專利名稱：一種船舶用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及船舶用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，尤其涉及一種能將大量個(gè) 體信號(hào)清楚分辯并及時(shí)傳輸?shù)臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。
技術(shù)背景目前國(guó)內(nèi)很多造船企業(yè)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)的船舶根據(jù)用途和噸位的不同，機(jī)艙 的測(cè)量點(diǎn)，從幾十個(gè)到幾千個(gè)各不相同。機(jī)艙是船舶的心臟，對(duì)機(jī)艙的溫度、 液位、管道的壓力和流量等物理量的監(jiān)測(cè)十分重要。由于船舶機(jī)艙里的環(huán)境 非常惡劣，通常是高溫、高濕度、高噪聲、高震動(dòng)等環(huán)境，采用船員在機(jī)艙 值班的形式，對(duì)船員身體的影響很大，國(guó)外自動(dòng)化程度較高的船舶已經(jīng)開(kāi)始 使用美國(guó)克爾斯博科技公司的一種名為"塵埃"的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大 多數(shù)船舶都采用有線的方式監(jiān)測(cè)機(jī)艙的機(jī)械設(shè)備，由于船舶機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 被測(cè)的物理量較多，布線十分困難，采用國(guó)外進(jìn)口自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，價(jià)格較高。隨著控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，船舶綜合自動(dòng)化系統(tǒng)正向著數(shù) 字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。隨著自動(dòng)化水平的提高，系統(tǒng)智能設(shè)備 也越趨復(fù)雜，系統(tǒng)主要包含了導(dǎo)航與航行規(guī)劃系統(tǒng)、綜合船舶信息顯示與處 理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接口子系統(tǒng)、機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)、重要的導(dǎo)航儀器和傳感器等部分， 上述部分的多樣化和智能化，使得它們之間互連變得十分困難，數(shù)據(jù)處理、 傳輸不易，給船舶綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施帶來(lái)了困難。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種能適應(yīng)船舶機(jī)艙中機(jī)械設(shè)備大量運(yùn)行數(shù)據(jù)的無(wú)線采集，并處理為較易識(shí)別、處理、傳輸?shù)腦ML數(shù)據(jù)的船舶用無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是它包括天線、無(wú)線射頻電路、微控制器、以太網(wǎng)控制器、以太網(wǎng)接口電路、電源電路、復(fù)位電路，它還包括嵌入了HTTP 協(xié)議的SRAM和FLASH存儲(chǔ)器，所述的天線接收各無(wú)線傳感器的數(shù)字信號(hào)， 通過(guò)無(wú)線射頻電路傳輸給微控制器，微控制器將該信號(hào)匯聚、并轉(zhuǎn)換為可以 Web數(shù)據(jù)發(fā)布的XML數(shù)據(jù)，再通過(guò)以太網(wǎng)控制器、以太網(wǎng)接口電路輸出。所述微控制器為L(zhǎng)PC2210系列微控制器。所述復(fù)位電路包括SP708S和三態(tài)緩沖門(mén)74HC125。 無(wú)線射頻電路為CC2430。以太網(wǎng)控制器電路由RTL8019AS和以太網(wǎng)接口芯片RJ45組成。所述SRAM包括IS61LV25616AL芯片，F(xiàn)LASH包括SST39VF160芯片。本實(shí)用新型將基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為XML表示的數(shù) 據(jù)，XML作為一種透明的元數(shù)據(jù)交換媒介，有利于實(shí)現(xiàn)船舶監(jiān)控技術(shù)支持 系統(tǒng)之間的兼容。結(jié)合船舶機(jī)艙測(cè)量的實(shí)際需求，選定最佳的測(cè)量方案，設(shè) 計(jì)開(kāi)發(fā)了適應(yīng)我國(guó)的市場(chǎng)要求的無(wú)線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置，具有抗干擾能力強(qiáng)， 價(jià)格適中的特點(diǎn)。本實(shí)用新型在現(xiàn)有船舶機(jī)艙機(jī)械設(shè)備測(cè)量點(diǎn)通過(guò)電纜直接送至控制中 心駕駛室的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，將信號(hào)分散測(cè)量，通過(guò)本實(shí)用新 型的無(wú)線傳感器網(wǎng)關(guān)收集信息并處理后傳送到控制室，既減少電纜的數(shù)量， 又維護(hù)方便。通過(guò)XML的一致的數(shù)據(jù)表示，為船舶綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供通 用數(shù)據(jù)接口，有利于各自動(dòng)化部件的數(shù)據(jù)融合。本實(shí)用新型抗干擾能力強(qiáng)、超低功耗、工作穩(wěn)定，自動(dòng)接收船舶機(jī)艙無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為自描述的XML數(shù)據(jù)，為基于Web的監(jiān)控系統(tǒng)提供通用 數(shù)據(jù)接口。

圖l為本實(shí)用新型的原理框圖；圖中，l是接收天線，2是無(wú)線射頻芯片電路，3是微控制器，4是以 太網(wǎng)控制器模塊，5是以太網(wǎng)接口， 6是SRAM存儲(chǔ)器，7是FLASH存儲(chǔ) 器，8是JTAG口電路，9是電源和復(fù)位電路。圖2為本實(shí)用新型中系統(tǒng)基本的構(gòu)造原理圖；圖3為本實(shí)用新型中系統(tǒng)擴(kuò)展無(wú)線芯片和以太網(wǎng)芯片的構(gòu)造原理圖；圖4為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)流向示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型，如圖1、 2、 3，天線1接收來(lái)自傳感 器節(jié)點(diǎn)的信息，送入無(wú)線射頻芯片電路2，無(wú)線射頻芯片電路2采用CC2430 芯片，經(jīng)過(guò)無(wú)線射頻芯片處理的信號(hào)，送給微控制器3，同時(shí)將信息存儲(chǔ)到 SRAM存儲(chǔ)器6和FLASH存儲(chǔ)器7中，SRAM存儲(chǔ)器6為SRAM存儲(chǔ)器， 16Mbit FLASH存儲(chǔ)器7為16Mbit FLASH存儲(chǔ)器。經(jīng)過(guò)微控制器3處理 后的數(shù)據(jù)送入以太網(wǎng)控制器模塊4，再通過(guò)以太網(wǎng)接口 5連接以太網(wǎng)，太網(wǎng) 接口 5采用RJ45。微控制器3采用集成電路U1 (LPC2210)，接收無(wú)線射頻芯片電路2的信 號(hào)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)以太網(wǎng)控制器4、太網(wǎng)接口5傳輸給上位機(jī)。無(wú)線射頻芯片電路2采用集成電路U7 (CC2430)，接收天線l的信息，通過(guò)串行異步通信口和微控制器3串行異步通信口相連，將信息傳送到微控制 器3進(jìn)行處理。SRAM存儲(chǔ)器6采用集成電路U9 (IS61LV25616AL)， FLASH存儲(chǔ)器7采 用集成電路UIO (SST39VF160)，由于LPC2210沒(méi)有片內(nèi)FLASH ，所以只能 使用外部的FLASH保存用戶的最終程序。電路設(shè)計(jì)擴(kuò)展了4MbitSRAM和 16MbitFLASH。為了方便程序的調(diào)試及最終的代碼的固化應(yīng)用，使用了BankO 和Bankl的地址空間，可以通過(guò)JP901跳線將CS0和CS1分別分配給SRAM或 FLASH。在程序調(diào)試時(shí)，分配SRAM為BankO地址。當(dāng)最終代碼固化到FLASH 時(shí)，分配FLASH為BankO地址，SRAM為Bankl地址。存儲(chǔ)器連接使用了16位 總線方式，數(shù)據(jù)總線使用了D0 D15，地址總線使用了A1 A20，對(duì)于16位 的SRAM， BLS0和BLS1信號(hào)用于控制低字節(jié)和高字節(jié)的寫(xiě)作。微控制器3(Ul )的復(fù)位電路9使用專用微處理器監(jiān)控電源芯片SP708S。 由于在進(jìn)行JTAG調(diào)試時(shí)nRST和nTRST是可以由JTAG仿真器進(jìn)行控制復(fù) 位的，所以使用了三態(tài)緩沖門(mén)74HC125進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，信號(hào)nRST連接到LPC2210 芯片的復(fù)位腳RESET,信號(hào)nTRST連接到LPC2210芯片內(nèi)部JTAG接口 8 電路的復(fù)位腳TRST。當(dāng)復(fù)位按鍵RST按下時(shí)SP708S立即輸出復(fù)位信號(hào)， 其引腳RST輸出低電平，導(dǎo)致74HC125A和74HC125B導(dǎo)通，信號(hào)nRST 和n TRST將輸出低電平使系統(tǒng)復(fù)位。平時(shí)SP708S的RST輸出高電平， 74HC125A和74HC125B截止，由上拉電阻R301和R302將nRST和n TRST 輸出高電平，系統(tǒng)可正常運(yùn)行或進(jìn)行JTAG仿真調(diào)試。以太網(wǎng)控制器4 (U8)采用RTL8019AS， RTL8019AS是一款高度集成 的10 Mbps嵌入式全雙工以太網(wǎng)控制器，電路設(shè)計(jì)為16位總線方式對(duì)RTL8019AS進(jìn)行訪問(wèn)，即數(shù)據(jù)總線D0 D15與RTL8019AS芯片的SDO SD15連接，地址總線A1 A5與RTL8019AS芯片的SA0 SA4連接,總線 上串接了 470Q的保護(hù)電阻。RTL8019AS芯片工作在跳線模式，其基地址 為0x300，所以電路上SA6 、 SA7 、 SA10 SA19均接地，SA9接電源。 SA8與地址總線的A22相連，SA5與LPC2210的外部存儲(chǔ)器Bank3片選CS3 相連，當(dāng)SA8為l， SA5為0時(shí)，選中RTL8019AS芯片，即其操作地址為 0x83400000 0x83400001F。圖4中，傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)路由器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，最后匯聚到網(wǎng)關(guān) 節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成XML數(shù)據(jù)，將XML數(shù)據(jù)存入實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)庫(kù)，準(zhǔn)備以Web方式通過(guò)以太網(wǎng)接口發(fā)送。監(jiān)控主機(jī)與該網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的交 互過(guò)程如下-① 監(jiān)控主機(jī)與Web服務(wù)器XML描述文件，獲取信息定義信息。② 監(jiān)控主機(jī)定時(shí)向嵌入式Web服務(wù)器發(fā)送XML數(shù)據(jù)流的請(qǐng)求。③ 嵌入式Web服務(wù)器返回XML數(shù)據(jù)流。④ 監(jiān)控主機(jī)收到數(shù)據(jù)后，調(diào)用XML DOM對(duì)數(shù)據(jù)解析，存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 庫(kù)，供實(shí)時(shí)查詢，同時(shí)存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，供歷史査詢。
權(quán)利要求1、一種船舶用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，它包括天線、無(wú)線射頻電路、微控制器、以太網(wǎng)控制器、以太網(wǎng)接口電路、電源電路、復(fù)位電路，其特征在于，它還包括嵌入了HTTP協(xié)議的SRAM和FLASH存儲(chǔ)器，所述的天線接收各無(wú)線傳感器的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)無(wú)線射頻電路傳輸給微控制器，微控制器將該信號(hào)匯聚、并轉(zhuǎn)換為可以Web數(shù)據(jù)發(fā)布的XML數(shù)據(jù)，再通過(guò)以太網(wǎng)控制器、以太網(wǎng)接口電路輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其 特征在于，所述微控制器為L(zhǎng)PC2210系列微控制器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其 特征在于，所述復(fù)位電路包括SP708S和三態(tài)緩沖門(mén)74HC125。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其 特征在于，無(wú)線射頻電路為CC2430。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其 特征在于，以太網(wǎng)控制器電路由RTL8019AS和以太網(wǎng)接口芯片RJ45 組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，其 特征在于，所述SRAM包括IS61LV25616AL芯片，F(xiàn)LASH包括 SST39VF160芯片。
專利摘要一種船舶用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。涉及一種能將大量個(gè)體信號(hào)清楚分辨并及時(shí)傳輸?shù)臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。它接收各無(wú)線傳感器的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)無(wú)線射頻電路傳輸給微控制器，微控制器將該信號(hào)匯聚、并轉(zhuǎn)換為可以Web數(shù)據(jù)發(fā)布的XML數(shù)據(jù)，再通過(guò)以太網(wǎng)控制器、以太網(wǎng)接口電路輸出。本實(shí)用新型將基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為XML表示的數(shù)據(jù)，XML作為一種透明的元數(shù)據(jù)交換媒介，有利于實(shí)現(xiàn)船舶監(jiān)控技術(shù)支持系統(tǒng)之間的兼容。本實(shí)用新型抗干擾能力強(qiáng)、超低功耗、工作穩(wěn)定，能自動(dòng)接收船舶機(jī)艙無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為自描述的XML數(shù)據(jù)，為基于Web的監(jiān)控系統(tǒng)提供通用數(shù)據(jù)接口。
文檔編號(hào)H04L12/28GK201118620SQ20072004317
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者史旺旺, 徐愛(ài)斌, 鵬 楊, 陳國(guó)林 申請(qǐng)人:揚(yáng)州貝爾斯通科技有限公司