煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤礦安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，其特征是一種煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷研究與發(fā)展，提出了許多基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)等。其中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)需求是如何實(shí)現(xiàn)井上遠(yuǎn)程監(jiān)控端與井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互通訊、交互信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服井上遠(yuǎn)程監(jiān)控端與井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互通訊、交互信息的難題，考慮到井上通訊系統(tǒng)一般采用工業(yè)以太網(wǎng)方式，本實(shí)用新型提出一種煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，主要技術(shù)涉及通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，包括電源模塊、通訊接口模塊、主控模塊、射頻模塊，電源模塊分別與通訊接口模塊、主控模塊和射頻模塊連接，通訊接口模塊與工業(yè)以太網(wǎng)線纜和主控模塊相連接，主控模塊與射頻模塊相連接，所有模塊集中在一塊電路板上。
[0006]所述的電源模塊包括5V鋰電池，3.3V電壓轉(zhuǎn)換芯片AMS1117-3.3。
[0007]所述的通訊接口模塊采用低功耗、高性能以太網(wǎng)接口芯片W5500，網(wǎng)口變壓器芯片HH1102NL。
[0008]所述的主控模塊采用TI公司生產(chǎn)的超低功耗16位微處理器MSP430F169。
[0009 ]所述的射頻模塊采用TI公司生產(chǎn)的帶射頻單元的8位微處理器CC2530。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]實(shí)現(xiàn)了工業(yè)以太網(wǎng)與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，確保井上遠(yuǎn)程監(jiān)控端與井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互通訊、交互信息的可行性，充分發(fā)揮無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦井下的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)原理框圖
[0013]圖2為電源模塊電路原理圖
[0014]圖3為通訊接口模塊電路原理圖
[0015]圖4為主控模塊電路原理圖
[0016]圖5為射頻模塊電路原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的說(shuō)明:
[0018]如圖1所示，煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)包括4個(gè)主要部分:電源模塊、通訊接口模塊、主控模塊和射頻模塊。
[0019]如圖2所示，所述的電源模塊，采用5 V鋰電池供電，通過(guò)AMS1117-3.3芯片把5V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V，給通訊接口模塊、主控模塊和射頻模塊供電。
[0020]如圖3所示，所述的通訊接口模塊，采用低功耗、高性能以太網(wǎng)接口芯片W5500、網(wǎng)口變壓器HH1102NL和RJ45網(wǎng)口，W5500內(nèi)部由TCP/IP協(xié)議棧+MAC+PHY構(gòu)成，擁有非常完善的官方應(yīng)用庫(kù)，內(nèi)置32KB收發(fā)緩存，支持80MHz速率高效SPI協(xié)議，可以完美實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接入要求。3.3V供電下，通過(guò)SPI協(xié)議方式與控制模塊連接(M0SI1、MI SO 1、SCLK、SCSn)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)方式與遠(yuǎn)程終端連接，實(shí)現(xiàn)控制模塊與遠(yuǎn)程終端信息交互。
[0021]如圖4所示，所述的主控模塊，采用TI公司生產(chǎn)的超低功耗16位微處理器MSP430F169，活動(dòng)模式，在1MHz、2.2V下，330uA，關(guān)閉模式，0.2uA，待機(jī)模式，1.luA，從待機(jī)模式下喚醒只需少于6us時(shí)間，且擁有60KB+256B Flash和2KBRAM存儲(chǔ)空間和支持2路SPI協(xié)議接口。3.3V供電下，通過(guò)SPI協(xié)議方式與通訊接口模塊和射頻模塊分別連接，實(shí)現(xiàn)從無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)到工業(yè)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控端之間的信息交互，并把一些重要的相關(guān)信息通過(guò)IXD顯示出來(lái)。
[0022]如圖5所示，所述的射頻模塊，采用TI公司生產(chǎn)的CC2530作為處理器芯片，經(jīng)濟(jì)且低功耗，集成了高效射頻單元和增強(qiáng)型8051核微控制器、8KB的RAM和A/D采樣轉(zhuǎn)換單元和豐富的外設(shè)。3.3V供電下，由腳接天線實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的收發(fā)，通過(guò)SPI協(xié)議方式與控制模塊連接(MOS10、MIS00、SCK、CSn)，實(shí)現(xiàn)信息交互。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，包括電源模塊、通訊接口模塊、主控模塊、射頻模塊，電源模塊分別與通訊接口模塊、主控模塊和射頻模塊連接，通訊接口模塊與工業(yè)以太網(wǎng)線纜和主控模塊相連接，主控模塊與射頻模塊相連接，所有模塊集中在一塊電路板上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的電源模塊包括5V鋰電池，3.3V電壓轉(zhuǎn)換芯片AMS1117-3.3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的通訊接口模塊采用低功耗、高性能以太網(wǎng)接口芯片W5500，網(wǎng)口變壓器芯片HH1102NL。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的主控模塊采用TI公司生產(chǎn)的超低功耗16位微處理器MSP430F169。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的射頻模塊采用TI公司生產(chǎn)的帶射頻單元的8位微處理器CC2530。
【專利摘要】一種煤礦井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，包括電源模塊、通訊接口模塊、主控模塊、射頻模塊，電源模塊分別與通訊接口模塊、主控模塊和射頻模塊連接，通訊接口模塊與工業(yè)以太網(wǎng)線纜和主控模塊相連接，主控模塊與射頻模塊相連接，所有模塊集中在一塊電路板上。本實(shí)用新型的有益效果是實(shí)現(xiàn)了工業(yè)以太網(wǎng)與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，確保井上遠(yuǎn)程監(jiān)控端與井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互通訊、交互信息的可行性，充分發(fā)揮無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦井下的優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類】H04W88/16
【公開(kāi)號(hào)】CN205105405
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520955859
【發(fā)明人】王政, 陳珍萍, 孫苗苗, 劉曙琴, 李雪梅
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月24日