CN105160858A - 物联网专用智能无线数据传输网关 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种物联网专用智能无线数据传输网关，包括微控制器、电源模块、处理器、供电模块、非易失闪存、存储模块、USB接口、以太网接口、无线串口模块，微控制器连接有电源模块，微控制器连接有无线传感器组，无线传感器组包括环境温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器，微控制器通过433M无线发送接收电路、无线串口模块路与处理器连接，处理器分别连接供电模块、非易失闪存、存储模块、USB接口、以太网接口；解决了长距离无线传输数据及组网的问题。实现了对空间分布较散的农业现场进行有效的综合监管。无线传感模块的低功耗设计，很好的解决了在农业现场不便于供电，采用电池供电时间短的问题。

Description

物联网专用智能无线数据传输网关

技术领域

本发明涉及一种物联网专用智能无线数据传输网关。

背景技术

农业具有对象多样，地域广阔，偏僻分散，远离都市社区，通信条件落后等特点，因此在多数情况下，农业数据信息的获取及对农作物生长监管非常困难。如何有效的获取农业数据信息并根据获取的信息对农业进行相应的监管是智慧农业的核心。

当前获取农业数据信息主要依靠传感技术及物联网无线通信技术。传感器网络由许多微型传感器节点组成，微型传感器节点接入传统互联网网络通常采用网关的方式。

目前传感器与网关主要采用无线连接，这样会经常存在无线传感器无线传输距离不远、与网关连接不上、无线传感器不断发射数据功耗大，供电电池经常没电等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种物联网专用智能无线数据传输网关解决现有技术中存在的无线传感器无线传输距离不远、与网关连接不上、无线传感器不断发射数据功耗大，供电电池经常没电等问题。

本发明的技术解决方案是：

一种物联网专用智能无线数据传输网关，包括微控制器、电源模块、处理器、供电模块、非易失闪存、存储模块、USB接口、以太网接口、无线串口模块，微控制器连接有电源模块，微控制器连接有无线传感器组，微控制器通过433M无线发送接收电路、无线串口模块路与处理器连接，处理器分别连接供电模块、非易失闪存、存储模块、USB接口、以太网接口，处理器采用AT91SAM9260处理器，USB接口连接有3G网卡，处理器通过3G网卡连接有远端网络服务器。

进一步地，电源模块包括两节锂电池和用于将锂电池稳压输出的3.3V升压到5V的升压电路，升压电路采用MAX619升压芯片，MAX619升压芯片的IN端连接锂电池的3.3V稳压输出端，MAX619升压芯片的IN端与锂电池的3.3V稳压输出端间通过电容C12接地，MAX619升压芯片的CL+端通过电容C11连接MAX619升压芯片的CL-端，MAX619升压芯片的的C2+端通过电容C14连接MAX619升压芯片的C2-端，MAX619升压芯片的SHDN端通过电阻R4连接微控制器的P20引脚，MAX619升压芯片的OUT端通过电容C13接地，MAX619升压芯片的OUT端为5V电压输出端。

进一步地，微控制器采用MSP430微控制器，供电模块采用将交流220V转换成DC5V的电源适配器。

进一步地，无线串口模块路设有隔离电路，隔离电路包括电源隔离模块和信号隔离模块，信号隔离模块采用双通道数字隔离器ADUM1201。

进一步地，无线传感器组包括环境温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器。

进一步地，环境温湿度传感器采集的信息转换成SPI协议数据上传到微控制器，土壤温湿度传感器和光照强度传感器采集转换成直流电压信号与微控制器的AD采集口相连。

本发明的有益效果是：该种物联网专用智能无线数据传输网关，针对农业采集对象空间上分布广、对象多样，无线传感器与网关之间传输距离短，很好的解决了长距离无线传输数据及组网的问题。实现了对空间分布较散的农业现场进行有效的综合监管。无线传感模块的低功耗设计，很好的解决了在农业现场不便于供电，采用电池供电时间短的问题。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是实施例中电源模块的电路连接示意图。

图3是实施例中升压电路的电路连接示意图。

图4是实施例中微控制器的电路连接示意图。

图5是实施例中处理器通过3G网卡连接有远端网络服务器的结构框图。

图6是实施例中处理器的连接框图。

图7是实施例中隔离电路的电路连接示意图。

图8是实施例中处理器的说明框图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

该种物联网专用智能无线数据传输网关，包括微控制器、电源模块、处理器、供电模块、非易失闪存、存储模块、USB接口、以太网接口、无线串口模块，微控制器连接有电源模块，微控制器连接有无线传感器组，无线传感器组包括环境温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器，微控制器通过433M无线发送接收电路、无线串口模块路与处理器连接，处理器分别连接供电模块、非易失闪存、存储模块、USB接口、以太网接口，处理器采用AT91SAM9260处理器，USB接口连接有3G网卡，处理器通过3G网卡连接有远端网络服务器。

实施例针对目前ZigBee无线通信技术传输距离短的缺陷，提供一种连接稳定、低功耗的农业物联网网关。实施例采用433M无线技术，传输距离最大2000米。无线传感设备采用MSP430低功耗微控制器，电源模块采用两节可热备份的锂电池供电，采用一升压电路将锂电池输出电压升为***工作的电压。从而解决***供电能力不足，功耗大问题。实施例的网关与无线传感设备之间的数据交换采用无线传输方式，在网关内通过一串口扩展为433无线串口的方式，能很好的与无线传感设备组网。为解决数据连接不稳定提供了一种很好的解决办法。

如图1，无线传感器通过环境温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器采集原始的农业现场信息。环境温湿度采集的信息转换成SPI协议数据上传到微控制器，土壤温湿度和光照强度通过相应的传感器采集转换成直流电压信号与微控制器AD采集口相连。微控制器对各传感器上传的数据进行处理，然后通过异步串口利用433M无线发送接收电路将数据传输出去。

电源模块采用两节电池热备份技术从而延长***的使用时间，主要通过两个共阴极的二极管实现，两节锂电池的正极分别与共阴的两个二极管的正极相连，锂电池的负极分别和GND相连，如图2所示。

如图3是一升压电路，将锂电池稳压输出的3.3V升压到5V为需要5V供电的设备提供电压输入，该电路主要采用MAX619升压芯片。电源模块包括两节锂电池和用于将锂电池稳压输出的3.3V升压到5V的升压电路，升压电路采用MAX619升压芯片，MAX619升压芯片的IN端连接锂电池的3.3V稳压输出端，MAX619升压芯片的IN端与锂电池的3.3V稳压输出端间通过电容C12接地，MAX619升压芯片的CL+端通过电容C11连接MAX619升压芯片的CL-端，MAX619升压芯片的的C2+端通过电容C14连接MAX619升压芯片的C2-端，MAX619升压芯片的SHDN端通过电阻R4连接微控制器的P20引脚，MAX619升压芯片的OUT端通过电容C13接地，MAX619升压芯片的OUT端为5V电压输出端。

图4为该无线传感器的微控制器最新***图，主要由耦合电容、外部高速晶振和秒时钟晶振组成，该模块主要完成数据的处理及协调各部件的工作。

无线网关主要实现接收多个无线传感器上传的数据，并将上传的数据分析处理后，通过3G移动网络发送出去与远端网络服务器实现数据交互。用户可通过手机或者计算机终端接入互联网访问服务器，如图5所示。

该无线网关采用AT91SAM9260处理器，供电模块通过电源适配器将交流220V转换成DC5V为***供电。该无线网关通过串行接口设计433M无线传输电路与无线传感器实现数据交互，通过USB接口连接3G网卡，还设有一个10/100M以太网口。***框图如图6所示。

网关串行接口设计采用了隔离式设计方式，保证了外部电路与内部数据处理电路的电气隔离，有效防止恶劣天气下雷电等其他干扰对内部处理电路的损害，该隔离电路设计如图7所示，主要通过一个电源隔离模块和一个信号隔离模块ADUM1201Z组成。网关主要由ARM9处理器AT91SAM9260，存储器模块SDRAM、NORFLASH、NANDFLASH、BOOTROM，USB模块、无线串口SERIAL模块、以太网ETHERNET模块这几部分电路组成，如图8。

Claims (6)

1.一种物联网专用智能无线数据传输网关，其特征在于：包括微控制器、电源模块、处理器、供电模块、非易失闪存、存储模块、USB接口、以太网接口、无线串口模块，微控制器连接有电源模块，微控制器连接有无线传感器组，微控制器通过433M无线发送接收电路、无线串口模块路与处理器连接，处理器分别连接供电模块、非易失闪存、存储模块、USB接口、以太网接口，处理器采用AT91SAM9260处理器，USB接口连接有3G网卡，处理器通过3G网卡连接有远端网络服务器。

2.如权利要求1所述的物联网专用智能无线数据传输网关，其特征在于：电源模块包括两节锂电池和用于将锂电池稳压输出的3.3V升压到5V的升压电路，升压电路采用MAX619升压芯片，MAX619升压芯片的IN端连接锂电池的3.3V稳压输出端，MAX619升压芯片的IN端与锂电池的3.3V稳压输出端间通过电容C12接地，MAX619升压芯片的CL+端通过电容C11连接MAX619升压芯片的CL-端，MAX619升压芯片的的C2+端通过电容C14连接MAX619升压芯片的C2-端，MAX619升压芯片的SHDN端通过电阻R4连接微控制器的P20引脚，MAX619升压芯片的OUT端通过电容C13接地，MAX619升压芯片的OUT端为5V电压输出端。

3.如权利要求1或2所述的物联网专用智能无线数据传输网关，其特征在于：微控制器采用MSP430微控制器，供电模块采用将交流220V转换成DC5V的电源适配器。

4.如权利要求1所述的物联网专用智能无线数据传输网关，其特征在于：无线串口模块路设有隔离电路，隔离电路包括电源隔离模块和信号隔离模块，信号隔离模块采用双通道数字隔离器ADUM1201。

5.如权利要求1或2所述的物联网专用智能无线数据传输网关，其特征在于：无线传感器组包括环境温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器。

6.如权利要求5所述的物联网专用智能无线数据传输网关，其特征在于：环境温湿度传感器采集的信息转换成SPI协议数据上传到微控制器，土壤温湿度传感器和光照强度传感器采集转换成直流电压信号与微控制器的AD采集口相连。