一種具有遠程無線傳輸的智能網關模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種具有遠程無線傳輸的智能網關模塊，可實現數據處理、遠程傳輸、協議轉換、無線網絡管理的模塊，涉及到土木施工安全監測行業領域。
【背景技術】
[0002]目前在土木自動化監測領域，隨著系統集成程度高、工況復雜的使用環境，對應的監測方法也隨之而優化，其中以無線傳輸、工業總線、網絡通信的普遍化為自動話監測行業的快速實現提供技術支持。
[0003]為滿足各種測量對象的數據測量，自動化監測系統往往同時設計有各種通信接口方式，例如RS485、RS232、以太網、USB串行通信等，以及有線電纜、無線通信等不同形式的通信方式的不同，難以統一一種設備進行數據協議轉換、數據管理，存在一定局限性。傳統解決方式是采用計算機、協議轉換器、無線協調器等裝置，對接口協議進行轉換。
[0004]上述傳統監測系統實現存在以下的不足:
[0005]首先傳統監測系統復雜程度較高，因為協議轉換模塊功能單一，按照功能拼湊進行實現。且由于協議轉換模塊往往使用不同廠家的產品，兼容性也存在差異，進一步增加了系統的復雜程度和維護成本。
[0006]其次由于傳統監測系統需要，如系統供電、數據傳輸等要求，需要使用電纜、光纖、網線等有線方式進行布設，施工難度較大，且增加一定材料成本。
[0007]綜上所述，傳統的監測系統中對數據轉換、多參數測量等方面，在功能單一、系統復雜、成本高等方面存在一定的局限性，難以滿足特定工況下的要求。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型要解決的技術問題就在于以下幾點:
[0009]( 1)內置GPRS無線通信模塊，用于遠程數據傳輸功能，實現多種接口協議轉換，即一個智能模塊同時實現RS485、RS232、以太網、USB, ZIGBEE無線等多種數據接口的數據采集功能；
[0010](2)實現無線網關管理，可實現網關角色管理無線網絡，避免現場無線維護的難度和降低成本；
[0011](3)實現直流供電、鋰電池供電切換，避免因短時間斷電導致系統無法工作的問題；
[0012](4)實現數據的定時采集和內部存儲；
[0013](5)可實現噪聲采集功能。
[0014]為解決上述技術問題，本實用新型采用的以下技術方案:
[0015]一種具有遠程無線傳輸的智能網關模塊，本智能網關模塊通過直流電源直接供電或者鋰電池作為備用電源通過電源切換電路與微處理器進行連接；
[0016]本智能網關模塊內置有ZIGBEE通信網關模塊，ZIGBEE通信網關模塊與微處理器連接。
[0017]網絡通信電路、USB通信電路、RS485通信電路、RS232通信電路、噪聲采集電路、數據存儲器電路分別與微處理器進行連接；
[0018]它還包括有GPRS無線數據傳輸模塊，GPRS無線數據傳輸模塊與微處理器連接。
[0019]本智能網關模塊內設計有實時時鐘電路，實時時鐘電路由紐扣電池作為備用電源，實時時鐘電路與微處理器連接。
[0020]微處理器為A8微處理器。
[0021]各個模塊間通過印刷電路板線路進行連接。
[0022]智能網關模塊內部設計有一個32位A8微控制器，作為主控制器，管理和驅動系統各接口模塊，同時完成數據解析、管理、傳輸，其主要工作相當于一個多種數據語言輸入，一種標準語言輸出的數據協議轉換器裝置。
[0023]實現數據遠程無線傳輸的設計方案是:模塊設計有GPRS無線數據傳輸電路，當本地數據(RS485、RS232、USB、以太網、ZIGBEE局域網)經過協議轉換后，通過無線傳輸模塊將數據通過GPRS網絡傳輸至網絡服務器，減少了現場布線的工作，極大的提高了系統的適應性。
[0024]實現RS485數據通信及協議轉換的電路設計方案是:模塊設計一個RS485驅動電路，當微控制器檢測到RS485設備接入系統時，自動驅動RS485電路，并采集數據，并轉換成統一標準的數據協議進行傳輸。
[0025]實現RS232數據通信及協議轉換的電路設計方案是:模塊設計一個RS232驅動電路，當微控制器檢測到RS232設備接入系統時，自動驅動RS232電路，并采集數據，并轉換成統一標準的數據協議進行傳輸。
[0026]實現USB數據通信及協議轉換的電路設計方案是:模塊設計一個標準USB驅動電路，當微控制器檢測到USB設備接入系統時，按照標準協議進行驅動，采集數據，并轉換成統一標準的數據協議進行傳輸。
[0027]實現以太網數據通信及協議轉換的電路設計方案是:模塊設計一個標準以太網驅動電路，當微控制器檢測到網絡設備接入系統時，按照標準協議進行驅動，采集數據，并轉換成統一標準的數據協議進行傳輸。
[0028]實現噪聲采集功能的電路設計方案是:通過麥克風將境聲音信號轉換為電壓信號，電壓信號經過不同增益的放大電路，自動根據噪聲的大小選擇匹配的增益進行放大。放大后的電壓信號經過帶通濾波器進行濾波后，再進入到全波整流電路并輸入到模擬數字轉換器中進行數值化采集，微控制器對數值化數據進行計算，得到實際噪聲值。
[0029]為滿足無線網關的要求，本設計采用的方案是:使用ZIGBEE無線網關模塊，微控制器通過控制ZIGBEE網關模塊，網關模塊可自主通過對無線局域網內的子無線節點進行管理、配置、數據收發功能。
[0030]智能網關模塊電源設計方案是，使用直流電源作為主電源，并設計鋰電池充電控制電路。兩路電源經過切換電路后，作為系統電源。當直流電路供電正常時，系統靠直流電源供電工作，當直流供電異常時。例如斷電等，切換電路可自動切換到鋰電池供電，以維持系統的正常工作。
[0031]本實用實用新型的有益效果:
[0032]綜上所述，智能網關模塊內部設計有GPRS無線模塊、RS485、RS232、USB、以太網等多種通信接口、ZIGBBEE網關、實時時鐘、存儲器等，通過微型控制器的自動控制，可實現多種數據協議轉換、噪聲采集功能，并通過無線進行傳輸，且系統是雙電源供電的裝置，因此可實現數據協議轉換、無線網絡管理、智能采集的功能，彌補了傳統監測系統中不足。
【附圖說明】
[0033]圖1是云智能采集模塊功能框圖
[0034]圖2是采集模塊實際安裝示意圖
[0035]圖2中:21是ZIGBEE天線；22是噪聲測量探頭；23是智能網關模塊的外殼；24是安裝固定孔；25是網絡接口； 26是RS232接口； 27是RS485接口 ；28是USB接口；29是直流電源輸入接口 ； 30是遠程無線傳輸模塊(DTU)外置天線。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖1、2對本實用新型進行詳細描述:
[0037]—種具有遠程無線傳輸的智能網關模塊，本智能網關模塊通過直流電源1直接供電或者鋰電池7作為備用電源通過電源切換電路2與微處理器5進行連接；
[0038]本智能網關模塊內置有ZIGBEE通信網關模塊4，ZIGBEE通信網關模塊4與微處理器5連接。
[0039]網絡通信電路9、USB通信電路10、RS485通信電路6、RS232通信電路8、噪聲采集電路11、數據存儲器電路12分別與微處理器5進行連接。
[0040]它還包括有GPRS無線數據傳輸模塊14，GPRS無線數據傳輸模塊14與微處理器5連接。
[0041]本智能網關模塊內設計有實時時鐘電路13，實時時鐘電路13由紐扣電池作為備用電源，實時時鐘電路13與微處理器5連接。
[0042]微處理器5為A8微處理器。
[0043]各個模塊間通過印刷電路板線路3進行連接。
[0044]具體安裝方法:
[0045]將云智能數據采集模塊，安裝固定于離地面有一定高度，可通過安裝固定孔安裝于室內墻壁，安裝完畢后調整天線、噪聲測量探頭額定角度和位置。
[0046]打開智能網關模塊的電源開關，此時無線網關模塊自動獲取無線網絡地址，并進行數據通信，并自動作為無線的網關對無線網絡數據進行管理、采集、存儲。
[0047]通過在無線管理端可設置云智能采集模塊的實時時鐘、采集間隔、采集方式等參數，啟動后，智能網關模塊可實現多參數自動測量、無線傳輸功能。
[0048]無線模塊使用的天線應盡量遠離大面積的金屬平面及地面，安裝設備時，要使天線距離金屬管或者金屬平面至少15cm，安裝位置至少離地面1米以上。并盡量減少天線之間的障礙物。
[0049]智能網關模塊應安裝在室內，避免因雨水淋濕導致故障。
【主權項】
1.一種具有遠程無線傳輸的智能網關模塊，其特征在于:本智能網關模塊通過直流電源(1)直接供電或者鋰電池(7)作為備用電源通過電源切換電路(2)與微處理器(5)進行連接； 本智能網關模塊內置有ZIGBEE通信網關模塊(4)，ZIGBEE通信網關模塊(4)與微處理器(5)連接； 網絡通信電路(9 )、USB通信電路(10 )、RS485通信電路(6 )、RS232通信電路(8 )、噪聲采集電路(11 )、數據存儲器電路(12 )分別與微處理器(5 )進行連接。2.根據權利要求1所述的具有遠程無線傳輸的智能網關模塊，其特征在于:它還包括有GPRS無線數據傳輸模塊(14)，GPRS無線數據傳輸模塊(14)與微處理器(5)連接。3.根據權利要求1所述的具有遠程無線傳輸的智能網關模塊，其特征在于:本智能網關模塊內設計有實時時鐘電路(13)，實時時鐘電路(13)由紐扣電池作為備用電源，實時時鐘電路(13)與微處理器(5)連接。4.根據權利要求1所述的具有遠程無線傳輸的智能網關模塊，其特征在于:微處理器(5)為A8微處理器。5.根據權利要求1或2或3或4所述的具有遠程無線傳輸的智能網關模塊，其特征在于:各個模塊間通過印刷電路板線路(3)進行連接。
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有遠程無線傳輸的智能網關模塊，可實現數據處理、遠程傳輸、協議轉換、無線網絡管理的模塊，涉及到土木施工安全監測行業領域。ZIGBEE通信網關模塊與微處理器連接。網絡通信電路、USB通信電路、RS485通信電路、RS232通信電路、噪聲采集電路、數據存儲器電路分別與微處理器進行連接；云智能無線網關模塊內部設計有GPRS無線模塊、RS485、RS232、USB、以太網等多種通信接口、ZIGBBEE網關、實時時鐘、存儲器等，通過微型控制器的自動控制，可實現多種數據協議轉換、噪聲采集功能，并通過無線進行傳輸，且系統是雙電源供電的裝置，因此可實現數據協議轉換、無線網絡管理、智能采集的功能，彌補了傳統監測系統中不足。
【IPC分類】H04L12/66, G08C17/02, H04L29/06
【公開號】CN205105248
【申請號】CN201520733135
【發明人】劉文峰, 劉付鵬, 王輔宋, 謝鎮, 劉國勇, 李松
【申請人】江西飛尚科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年9月22日