次由于传统监测***需要，如***供电、数据传输等要求，需要使用电缆、光纤、网线等有线方式进行布设，施工难度较大，且增加一定材料成本。
综上所述，传统的监测***中对数据转换、多参数测量等方面，在功能单一、***复杂、成本高等方面存在一定的局限性，难以满足特定工况下的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于以下几点：
（1）内置GPRS无线通信模块，用于远程数据传输功能，实现多种接口协议转换，即一个智能模块同时实现RS485、RS232、以太网、USB、ZIGBEE无线等多种数据接口的数据采集功能；
（2）实现无线网关管理，可实现网关角色管理无线网络，避免现场无线维护的难度和降低成本；
（3）实现直流供电、锂电池供电切换，避免因短时间断电导致***无法工作的问题；
（4）实现数据的定时采集和内部存储；
（5）可实现噪声采集功能。
为解决上述技术问题，本发明采用的以下技术方案：
一种具有远程无线传输的智能网关模块，本智能网关模块通过直流电源直接供电或者锂电池作为备用电源通过电源切换电路与微处理器进行连接；
本智能网关模块内置有ZIGBEE通信网关模块，ZIGBEE通信网关模块与微处理器连接。
网络通信电路、USB通信电路、RS485通信电路、RS232通信电路、噪声采集电路、数据存储器电路分别与微处理器进行连接；
它还包括有GPRS无线数据传输模块，GPRS无线数据传输模块与微处理器连接。
本智能网关模块内设计有实时时钟电路，实时时钟电路由纽扣电池作为备用电源，实时时钟电路与微处理器连接。
微处理器为A8微处理器。
各个模块间通过印刷电路板线路进行连接。
云智能无线网关模块内部设计有一个32位A8微控制器，作为主控制器，管理和驱动***各接口模块，同时完成数据解析、管理、传输，其主要工作相当于一个多种数据语言输入，一种标准语言输出的数据协议转换器装置。
实现数据远程无线传输的设计方案是：模块设计有GPRS无线数据传输电路，当本地数据（RS485、RS232、USB、以太网、ZIGBEE局域网）经过协议转换后，通过无线传输模块将数据通过GPRS网络传输至网络服务器，减少了现场布线的工作，极大的提高了***的适应性。
实现RS485数据通信及协议转换的电路设计方案是：模块设计一个RS485驱动电路，当微控制器检测到RS485设备接入***时，自动驱动RS485电路，并采集数据，并转换成统一标准的数据协议进行传输。
实现RS232数据通信及协议转换的电路设计方案是：模块设计一个RS232驱动电路，当微控制器检测到RS232设备接入***时，自动驱动RS232电路，并采集数据，并转换成统一标准的数据协议进行传输。
实现USB数据通信及协议转换的电路设计方案是：模块设计一个标准USB驱动电路，当微控制器检测到USB设备接入***时，按照标准协议进行驱动，采集数据，并转换成统一标准的数据协议进行传输。
实现以太网数据通信及协议转换的电路设计方案是：模块设计一个标准以太网驱动电路，当微控制器检测到网络设备接入***时，按照标准协议进行驱动，采集数据，并转换成统一标准的数据协议进行传输。
实现噪声采集功能的电路设计方案是：通过麦克风将境声音信号转换为电压信号，电压信号经过不同增益的放大电路，自动根据噪声的大小选择匹配的增益进行放大。放大后的电压信号经过带通滤波器进行滤波后，再进入到全波整流电路并输入到模拟数字转换器中进行数值化采集，微控制器对数值化数据进行计算，得到实际噪声值。
为满足无线网关的要求，本设计采用的方案是：使用ZIGBEE无线网关模块，微控制器通过控制ZIGBEE网关模块，网关模块可自主通过对无线局域网内的子无线节点进行管理、配置、数据收发功能。
云智能无线网关模块电源设计方案是，使用直流电源作为主电源，并设计锂电池充电控制电路。两路电源经过切换电路后，作为***电源。当直流电路供电正常时，***靠直流电源供电工作，当直流供电异常时。例如断电等，切换电路可自动切换到锂电池供电，以维持***的正常工作。
本实用发明的有益效果：
综上所述，云智能无线网关模块内部设计有GPRS无线模块、RS485、RS232、USB、以太网等多种通信接口、ZIGBBEE网关、实时时钟、存储器等，通过微型控制器的自动控制，可实现多种数据协议转换、噪声采集功能，并通过无线进行传输，且***是双电源供电的装置，因此可实现数据协议转换、无线网络管理、智能采集的功能，弥补了传统监测***中不足。
附图说明
图1是云智能采集模块功能框图
图2是采集模块实际安装示意图
图2中：21是ZIGBEE天线；22是噪声测量探头；23是云智能无线网关模块的外壳；24是安装固定孔；25是网络接口；26是RS232接口；27是RS485接口；28是USB接口；29是直流电源输入接口；30是远程无线传输模块（DTU）外置天线。
具体实施方式
下面结合附图1、2对本发明进行详细描述：
一种具有远程无线传输的智能网关模块，本智能网关模块通过直流电源1直接供电或者锂电池7作为备用电源通过电源切换电路2与微处理器5进行连接；
本智能网关模块内置有ZIGBEE通信网关模块4，ZIGBEE通信网关模块4与微处理器5连接。
网络通信电路9、USB通信电路10、RS485通信电路6、RS232通信电路8、噪声采集电路11、数据存储器电路12分别与微处理器5进行连接。
它还包括有GPRS无线数据传输模块14，GPRS无线数据传输模块14与微处理器5连接。
本智能网关模块内设计有实时时钟电路13，实时时钟电路13由纽扣电池作为备用电源，实时时钟电路13与微处理器5连接。
微处理器5为A8微处理器。
各个模块间通过印刷电路板线路3进行连接。
具体安装方法：
将云智能数据采集模块，安装固定于离地面有一定高度，可通过安装固定孔安装于室内墙壁，安装完毕后调整天线、噪声测量探头额定角度和位置。
打开云智能无线网关模块的电源开关，此时无线网关模块自动获取无线网络地址，并进行数据通信，并自动作为无线的网关对无线网络数据进行管理、采集、存储。
通过在无线管理端可设置云智能采集模块的实时时钟、采集间隔、采集方式等参数，启动后，云智能无线网关模块可实现多参数自动测量、无线传输功能。
无线模块使用的天线应尽量远离大面积的金属平面及地面，安装设备时，要使天线距离金属管或者金属平面至少15cm，安装位置至少离地面1米以上。并尽量减少天线之间的障碍物。
云智能无线网关模块应安装在室内，避免因雨水淋湿导致故障。

Claims (5)

1.一种具有远程无线传输的智能网关模块，其特征在于：本智能网关模块通过直流电源（1）直接供电或者锂电池（7）作为备用电源通过电源切换电路（2）与微处理器（5）进行连接；
本智能网关模块内置有ZIGBEE通信网关模块（4），ZIGBEE通信网关模块（4）与微处理器（5）连接；
网络通信电路（9）、USB通信电路（10）、RS485通信电路（6）、RS232通信电路（8）、噪声采集电路（11）、数据存储器电路（12）分别与微处理器（5）进行连接。
2.根据权利要求1所述的具有远程无线传输的智能网关模块，其特征在于：它还包括有GPRS无线数据传输模块（14），GPRS无线数据传输模块（14）与微处理器（5）连接。
3.根据权利要求1所述的具有远程无线传输的智能网关模块，其特征在于：本智能网关模块内设计有实时时钟电路（13），实时时钟电路（13）由纽扣电池作为备用电源，实时时钟电路（13）与微处理器（5）连接。
4.根据权利要求1所述的具有远程无线传输的智能网关模块，其特征在于：微处理器（5）为A8微处理器。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的具有远程无线传输的智能网关模块，其特征在于：各个模块间通过印刷电路板线路（3）进行连接。
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