本實用新型屬于無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域，具體是一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)通訊的ZigBee和3G的雙無線智能嵌入式通訊裝置。

背景技術(shù)：

目前，一些電站如太陽能光伏電站、風力發(fā)電站等主要建設(shè)在一些偏遠、落后的地區(qū)，現(xiàn)場的地理環(huán)境復(fù)雜、公共設(shè)施落后不適宜工作人員長期的現(xiàn)場職守，所以這些電站大多是在無人職守的情況下運行的，此外，在同一地區(qū)，各個分布式的電站之間的距離較遠，要實現(xiàn)各個分散電站的集中管理與監(jiān)控，就迫切的需要實現(xiàn)對電站的遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控。

現(xiàn)有的對電站的監(jiān)控系統(tǒng)一般采用有線的形式或者單一的無線形式，目前基于ZigBee和Web方式的電站監(jiān)控系統(tǒng)，通過設(shè)計可視化界面，解決了獨立電站的數(shù)據(jù)監(jiān)控問題。但是大規(guī)模的電站系統(tǒng)通常由區(qū)域分散的多個分布式電站組成，每個分散的電站都是都需要布置1到2臺逆變器、以及多個交流表、直流表等電力設(shè)備，整個電場多達數(shù)十至上百個分散開的方陣，傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸距離遠，適用于短距離傳輸?shù)腪igBee顯然無法滿足系統(tǒng)的通信要求。針對該問題，電站采用ZigBee技術(shù)和通用分組無線服務(wù)技術(shù)GPRS融合的雙無線通信監(jiān)控系統(tǒng)。但是GPRS的帶寬相對較小，傳輸速率較低、數(shù)據(jù)易丟包、可延展性不夠，當面對大規(guī)模分散的光伏電站時，GPRS顯然無法滿足日益增長的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸通信要求。

ZigBee技術(shù)是一種短距離的無線通信技術(shù)，具有功耗低、復(fù)雜度低、成本低等特點，適用于傳輸距離短、傳輸速率要求不高的各種電子設(shè)備的通訊中，被廣泛應(yīng)用于工控、民用領(lǐng)域。3G網(wǎng)絡(luò)是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)，以其通訊速率快、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大、信號穩(wěn)定等特點被廣泛應(yīng)用到遠距離的通信系統(tǒng)中。因此本實用新型提出一種基于ZigBee和3G的雙無線智能嵌入式通訊裝置，用以解決光伏電站及風力發(fā)電站等的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的通訊問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決類似光伏發(fā)電站、風力發(fā)電站等一些現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、布線繁瑣、后期維護困難的分布式電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離較遠的問題，本實用新型提供了一種傳輸距離遠、通訊穩(wěn)定、維護方便、成本低廉的基于ZigBee和3G的雙無線智能嵌入式通訊裝置，該裝置通過zigbee網(wǎng)絡(luò)采集電站運行的重要電力設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲到SD卡中；通過嵌入式數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行有效的管理；通過3G無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠端服務(wù)器中。

本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

1.一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的特征包括：其組成包括ZigBee模塊，S3C2440處理器模塊，LCD模塊，電源模塊，USB通訊模塊，串口通信模塊，SD卡模塊，3G通訊模塊；其中ZigBee模塊用以接收其他ZigBee終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，3G通訊模塊通過無線電的方式將整個通訊裝置接入Internet中,實現(xiàn)與遠端的服務(wù)器的通訊，該通訊裝置可以作為本地服務(wù)器使用，用戶既可以通過以太網(wǎng)訪問服務(wù)器得到所監(jiān)測對象的數(shù)據(jù)，也可以直接通過該通訊裝置查看現(xiàn)場的數(shù)據(jù)；

2.一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置其特征是所述的ZigBee模塊和S3C2440處理器模塊使用同一電源模塊供電，因此可以直連兩模塊的通信引腳完成ZigBee模塊和S3C2440模塊的通訊，避免了分別設(shè)計ZigBee模塊串口電路和S3C2440處理器模塊的串口電路的繁瑣，節(jié)約了硬件成本，提高了通訊的穩(wěn)定性；

3.一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置其特征是所述的SD卡模塊采用金士頓16G的SDHC存儲卡,可以有效的擴大該通訊裝置的存儲空間，將無線通訊的數(shù)據(jù)存儲到SD卡中，通過在S3C2440處理器模塊中安裝嵌入式的數(shù)據(jù)庫，起到對這些數(shù)據(jù)的管理、存儲的作用；

4.一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置其特征是所述的S3C2440處理器模塊通過USB接口與3G通訊模塊相連，通過采用這種直插直拔的USB接口連接S3C2440處理器模塊和3G無線模塊，方便產(chǎn)品的升級與維護；

5.一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置其特征是所述的LCD模塊是在S3C2440處理器模塊的基礎(chǔ)上增加了LCD觸摸屏,提供了人機交互的界面，用戶通過LCD觸摸屏可以有效的對該雙無線智能嵌入式通訊裝置進行操作管理。

本實用新型的優(yōu)點：

1.采用ZigBee和3G結(jié)合的雙無線通信方式，利用短距離通信的ZigBee網(wǎng)絡(luò)采集一個電站中短距離電力設(shè)備的數(shù)據(jù)，然后再利用長距離通信的3G網(wǎng)絡(luò)傳輸各個分散開電站的電力設(shè)備的數(shù)據(jù)。在保證通信距離和通信質(zhì)量的同時，大大減少了建設(shè)成本。

2.將ZigBee模塊和S3C2440處理器模塊集成在一起，通過一個電源模塊供電可以很好的解決兩個模塊之間的通訊問題，避免了將兩個模塊分別制作各自串口通訊模塊完成通訊，保證了數(shù)據(jù)通訊的準確性，降低了硬件成本。

3.在S3C2440處理器模塊中移植Linux系統(tǒng)并配置LCD觸摸屏可以很好的完成該裝置作為本地服務(wù)器的功能，方便用戶在現(xiàn)場實時的查看數(shù)據(jù)，便于后期的維護。

附圖說明

圖1為雙無線通訊裝置的硬件框圖

圖2為雙無線通訊裝置的電源模塊原理圖

圖3為雙無線通訊裝置的ZigBee模塊IO引腳圖

圖4為雙無線通訊裝置的ZigBee模塊DEBUG電路圖

圖5為雙無線通訊裝置的S3C2440處理器模塊IO引腳圖

圖6為雙無線通訊裝置的串口電路圖

圖7為雙無線通訊裝置的SD卡接口電路圖

圖8為雙無線通訊裝置的LCD觸摸屏接口電路圖

圖9為雙無線通訊裝置的USB接口電路圖

圖10為雙無線通訊裝置的工作流程圖

具體實施方式

為詳盡說明本實用新型的內(nèi)容、以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做進一步說明。

圖1為本實用新型所述一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，S3C2440處理器模塊是是該裝置的控制核心，ZigBee模塊通過射頻接口連接天線；通過JATG接口可以將應(yīng)用程序燒寫到ZigBee模塊中。S3C2440處理器模塊外接LCD接口、SD存儲卡、USB接口等外圍電路。LCD接口用來外接觸摸屏，SD存儲卡用來存儲數(shù)據(jù)，USB接口用以連接3G模塊和S3C2440處理器模塊。S3C2440處理器模塊和ZigBee模塊共用一套電源模塊。通過將S3C2440的RX引腳與ZigBee模塊的TX引腳直連；S3C2440的TX引腳與ZigBee模塊的RX引腳直連實現(xiàn)兩個模塊的通訊。

圖2為一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的電源模塊原理圖。如圖2所示，該裝置采用5V供電，電源開關(guān)S1控制電路通斷，在干路上增加2A的保險絲FU1用以保護電路，經(jīng)過可帶載1.5A的低壓差線性穩(wěn)壓源AS2815AR-3.3IC芯片穩(wěn)壓，可為該裝置提供所需的3.3V電源。LED1為電源指示燈。

圖3為一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的ZigBee模塊IO引腳圖。如圖3所示，通過插座P1、P2將ZigBee模塊的IO引腳引入到該通訊裝置的底板電路上，其中P02、P03作為ZigBee模塊的通訊引腳，P17、P21、P22用于連接DEBUG電路。

圖4為一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的ZigBee模塊DEBUG電路圖。如圖4所示，1腳接地，2腳和9腳接3.3V電壓，3、4、10引腳分別接圖3中CC2530芯片的P22、P21、P17引腳。DEBUG模塊的作用主要是給ZigBee模塊燒寫程序，方便整個裝置的調(diào)試與維護。

圖5為一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的S3C2440模塊IO引腳圖，通過插座P3將S3C2440處理器模塊的IO引腳引入到該通訊裝置的底板電路上，其中RXD0～RXD2、TXD0～TXD2引入圖6的串口電路；SDDATA0～SDDATA3及SDCLK、SDCMD、WP_SD等引入圖7的SD卡接口電路；VD0～VD23、TSXM1、TSYM1、TSXP1、TSYP1等引腳引入圖8的LCD觸摸屏接口電路中；DN0、DP0引入圖9的USB接口電路。

圖6為一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的串口電路圖，S3C2440處理器模塊有3個UART接口，其中將UART0接口通過SP3232芯片做成串口COM1用以與PC機等通訊，方便對S3C2440處理器的系統(tǒng)移植和程序燒寫。將UART1、UART2做成擴展電路UART,通過跳線帽可以有選擇的將圖3中CC2530芯片的通訊引腳P02和P03與TXD1、RXD1或者TXD2、RXD2連接，引腳P02和P03只能同時接到一個UART接口上，這樣即可實現(xiàn)S3C2440處理器模塊和ZigBee模塊的通訊。

圖7為一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的SD卡接口電路圖，通過在通訊裝置上安裝SD卡的卡槽，采用大容量的金士頓16G的SDHC型的SD卡用來擴展該通訊裝置的存儲空間，在SD卡中移植嵌入式數(shù)據(jù)庫，通過在嵌入式Linux系統(tǒng)中掛載SD卡，即可實現(xiàn)將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)保存到SD卡的數(shù)據(jù)庫中，達到數(shù)據(jù)的存儲與管理的效果。

圖8為一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的LCD觸摸屏接口電路圖，通過該通訊裝置的LCD接口，外接4.3寸的LCD觸摸屏，通過在Linux系統(tǒng)中安裝LCD觸摸屏的驅(qū)動，即可實現(xiàn)LCD觸摸屏對Linux系統(tǒng)的操作，繼而實現(xiàn)對整個通訊裝置的操作管理。

圖9為一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置的USB接口電路圖，該通訊裝置的USB接口電路為USB_HOST類型，用以外接華為的EM770W模塊，通過撥號將整個雙無線通訊裝置接入Internet中，可以實現(xiàn)與遠端服務(wù)器的通訊。

圖10為本實用新型所述一種應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的雙無線通訊裝置工作流程圖。設(shè)計步驟包括：步驟S1的通訊裝置啟動Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核；步驟S2的Linux內(nèi)核啟動后開始初始化各應(yīng)用程序；步驟S3在Linux操作系統(tǒng)下打開串口的設(shè)備文件；步驟S4在Linux操作系統(tǒng)中配置串口通訊的參數(shù)如端口號、波特率等；步驟S5將配置好的串口設(shè)備文件添加到Linux操作系統(tǒng)的文件描述符集中；步驟S6中系統(tǒng)調(diào)用Select監(jiān)聽串口；步驟S7判斷串口的設(shè)備文件發(fā)送是否有變化，若是則表示有數(shù)據(jù)發(fā)送過來，執(zhí)行下一步，若否則返回到步驟S6；步驟S8將通過ZigBee模塊發(fā)送來的現(xiàn)場數(shù)據(jù)保存到SD存儲卡中，然后返回到步驟S6；步驟S9調(diào)用3G模塊將通過ZigBee模塊發(fā)送來的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送到遠端的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，并返回到步驟S6。

以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應(yīng)認為包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。