CN108650681B - 一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置 - Google Patents

一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，包括上顶盖、储存仓室、传动仓室、底仓室、无线通信节点和电机，所述储存仓室顶部安装有上顶盖，所述储存仓室内部设置有若干储存仓和圆柱体容器，并且储存仓和圆柱体容器相间排列，所述储存仓腔体内侧设置有凸起台阶，所述储存仓室的底部与传动仓室相接，所述传动仓室内部安装有活动圆盘，所述活动圆盘上开有若干空仓，所述活动圆盘和传动仓室外壁相分离，并且活动圆盘可独立转动，所述传动仓室底部与底仓室相接，所述底仓室的内部安装有控制电路板和电机，所述底仓室的底部开设有底仓口。本发明在应急救援等恶劣环境中工作的实用性、可靠性和稳定性较高。

Description

一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置
技术领域
本发明涉及一种无线自组织网络领域中无线通信节点的自动部署装置，特别是涉及一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置。
背景技术
无线自组织网络具有动态网状拓扑结构、信息多跳接力传输的特点，网络内任意两个通信节点之间存在多个冗余信息路径，即使中间有通信节点故障或损坏，依靠周边节点之间的协作仍然能修复信息传输路径，达到可靠通信的效果。
由于上述特点，无线自组网适合用于环境恶劣或多变的应急救援场合，通过现场部署若干无线通信节点，即可在作业人员之间建立一个稳定性高、抗毁性强的信息传输通道。如在室内火灾救援中，消防员随身携带无线自组网部署装置，并实时嗅探自身与指挥员之间的通信链路质量和环境信息，在通信链路脆弱或环境突变情况下自动部署新的无线通信节点，在当前位置建立新的无线信号覆盖，则行进路线上相继部署的若干无线通信节点之间就能相互连接，构成一个无线自组织网络，该网络能保持消防员与指挥员之间信息传输的持续性和稳定性。
中国专利授权公开号CN205566555U，授权公告日2016.09.07公开了一种无线传感节点自动弹射装置，其典型特征是有两个垂直容器分布在设备两侧，在容器底部侧壁有一个高度为通信节点1-2倍高度的开口，在弹射时，先让节点掉落到容器下端，然后由电机带动滑槽上的推撞头滑动，撞击节点，使其掉落。所述装置能实现弹射动作，
但是，现有的技术存在以下缺点：
1、无线通信节点在存储容器中处于待机状态，应关闭节点电源，否则长期储存后电量耗尽，无法工作；
2、弹射窗口位于设备侧面，属于敞开式设计，容易填入异物，特别是在火灾现场，存在高压水柱，粉尘，坍塌墙体的颗粒物等，如果落入窗口内特别是滑槽中，导致传动机构堵死，且往往无法自动修复，电机无法带动撞击头，将致使弹射动作无效，无法部署节点，消防员继续移动时容易使随身通信节点与已有网络链路断开，无法与外界通信，甚至造成人员失联的严重后果；
3、该设备只给出了一种弹射动作的执行机构，而缺少弹射动作检测和信号反馈机构，在上述传动机构堵死，或容器内已无无线通信节点的情况下，只能再次空动作，而无法判断是否有效弹射，无法保障部署效果；
4、设备空间和能耗利用率低，对于大纵深、大面积的无线网络覆盖，需要数量较多的无线通信节点，该装置只能通过增加容器高度的方式增加填装节点数量，而高度越高，设备高度尺寸越大，不方便随身携带，且节点在垂直方向堆叠的数量越多，在底部的节点与撞击头之间的摩擦力也越大，电机能量更多地转换为热能，导致电池电量过快消耗；
5、在应急救援场合中，环境突变情况较多，比如在室内火灾救援中会出现复燃、墙体坍塌等情况，这会导致某些无线通信节点被烧毁或砸毁，而上述装置并未设计冗余部署机制，在节点损坏时容易导致网络链路断开。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，解决了现有的技术在应急救援等恶劣环境中设备工作的实用性、可靠性和稳定性的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，包括上顶盖、储存仓室、传动仓室、底仓室、无线通信节点和电机，所述储存仓室顶部安装有上顶盖，所述储存仓室内部设置有若干储存仓和圆柱体容器，并且储存仓和圆柱体容器相间排列，所述圆柱体容器内部镶嵌有磁体，所述储存仓腔体内侧设置有凸起台阶，所述储存仓室的底部与传动仓室相接，所述传动仓室内部安装有活动圆盘，所述活动圆盘上开有若干空仓，所述活动圆盘和传动仓室外壁相分离，并且活动圆盘可独立转动，所述传动仓室底部与底仓室相接，所述底仓室的内部安装有控制电路板和电机，所述底仓室的底部开设有底仓口，所述电机转轴的上端从设置在传动仓室内部的活动圆盘的中心位置处自下而上垂直穿过，所述底仓口的两侧分别设置有光源发射端和光源接收端，所述无线通信节点填装在储存仓室内部，所述无线通信节点的外壳上开设有凹槽和充电孔，所述无线通信节点的外壳一侧内部安装有霍尔开关，所述储存仓室设置有固定结构、所述传送仓室外表面设置有工作指示灯和电源开关，所述底仓室的外表面设置有充电接头。
优选的，所述上顶盖、储存仓室、传动仓室和底仓室从上到下依次相接，相接后共同构成一体式封闭结构。
优选的，所述活动圆盘上的空仓开口尺寸与储存仓室开口尺寸之比大于1.0，所述底仓口开口尺寸与空仓开口尺寸之比大于1.0，并且底仓口位置与任一储存仓室位置在垂直方向上不重合。
优选的，所述储存仓室腔体内侧的凸起台阶设置在内侧任一边上。
优选的，开设在所述无线通信节点外壳上凹槽的尺寸与储存仓室腔体内侧的凸起台阶尺寸之比要大于1.0。
优选的，所述无线通信节点在填装状态时，霍尔开关应与圆柱体容器内镶嵌的磁体在同一水平面上。
优选的，所述控制电路板持续嗅探当前无线通信网络的信号质量和路由深度，进行冗余部署，并且任一时刻周边邻居节点个数不少于2个。
(三)有益效果
本发明提供了一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，具备以下有益效果：
(1)本发明通过设置储存仓室和霍尔开关，具有3个或以上储存仓室，储存仓室为腔体结构，所有储存仓室在垂直方向相互平行，在水平面上围绕同一个圆心，底部中心排列在同一圆周上，腔体水平面长边垂直于其所在圆周的半径方向，其有益效果是在腔体底部能共用一个圆形传动机构，且相等数量的腔体及其连带传动机构合计占用的空间最小，无线通信节点电路板侧边有一双极性霍尔开关元件，并串联在其自身电源电路中，其有益效果是通过外部磁体，可以实现非接触式的开关控制，实现无线通信节点在储存仓室内待机时彻底关闭电源通路，节省电池电量；
(2)本发明通过设置上顶盖和圆柱体容器，上顶盖与储存仓室外壁、传动仓室外壁、底仓室外壁构成一个封闭结构，其有益效果是无线节点的抛射动作完全在该封闭空间中进行，没有暴露在空气中，有效防水，并防止其它异物进入部署装置，避免执行机构堵死的问题；每个储存仓外侧边配有一条与其等高的圆柱体容器，永磁体的某一磁极正对腔体短边，并与短边平行，其有益效果是永磁体的磁场可作用于无线通信节点的双极性霍尔开关元件，实现对节点电源的通断控制。
(2)本发明通过设置凸起台阶，每个储存仓室内侧壁非中心位置上有一条贯穿腔体竖直方向的凸起台阶，每个无线通信节点外壳上有一条比墙体内凸起台阶尺寸略大的凹槽，其有益效果是无线通信节点在放入储存仓室时，只能在节点外壳凹槽与腔体内侧凸起相对时才能放入，起到方向限制的作用，确保无线通信节点在填充到储存仓室之后，节点内霍尔开关器件与外部磁体距离最近，同时在节点往下滑落时，腔体内侧凸起台阶起到导引定位，减少节点和腔体内壁摩擦的作用。
(3)本发明通过设置底仓室，其上放置有控制电路板，底仓室留有一个空仓，空仓长度和宽度比无线节点尺寸略大，仓两侧分别有一个光源发射端和光源接收端，其有益效果是在传动仓室中的某一个仓口与底仓口位置一致时，由于底仓室对无线通信节点无着力点，传动仓室中所携带的无线通信节点便可经过底仓室自由掉落到地面，节点在掉落过程中会阻挡空仓中的光线，引起电路信号变化，控制器通过检测该信号变化即可判断是否有效部署。
(4)本发明通过设置传动仓室、电机和空仓，具有一个圆形传动仓室，其圆形外轮廓与储存仓室外轮廓一致，高度与无线通信节点高度为1∶1，传动仓室中心位置有一个电机，电机轴从传动仓室圆心位置穿过，传动仓室上有N个上下贯穿的空仓，在圆周上等间距排列，空仓尺寸比无线通信节点尺寸略大，圆形传动仓在电机带动下可绕其圆心做圆周运动，其有益效果是最多只需要转动N分之一个圆周，就有一个空仓与储存仓室相对，无线通信节点在重力作用下掉入空仓，速度快，响应时间短，传动仓室与电机可共圆运动，可做顺时针或逆时针两个方向的运动，结构简单，占空小，能量利用率高。
(5)本发明设置控制电路板，控制电路板可持续嗅探周边无线信号强度，实时计算无线信号的绝对强度和当前的路由深度，当信号绝对值低于一定值，或周边邻居节点少于2个时，均启动电机动作，抛射一个新的无线通信节点，在工作过程中持续保持周边有2个以上邻居节点，其有益效果是在某些节点被墙体砸坏、水流冲走等造成故障时，周边仍有冗余节点工作，保障网络通信的健壮性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的外观图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明无线通信节点整体结构示意图；
图4为本发明储存仓室的横剖图；
图5为本发明储存仓室的纵剖图；
图6为本发明传动仓室内部结构示意图；
图7为本发明底仓室结构示意图；
图8为本发明装置工作流程图。
图中：1上顶盖、2储存仓室、3传动仓室、4底仓室、5固定结构、6工作指示灯、7电源开关、8充电接头、9底仓口、10无线通信节点、11凹槽、12充电孔、13霍尔开关、14储存仓、15凸起台阶、16圆柱体容器、17活动圆盘、18空仓、19光源发射端、20光源接收端、21磁体、22电机、23控制电路板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-8所示，本发明提供一种技术方案：一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，包括上顶盖1、储存仓室2、传动仓室3、底仓室4、无线通信节点10和电机22，储存仓室2顶部安装有上顶盖1，储存仓室2内部设置有若干储存仓14和圆柱体容器16，并且储存仓14和圆柱体容器16相间排列，圆柱体容器16内部镶嵌有磁体21，储存仓14腔体内侧设置有凸起台阶15，储存仓室2的底部与传动仓室3相接，传动仓室3内部安装有活动圆盘17，活动圆盘17上开有若干空仓18，活动圆盘17和传动仓室3外壁相分离，并且活动圆盘17可独立转动，传动仓室3底部与底仓室4相接，底仓室4的内部安装有控制电路板23和电机22，底仓室4的底部开设有底仓口9，电机22转轴的上端从设置在传动仓室3内部的活动圆盘17的中心位置处自下而上垂直穿过，底仓口9的两侧分别设置有光源发射端19和光源接收端20，无线通信节点10填装在储存仓14内部，无线通信节点10的外壳上开设有凹槽11和充电孔12，无线通信节点10的外壳一侧内部安装有霍尔开关13，储存仓室2设置有固定结构5，传送仓室3外表面设置有工作指示灯6和电源开关7，底仓室4的外表面设置有充电接头8，上顶盖1、储存仓室2、传动仓室3和底仓室4从上到下依次相接，相接后共同构成一体式封闭结构，活动圆盘17上的空仓18开口尺寸与储存仓14开口尺寸之比大于1.0，底仓口9开口尺寸与空仓18开口尺寸之比大于1.0，并且底仓口9位置与任一储存仓14位置在垂直方向上不重合，储存仓14腔体内侧的凸起台阶15设置在内侧任一边上，但不能位于边上的中心位置，开设在无线通信节点10外壳上凹槽11的尺寸与储存仓14腔体内侧的凸起台阶15尺寸之比要大于1.0，无线通信节点10在填装状态时，霍尔开关13应与圆柱体容器16内镶嵌的磁体在同一水平面上，控制电路板23持续嗅探当前无线通信网络的信号质量和路由深度，进行冗余部署，并且任一时刻周边邻居节点个数不少于2个。
使用时，当电源接通时，控制电路板23进入复位初始化状态，从存储器起始地址执行预先烧制的程序文件，在初始化过程中会完成时钟、自身地址号、无线通信电路状态的设置或读取，然后进入循环扫描阶段，在该阶段，CPU持续监听周边无线网络信号并记录信号强度及发送方的地址，定期进行状态判断，首先判断周边邻居节点数量是否多于1个，如果是说明有冗余节点，进而判断其中最大的信号强度值是否高于设定值，若信号强度大于设定的阈值说明信号覆盖较好，继续下一次信号监听，相反地，结合部署装置周边邻居节点数目不能少于2个的要求，若邻居节点个数只有1个或0个，或者周边最强的信号强度也低于设定阈值，说明到达无线信号覆盖较弱的区域，需要新部署一个无线通信节点10，进入启动电机22转动状态，在转动期间持续判断光源接收端20的输出信号是否有变化，如果没有则一直转动，保障无线节点从储存仓室2滑落到传动空仓室3，再从底仓口9掉落，若检测到光源接收端20的输出信号变化，说明有效掉落，停止电机22，进入新的无线信号监听状态，按照此流程，循环进行，直至电源关闭。
综上可得，本发明通过设置上顶盖1、储存仓室2、传动仓室3、底仓室4、霍尔开关13、圆柱体容器16、空仓18和电机22，解决了现有的技术在应急救援等恶劣环境中设备工作的实用性、可靠性和稳定性的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，包括上顶盖(1)、储存仓室(2)、传动仓室(3)、底仓室(4)、无线通信节点(10)和电机(22)，其特征在于：所述储存仓室(2)顶部安装有上顶盖(1)，所述储存仓室(2)内部设置有若干储存仓(14)和圆柱体容器(16)，并且储存仓(14)和圆柱体容器(16)相间排列，所述圆柱体容器(16)内部镶嵌有磁体(21)，所述储存仓(14)腔体内侧设置有凸起台阶(15)，所述储存仓室(2)的底部与传动仓室(3)相接，所述传动仓室(3)内部安装有活动圆盘(17)，所述活动圆盘(17)上开有若干空仓(18)，所述活动圆盘(17)和传动仓室(3)外壁相分离，并且活动圆盘(17)可独立转动，所述传动仓室(3)底部与底仓室(4)相接，所述底仓室(4)的内部安装有控制电路板(23)和电机(22)，所述底仓室(4)的底部开设有底仓口(9)，所述电机(22)转轴的上端从设置在传动仓室(3)内部的活动圆盘(17)的中心位置处自下而上垂直穿过，所述底仓口(9)的两侧分别设置有光源发射端(19)和光源接收端(20)，所述无线通信节点(10)填装在储存仓(14)内部，所述无线通信节点(10)的外壳上开设有凹槽(11)和充电孔(12)，所述无线通信节点(10)的外壳一侧内部安装有霍尔开关(13)，所述储存仓室(2)设置有固定结构(5)、所述传动仓室(3)外表面设置有工作指示灯(6)和电源开关(7)，所述底仓室(4)的外表面设置有充电接头(8)；
所述活动圆盘(17)上的空仓(18)开口尺寸与储存仓(14)开口尺寸之比大于1.0，所述底仓口(9)开口尺寸与空仓(18)开口尺寸之比大于1.0，并且底仓口(9)位置与任一储存仓(14)位置在垂直方向上不重合；
开设在所述无线通信节点(10)外壳上凹槽(11)的尺寸与储存仓(14)腔体内侧的凸起台阶(15)尺寸之比要大于1.0。
2.根据权利要求1所述的一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，其特征在于：所述上顶盖(1)、储存仓室(2)、传动仓室(3)和底仓室(4)从上到下依次相接，相接后共同构成一体式封闭结构。
3.根据权利要求1所述的一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，其特征在于：所述储存仓(14)腔体内侧的凸起台阶(15)设置在内侧任一边上。
4.根据权利要求1所述的一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，其特征在于：所述无线通信节点(10)在填装状态时，霍尔开关(13)应与圆柱体容器(16)内镶嵌的磁体(21)在同一水平面上。
5.根据权利要求1所述的一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，其特征在于：所述控制电路板(23)持续嗅探当前无线通信网络的信号质量和路由深度，进行冗余部署，并且任一时刻周边邻居节点个数不少于2个。
6.根据权利要求1所述的一种多仓室组合式无线通信节点自动部署装置，其特征在于：使用时，当电源接通时，控制电路板(23)进入复位初始化状态，从存储器起始地址执行预先烧制的程序文件，在初始化过程中会完成时钟、自身地址号、无线通信电路状态的设置或读取，然后进入循环扫描阶段，在该阶段，CPU持续监听周边无线网络信号并记录信号强度及发送方的地址，定期进行状态判断，首先判断周边邻居节点数量是否多于1个，如果是说明有冗余节点，进而判断其中最大的信号强度值是否高于设定值，若信号强度大于设定的阈值说明信号覆盖较好，继续下一次信号监听，相反地，结合部署装置周边邻居节点数目不能少于2个的要求，若邻居节点个数只有1个或0个，或者周边最强的信号强度也低于设定阈值，说明到达无线信号覆盖较弱的区域，需要新部署一个无线通信节点(10)，进入启动电机(22)转动状态，在转动期间持续判断光源接收端(20)的输出信号是否有变化，如果没有则一直转动，保障无线节点从储存仓室(2)滑落到传动空仓室(3)，再从底仓口(9)掉落，若检测到光源接收端(20)的输出信号变化，说明有效掉落，停止电机(22)，进入新的无线信号监听状态，按照此流程，循环进行，直至电源关闭。
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