專利名稱：無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分.現(xiàn)有的網(wǎng)關(guān)的硬件部分主要由中央處理單元、傳感器模塊，以及通過串口方式連接的的GPRS通信模塊組成。然而，現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)多為2. 5G通信方式，其通過串口通信與GPS通信模塊連接，在通信速度上存在局限，且不能滿足現(xiàn)在多種數(shù)據(jù)傳輸形式的通信要求，成為無線傳感器網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置和系統(tǒng)，以實現(xiàn)近距離無線通信的Zigbee無線通信模塊與遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)?G模塊數(shù)據(jù)交互，達到傳輸高效率及傳輸多種數(shù)據(jù)類型的目的。一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置，包括主控芯片、Zigbee無線通信模塊和3G模塊，其中所述Zigbee無線通信模塊采集傳感信息，并與所述主控芯片的通用異步接收/發(fā)送裝置UART接口連接；所述3G模塊將所述傳感信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并將接收所述監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息發(fā)出的反饋信息通過所述主控芯片下發(fā)至Zigbee無線通信模塊，并與所述主控芯片的通用串行總線USB接口連接。上述實施方式Zigbee無線通信模塊負(fù)責(zé)采集無線傳感器節(jié)點的傳感信息，并將所述傳感信息通過所述主控芯片發(fā)送至所述3G模塊中，由所述3G模塊將所述傳感信息上傳至監(jiān)控中心，并且，所述監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息作出相應(yīng)的控制及配置指令，通過所述主控芯片由所述Zigbee無線通信模塊接收。該實施方式將近距離無線通信的Zigbee無線通信模塊與遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)?G模塊連接并實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，且3G模塊的應(yīng)用克服了現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)通信模塊單一，傳輸速度及傳輸數(shù)據(jù)類型受到局限的缺點，達到了高效率、多種數(shù)據(jù)類型傳輸?shù)募夹g(shù)效果。優(yōu)選地，所述3G模塊具體為WCDMA3G模塊。
優(yōu)選地，所述WCDMA3G模塊具體為EW770W。作為優(yōu)選，由華為公司生產(chǎn)的EW770W兼容性強、速率高、穩(wěn)定性好，更為重要的是，該模塊集成了高速USB接口，且內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｕ?。?yōu)選地，所述主控芯片具體為MCF52223。作為優(yōu)選，所述MCF52223是Freescale公司集成USB OTG和32位微處理器的主控芯片，其優(yōu)點在于低成本，低功耗以及應(yīng)用靈活，
優(yōu)選地，所述裝置還包括外圍電路，所述外圍電路包括復(fù)位電路、電源模塊、串口通信接口、晶振電路、鎖相環(huán)PLL電路和寫入調(diào)試接口。所述外圍電路是主控芯片內(nèi)部程序正常運行所須的電路構(gòu)成。一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，包括多個無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置，各無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置包括主控芯片、Zigbee無線通信模塊和3G模塊，其中所述Zigbee無線通信模塊采集傳感信息，并與所述主控芯片的通用異步接收/發(fā)送裝置UART接口連接；所述3G模塊與所述主控芯片的通用串行總線USB接口連接，將所述傳感信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并將接收的由所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息發(fā)出的反饋信息通過所述主控芯片下發(fā)至Zigbee無線通信模塊。優(yōu)選地，所述主控芯片具體為MCF52223。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括外圍電路，所述外圍電路包括復(fù)位電路、電源模塊、串口通信接口、晶振電路、鎖相環(huán)PLL電路和寫入調(diào)試接口。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例采用Zigbee無線通信模塊采集無線傳感器節(jié)點的傳感信息，所述Zigbee無線通信模塊不僅根據(jù)所述傳感器的傳感信息控制節(jié)點的工作狀態(tài)，在本發(fā)明中，還將所述傳感信息通過所述主控芯片發(fā)送至所述3G模塊中，由所述3G模塊將所述傳感信息上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，由所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心針對所述傳感信息下發(fā)反饋信息，通過所述主控芯片由所述Zigbee無線通信模塊接收。本發(fā)明將實現(xiàn)無線傳感器節(jié)點之間通信及近距離無線通信的Zigbee無線通信模塊與遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)?3G模塊整合并實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)交互，3G模塊的應(yīng)用克服了現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)通信模式單一，傳輸速度及傳輸數(shù)據(jù)類型受到局限的缺點，達到了高效率、多種數(shù)據(jù)類型傳輸?shù)募夹g(shù)效果。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例公開的一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖加為本發(fā)明實施例公開的一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為本發(fā)明實施例公開的一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置電源結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例公開的一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了引用和清楚起見，下文中使用的技術(shù)名詞、簡寫或縮寫總結(jié)如下WCDMA =Wideband Code Division Multiple Access，寬帶碼分多址，是一種第三代無線通訊技術(shù)；3G :3rd-generation,第三代移動通信技術(shù)；UART =Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步接收 / 發(fā)送裝置；USB =Universal Serial BUS，通用串行總線；Zigbee JEEE 802. 15. 4 協(xié)議；Freescale 飛思卡爾公司；PLL =Phase Locked Loop，鎖相回路或鎖相環(huán)；TCP/IP =Transmission Control Protocol/Internet Protocol，/ 因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例公開了一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置和系統(tǒng)，以實現(xiàn)近距離無線通信的 Zigbee無線通信模塊與遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)?G模塊數(shù)據(jù)交互，達到傳輸高效率及傳輸多種數(shù)據(jù)類型的目的。圖1示出了一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置結(jié)構(gòu)，包括主控芯片101、Zigbee無線通信模塊102和3G模塊103，其中所述Zigbee無線通信模塊102采集傳感信息，并與所述主控芯片的通用異步接收 /發(fā)送裝置UART接口連接；所述3G模塊103與所述主控芯片101的通用串行總線USB接口連接，將所述傳感信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并將接收的由所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息發(fā)出的反饋信息通過所述主控芯片101下發(fā)至Zigbee無線通信模塊102。需要說明的是，所述Zigbee無線通信模塊可根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的反饋信息對無線傳感器節(jié)點進行狀態(tài)控制。作為優(yōu)選，所述3G模塊具體為EW770W，所述主控芯片具體為MCF52223 所述EW770W華為公司生產(chǎn)的WCDMA M2M模塊，支持UMTS2100/1900/900/850和 GPRS/GSM1900/1800/900/850頻段，上行速率5. 76Mbps，下行速率7. 2Mps，具有兼容性強、 速率高、穩(wěn)定性好的特點，集成了高速USB接口，與GPRS模塊的串口接口相比速度更快。且 EM770W內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，支持WCDMA協(xié)議規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)AT指令集和華為擴展AT指令集， 通過USB接口發(fā)送AT命令，可實現(xiàn)豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的功能。所述MCF52223是Freescale公司采用V2 ColdFire內(nèi)核構(gòu)建而成的主控芯片，是集成了 USB OTG和閃存的業(yè)界首個32位微控制器。其整合了 USB主機和OTG控制器且包含豐富的外設(shè)功能模塊，3 字節(jié)的SRAM和256K字節(jié)的Flash，具有低成本、低功耗、應(yīng)用靈活的特點。上述實施方式Zigbee無線通信模塊負(fù)責(zé)采集無線傳感器節(jié)點的傳感信息，并將所述傳感信息通過所述主控芯片發(fā)送至所述3G模塊中，由所述3G模塊將所述傳感信息上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并且，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息作出相應(yīng)的控制及配置指令，通過所述主控芯片由所述Zigbee無線通信模塊接收。該實施方式將近距離無線通信的 Zigbee無線通信模塊與遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)?G模塊連接并實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，達到傳輸高效率及傳輸多種數(shù)據(jù)類型的目的。
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圖加示出了一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置結(jié)構(gòu)，包括主控芯片201、Zigbee無線通信模塊202、3G模塊203、復(fù)位電路204、205、串口通信接口 206、晶振電路207、鎖相環(huán)PLL電路208和寫入調(diào)試接口 209，其中所述Zigbee無線通信模塊202采集傳感信息，并與所述主控芯片的通用異步接收 /發(fā)送裝置UART接口連接；所述3G模塊203與所述主控芯片201的通用串行總線USB接口連接將所述傳感信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并將接收的由所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息發(fā)出的反饋信息通過所述主控芯片201下發(fā)至Zigbee無線通信模塊202。所述復(fù)位電路204、電源模塊205、串口通信接口 206、晶振電路207、鎖相環(huán)PLL電路208和寫入調(diào)試接口 209構(gòu)成保證主控芯片內(nèi)部程序正常運行的外圍電路。圖2b示出了一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置電源結(jié)構(gòu)電源電路的好壞直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本裝置模塊的供電電壓為MCF52223的芯片工作電壓為+3. 3V ；提供給ZigBee模塊的+4V +5V;繼電器+12V。根據(jù)不同的電壓需求且盡可能減少開關(guān)電源的數(shù)量，使用外部供電電壓為+12V，如圖，設(shè)計兩路電源轉(zhuǎn)換電路，其中一路得到+3. 3V;另一路則產(chǎn)生 +4V。兩組電源使用相同的電源轉(zhuǎn)換芯片LM2576-ADJ，最大電流3A，輸入電壓+4V +40V，輸出電壓+1.23V 35V，可以通過調(diào)節(jié)電阻的大小來改變輸出電壓的值。如圖所示， 通過調(diào)節(jié)電源模塊中涉及的兩個電阻Rl和R2的阻值，可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，輸出電壓計算公式為V = 1. 23*(1+R1/R2)。通常使用R2 = 2K電阻，使用計算公式可得，當(dāng)電壓是 4V時，需要的Rl是4.漲。當(dāng)電壓是+3. 3V時，Rl是2. 8K。圖3示出了一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，包括多個無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置，圖中還示出了遠(yuǎn)程監(jiān)控中心302，以及與所述無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置對應(yīng)的多個無線傳感器節(jié)點303。需要說明的是，在圖中只標(biāo)識出多個無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置中的一個的具體結(jié)構(gòu)， 其它的結(jié)構(gòu)及功能類似，不再一一圖示及贅述，所述無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置包括主控芯片3011、Zigbee無線通信模塊3012和3G模塊3013，其中所述Zigbee無線通信模塊3012采集傳感信息，并與所述主控芯片的通用異步接收/發(fā)送裝置UART接口連接；所述3G模塊3013與所述主控芯片3011的通用串行總線USB接口連接將所述傳感信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并將接收的由所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息發(fā)出的反饋信息通過所述主控芯片3011下發(fā)至Zigbee無線通信模塊3012。另外，所述裝置還包括還包括外圍電路，所述外圍電路包括復(fù)位電路、電源模塊、 串口通信接口、晶振電路、鎖相環(huán)PLL電路和寫入調(diào)試接口。作為優(yōu)選，所述3G模塊具體為EW770W，所述主控芯片具體為MCF52223。所述系統(tǒng)實現(xiàn)了無線傳感器節(jié)點-WCDMA無線網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)-遠(yuǎn)程監(jiān)控中心之間的通信，所述WCDMA無線網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)是實現(xiàn)無線傳感器節(jié)點和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的通信的中間橋梁。綜上所述本發(fā)明的實施例采用Zigbee無線通信模塊采集無線傳感器節(jié)點的傳感信息，所述Zigbee無線通信模塊不僅根據(jù)所述傳感器的傳感信息控制節(jié)點的工作狀態(tài)，在本發(fā)明中，還將所述傳感信息通過所述主控芯片發(fā)送至所述3G模塊中，由所述3G模塊將所述傳感信息上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，由所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心針對所述傳感信息下發(fā)反饋信息，通過所述主控芯片由所述Zigbee無線通信模塊接收。本發(fā)明將實現(xiàn)無線傳感器節(jié)點之間通信及近距離無線通信的Zigbee無線通信模塊與遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)?G模塊整合并實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)交互，3G模塊的應(yīng)用克服了現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)通信模式單一，傳輸速度及傳輸數(shù)據(jù)類型受到局限的缺點，達到了高效率、多種數(shù)據(jù)類型傳輸?shù)募夹g(shù)效果。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置，其特征在于，包括主控芯片、Zigbee無線通信模塊和3G 模塊，其中所述Zigbee無線通信模塊采集傳感信息，并與所述主控芯片的通用異步接收/發(fā)送裝置UART接口連接；所述3G模塊與所述主控芯片的通用串行總線USB接口連接，將所述傳感信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并將接收的由所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息發(fā)出的反饋信息通過所述主控芯片下發(fā)至Zigbee無線通信模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述3G模塊具體為WCDMA3G模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述WCDMA3G模塊具體為EW770W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主控芯片具體為MCF52223。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括外圍電路，所述外圍電路包括復(fù)位電路、電源模塊、串口通信接口、晶振電路、鎖相環(huán)PLL電路和寫入調(diào)試接口。
6.一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，包括多個無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置，各無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置包括主控芯片、Zigbee無線通信模塊和3G模塊，其中所述Zigbee無線通信模塊采集傳感信息，并與所述主控芯片的通用異步接收/發(fā)送裝置UART接口連接；所述3G模塊與所述主控芯片的通用串行總線USB接口連接，將所述傳感信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并將接收的由所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息發(fā)出的反饋信息通過所述主控芯片下發(fā)至Zigbee無線通信模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主控芯片具體為MCF52223。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括外圍電路，所述外圍電路包括復(fù)位電路、電源模塊、串口通信接口、晶振電路、鎖相環(huán)PLL電路和寫入調(diào)試接口。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種無線傳感器網(wǎng)關(guān)裝置和系統(tǒng)，所述裝置中的Zigbee無線通信模塊負(fù)責(zé)采集無線傳感器節(jié)點的傳感信息，并將所述傳感信息通過所述主控芯片發(fā)送至所述3G模塊中，由所述3G模塊將所述傳感信息上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并且，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心根據(jù)所述傳感信息作出相應(yīng)的控制及配置指令，通過所述主控芯片由所述Zigbee無線通信模塊接收。該實施方式將近距離無線通信的Zigbee無線通信模塊與遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)?G模塊連接并實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，且3G模塊的應(yīng)用克服了現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)通信模塊單一，傳輸速度及傳輸數(shù)據(jù)類型受到局限的缺點，達到了高效率、多種數(shù)據(jù)類型傳輸?shù)募夹g(shù)效果。
文檔編號H04W84/18GK102387609SQ201010266748
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者伏玉琛, 吳瑾, 張文哲, 王宜懷, 郭蕓 申請人:蘇州大學(xué)