物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)具有對(duì)象多樣，地域廣闊，偏僻分散，遠(yuǎn)離都市社區(qū)，通信條件落后等特點(diǎn)，因此在多數(shù)情況下，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息的獲取及對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)監(jiān)管非常困難。如何有效的獲取農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息并根據(jù)獲取的信息對(duì)農(nóng)業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)管是智慧農(nóng)業(yè)的核心。
[0003]當(dāng)前獲取農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息主要依靠傳感技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)由許多微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，微型傳感器節(jié)點(diǎn)接入傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通常采用網(wǎng)關(guān)的方式。
[0004]目前傳感器與網(wǎng)關(guān)主要采用無(wú)線連接，這樣會(huì)經(jīng)常存在無(wú)線傳感器無(wú)線傳輸距離不遠(yuǎn)、與網(wǎng)關(guān)連接不上、無(wú)線傳感器不斷發(fā)射數(shù)據(jù)功耗大，供電電池經(jīng)常沒(méi)電等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的無(wú)線傳感器無(wú)線傳輸距離不遠(yuǎn)、與網(wǎng)關(guān)連接不上、無(wú)線傳感器不斷發(fā)射數(shù)據(jù)功耗大，供電電池經(jīng)常沒(méi)電等問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，包括微控制器、電源模塊、處理器、供電模塊、非易失閃存、存儲(chǔ)模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口、無(wú)線串口模塊，微控制器連接有電源模塊，微控制器連接有無(wú)線傳感器組，微控制器通過(guò)433M無(wú)線發(fā)送接收電路、無(wú)線串口模塊路與處理器連接，處理器分別連接供電模塊、非易失閃存、存儲(chǔ)模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口，處理器采用AT91SAM9260處理器，USB接口連接有3G網(wǎng)卡，處理器通過(guò)3G網(wǎng)卡連接有遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
[0007]進(jìn)一步地，電源模塊包括兩節(jié)鋰電池和用于將鋰電池穩(wěn)壓輸出的3.3V升壓到5V的升壓電路，升壓電路采用MAX619升壓芯片，MAX619升壓芯片的IN端連接鋰電池的3.3V穩(wěn)壓輸出端，MAX619升壓芯片的IN端與鋰電池的3.3V穩(wěn)壓輸出端間通過(guò)電容C12接地，MAX619升壓芯片的CL+端通過(guò)電容Cll連接MAX619升壓芯片的CL-端，MAX619升壓芯片的的C2+端通過(guò)電容C14連接MAX619升壓芯片的C2-端，MAX619升壓芯片的SHDN端通過(guò)電阻R4連接微控制器的P20引腳，MAX619升壓芯片的OUT端通過(guò)電容C13接地，MAX619升壓芯片的OUT端為5V電壓輸出端。
[0008]進(jìn)一步地，微控制器采用MSP430微控制器，供電模塊采用將交流220V轉(zhuǎn)換成DC5V的電源適配器。
[0009]進(jìn)一步地，無(wú)線串口模塊路設(shè)有隔離電路，隔離電路包括電源隔離模塊和信號(hào)隔離模塊，信號(hào)隔離模塊采用雙通道數(shù)字隔離器ADUM1201。
[0010]進(jìn)一步地，無(wú)線傳感器組包括環(huán)境溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器。
[0011]進(jìn)一步地，環(huán)境溫濕度傳感器采集的信息轉(zhuǎn)換成SPI協(xié)議數(shù)據(jù)上傳到微控制器，土壤溫濕度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器采集轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)與微控制器的AD采集口相連。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:該種物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，針對(duì)農(nóng)業(yè)采集對(duì)象空間上分布廣、對(duì)象多樣，無(wú)線傳感器與網(wǎng)關(guān)之間傳輸距離短，很好的解決了長(zhǎng)距離無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)及組網(wǎng)的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間分布較散的農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效的綜合監(jiān)管。無(wú)線傳感模塊的低功耗設(shè)計(jì)，很好的解決了在農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不便于供電，采用電池供電時(shí)間短的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是實(shí)施例中電源模塊的電路連接示意圖。
[0015]圖3是實(shí)施例中升壓電路的電路連接示意圖。
[0016]圖4是實(shí)施例中微控制器的電路連接示意圖。
[0017]圖5是實(shí)施例中處理器通過(guò)3G網(wǎng)卡連接有遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖6是實(shí)施例中處理器的連接框圖。
[0019]圖7是實(shí)施例中隔離電路的電路連接示意圖。
[0020]圖8是實(shí)施例中處理器的說(shuō)明框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
實(shí)施例
[0022]該種物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，包括微控制器、電源模塊、處理器、供電模塊、非易失閃存、存儲(chǔ)模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口、無(wú)線串口模塊，微控制器連接有電源模塊，微控制器連接有無(wú)線傳感器組，無(wú)線傳感器組包括環(huán)境溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器，微控制器通過(guò)433M無(wú)線發(fā)送接收電路、無(wú)線串口模塊路與處理器連接，處理器分別連接供電模塊、非易失閃存、存儲(chǔ)模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口，處理器采用AT91SAM9260處理器，USB接口連接有3G網(wǎng)卡，處理器通過(guò)3G網(wǎng)卡連接有遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
[0023]實(shí)施例針對(duì)目前ZigBee無(wú)線通信技術(shù)傳輸距離短的缺陷，提供一種連接穩(wěn)定、低功耗的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。實(shí)施例采用433M無(wú)線技術(shù)，傳輸距離最大2000米。無(wú)線傳感設(shè)備采用MSP430低功耗微控制器，電源模塊采用兩節(jié)可熱備份的鋰電池供電，采用一升壓電路將鋰電池輸出電壓升為系統(tǒng)工作的電壓。從而解決系統(tǒng)供電能力不足，功耗大問(wèn)題。實(shí)施例的網(wǎng)關(guān)與無(wú)線傳感設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用無(wú)線傳輸方式，在網(wǎng)關(guān)內(nèi)通過(guò)一串口擴(kuò)展為433無(wú)線串口的方式，能很好的與無(wú)線傳感設(shè)備組網(wǎng)。為解決數(shù)據(jù)連接不穩(wěn)定提供了一種很好的解決辦法。
[0024]如圖1，無(wú)線傳感器通過(guò)環(huán)境溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器采集原始的農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信息。環(huán)境溫濕度采集的信息轉(zhuǎn)換成SPI協(xié)議數(shù)據(jù)上傳到微控制器，土壤溫濕度和光照強(qiáng)度通過(guò)相應(yīng)的傳感器采集轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)與微控制器AD采集口相連。微控制器對(duì)各傳感器上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過(guò)異步串口利用433M無(wú)線發(fā)送接收電路將數(shù)據(jù)傳輸出去。
[0025]電源模塊采用兩節(jié)電池?zé)醾浞菁夹g(shù)從而延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用時(shí)間，主要通過(guò)兩個(gè)共陰極的二極管實(shí)現(xiàn)，兩節(jié)鋰電池的正極分別與共陰的兩個(gè)二極管的正極相連，鋰電池的負(fù)極分別和GND相連，如圖2所示。
[0026]如圖3是一升壓電路，將鋰電池穩(wěn)壓輸出的3.3V升壓到5V為需要5V供電的設(shè)備提供電壓輸入，該電路主要采用MAX619升壓芯片。電源模塊包括兩節(jié)鋰電池和用于將鋰電池穩(wěn)壓輸出的3.3V升壓到5V的升壓電路，升壓電路采用MAX619升壓芯片，MAX619升壓芯片的IN端連接鋰電池的3.3V穩(wěn)壓輸出端，MAX619升壓芯片的IN端與鋰電池的3.3V穩(wěn)壓輸出端間通過(guò)電容C12接地，MAX619升壓芯片的CL+端通過(guò)電容Cll連接MAX619升壓芯片的CL-端，MAX619升壓芯片的的C2+端通過(guò)電容C14連接MAX619升壓芯片的C2-端，MAX619升壓芯片的SHDN端通過(guò)電阻R4連接微控制器的P20引腳，MAX619升壓芯片的OUT端通過(guò)電容C13接地，MAX619升壓芯片的OUT端為5V電壓輸出端。
[0027]圖4為該無(wú)線傳感器的微控制器最新系統(tǒng)圖，主要由耦合電容、外部高速晶振和秒時(shí)鐘晶振組成，該模塊主要完成數(shù)據(jù)的處理及協(xié)調(diào)各部件的工作。
[0028]無(wú)線網(wǎng)關(guān)主要實(shí)現(xiàn)接收多個(gè)無(wú)線傳感器上傳的數(shù)據(jù)，并將上傳的數(shù)據(jù)分析處理后，通過(guò)3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去與遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。用戶可通過(guò)手機(jī)或者計(jì)算機(jī)終端接入互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)服務(wù)器，如圖5所示。
[0029]該無(wú)線網(wǎng)關(guān)采用AT91SAM9260處理器，供電模塊通過(guò)電源適配器將交流220V轉(zhuǎn)換成DC5V為系統(tǒng)供電。該無(wú)線網(wǎng)關(guān)通過(guò)串行接口設(shè)計(jì)433M無(wú)線傳輸電路與無(wú)線傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，通過(guò)USB接口連接3G網(wǎng)卡，還設(shè)有一個(gè)10/100M以太網(wǎng)口。系統(tǒng)框圖如圖6所不O
[0030]網(wǎng)關(guān)串行接口設(shè)計(jì)采用了隔離式設(shè)計(jì)方式，保證了外部電路與內(nèi)部數(shù)據(jù)處理電路的電氣隔離，有效防止惡劣天氣下雷電等其他干擾對(duì)內(nèi)部處理電路的損害，該隔離電路設(shè)計(jì)如圖7所示，主要通過(guò)一個(gè)電源隔離模塊和一個(gè)信號(hào)隔離模塊ADUM1201Z組成。網(wǎng)關(guān)主要由 ARM9 處理器 AT91SAM9260，存儲(chǔ)器模塊 SDRAM、NORFLASH、NANDFLASH、B00TR0M, USB 模塊、無(wú)線串口 SERIAL模塊、以太網(wǎng)ETHERNET模塊這幾部分電路組成，如圖8。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，其特征在于:包括微控制器、電源模塊、處理器、供電模塊、非易失閃存、存儲(chǔ)模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口、無(wú)線串口模塊，微控制器連接有電源模塊，微控制器連接有無(wú)線傳感器組，微控制器通過(guò)433M無(wú)線發(fā)送接收電路、無(wú)線串口模塊路與處理器連接，處理器分別連接供電模塊、非易失閃存、存儲(chǔ)模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口，處理器采用AT91SAM9260處理器，USB接口連接有3G網(wǎng)卡，處理器通過(guò)3G網(wǎng)卡連接有遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。2.如權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，其特征在于:電源模塊包括兩節(jié)鋰電池和用于將鋰電池穩(wěn)壓輸出的3.3V升壓到5V的升壓電路，升壓電路采用MAX619升壓芯片，MAX619升壓芯片的IN端連接鋰電池的3.3V穩(wěn)壓輸出端，MAX619升壓芯片的IN端與鋰電池的3.3V穩(wěn)壓輸出端間通過(guò)電容C12接地，MAX619升壓芯片的CL+端通過(guò)電容Cll連接MAX619升壓芯片的CL-端，MAX619升壓芯片的的C2+端通過(guò)電容C14連接MAX619升壓芯片的C2-端，MAX619升壓芯片的SHDN端通過(guò)電阻R4連接微控制器的P20引腳，MAX619升壓芯片的OUT端通過(guò)電容C13接地，MAX619升壓芯片的OUT端為5V電壓輸出端。3.如權(quán)利要求1或2所述的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，其特征在于:微控制器采用MSP430微控制器，供電模塊采用將交流220V轉(zhuǎn)換成DC5V的電源適配器。4.如權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，其特征在于:無(wú)線串口模塊路設(shè)有隔離電路，隔離電路包括電源隔離模塊和信號(hào)隔離模塊，信號(hào)隔離模塊采用雙通道數(shù)字隔離器ADUM1201。5.如權(quán)利要求1或2所述的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，其特征在于:無(wú)線傳感器組包括環(huán)境溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器。6.如權(quán)利要求5所述的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，其特征在于:環(huán)境溫濕度傳感器采集的信息轉(zhuǎn)換成SPI協(xié)議數(shù)據(jù)上傳到微控制器，土壤溫濕度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器采集轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)與微控制器的AD采集口相連。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)，包括微控制器、電源模塊、處理器、供電模塊、非易失閃存、存儲(chǔ)模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口、無(wú)線串口模塊，微控制器連接有電源模塊，微控制器連接有無(wú)線傳感器組，無(wú)線傳感器組包括環(huán)境溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器，微控制器通過(guò)433M無(wú)線發(fā)送接收電路、無(wú)線串口模塊路與處理器連接，處理器分別連接供電模塊、非易失閃存、存儲(chǔ)模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口；解決了長(zhǎng)距離無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)及組網(wǎng)的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間分布較散的農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效的綜合監(jiān)管。無(wú)線傳感模塊的低功耗設(shè)計(jì)，很好的解決了在農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不便于供電，采用電池供電時(shí)間短的問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】G08C17/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105160858
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510701956
【發(fā)明人】李干林, 李林林, 祝寧
【申請(qǐng)人】南京科進(jìn)自動(dòng)化有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日