[發明專利]無線數據傳輸系統及其方法

有效

• 申請號: 201210378796.5
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102869124A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 崔榮濤;徐躍福;文智力;陳洵
• 申請（專利權）人: 深圳市翌日科技有限公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司 44247
• 代理人: 胡朝陽;孫潔敏

技術領域

本發明涉及數據傳輸領域，尤其涉及一種低功耗的無線數據傳輸系統及其方法。

背景技術

數據傳輸是礦山安全、石油、消防、軍事等領域的重要組成部分，通常采用有線網絡進行數據傳輸，比如網線，485總線，CAN總線等方式。這些方式對布線要求有一定難度，尤其是在地下工作領域，在一些條件苛刻的地方需要上傳關鍵數據，比如在礦山安全應用中掘進巷需要上傳掘進機工作狀態，在采煤區域需要上傳各種傳感器數據等。這些位置往往距離主巷道距離較遠，且巷道狹窄，環境惡劣潮濕，難以布置數據線和電力線。即使拉線，在實際操作中也容易被機械設備撞擊，爆破振動等自然事故弄斷，導致數傳系統工作不正常。而且布線區域往往只能覆蓋井下主巷道，一些分支巷道，采掘面，掘進面等區域無法得到有效覆蓋。但是這些區域是事故的高發區域，采集這些區域的機器運行狀況數據，各種傳感器數據等非常有必要，

因此如何提供一種靈活性強，易安裝，免維護的無線數據傳輸系統是業界亟待解決的問題。

發明內容

本發明為了解決上述問題提出一種無線數據傳輸系統，包括：數據采集器、基站、以及設置在兩者之間的至少一個數據中繼器，所述的數據采集器、數據中繼器和基站之間組成鏈式跳轉傳遞結構，采用無線網絡逐級傳輸完成數據的上傳和下發。

本技術方案中，所述的數據采集器包括：主控模塊、電源模塊、定時模塊、數據采集模塊和射頻模塊，所述的數據采集模塊與礦用傳感器、礦用掘進設備相連，進行數據采集，所述的射頻模塊基于無線網絡協議與數據中繼器通信。

所述的基站包括主控模塊、電源模塊、定時模塊、有線鏈路模塊和射頻模塊。

所述的數據中繼器包括：主控模塊、電源模塊、定時模塊和射頻模塊，所述的定時模塊為系統提供維護系統運行需要的時隙窗口，所述的射頻模塊基于無線網絡協議與其他的數據中繼器通訊，或與數據采集器和基站通信，所述電源模塊采用電池供電。

本技術方案中的數據中繼器可以為多個，每個數據中繼器擁有一個固定的ID、一個父節點ID和一個子節點ID，數據中繼器維護一個父節點窗口時隙和一個子節點窗口時隙，所述的數據采集器設備維護子節點窗口時隙，所述的基站維護父節點窗口時隙，所述父節點窗口時隙和子節點窗口時隙依次被激活/休眠。

本發明還提出一種無線數據傳輸方法，包括：

步驟A.?通過主控模塊依次建立數據采集器、數據中繼器和基站之間的鏈接關系，使自身節點和上游的父節點，下游的子節點間建立路由關系和時間同步關系；

步驟B.通過定時模塊維護一個父節點窗口時隙和一個子節點窗口時隙，所述父節點窗口時隙和子節點窗口時隙依次被激活/休眠，系統的工作/休眠占空比為1%；

步驟C.?相鄰設備在共同的窗口時隙激活狀態完成數據的上傳/下發，其他時間處于休眠狀態。數據的上傳/下發包括三個狀態，分別是：“搜索父節點”狀態，“搜索子節點”狀態,?數據上傳/下發。在數據上傳和下發狀態下，設備不再接受子節點入網，在它的父節點窗口時隙和子節點窗口時隙，設備被激活進行數據傳輸，其它時間則處于休眠狀態。搜索子節點的周期大于設備搜尋父節點的周期。

在步驟C中還包括對時隙窗口進行校準的步驟，在每個激活時間窗口內，由上級節點向下級節點發射一個時間同步幀，該幀包含上級節點的時間窗口起始信息t₁，下級節點收到該幀后，修改自己的休眠長度，在下一個窗口時刻將自己的時間窗起始時間t₂校正為與上級同步的t₁。

與現有的數據傳輸系統相比，本發明具有如下優點：

1.采用Zigbee協議無線傳輸，免除布置數據線纜；

2.采用特有低功耗設計，內置電池供電，可持續工作一年以上，免除外接電力線；

3.布置靈活，本系統上電后自動組網，可以靈活的添加，移除，更換。適用于如井下開采等變化環境的需要。

附圖說明

圖1為本發明的系統結構示意圖；?

圖2為本發明的數據采集器結構示意圖；

圖3為本發明的基站結構示意圖；

圖4為本發明的數據中繼器結構示意圖；

圖5為本發明的當前節點維護父子節點的示意圖；

圖6為鏈路鏈接流程示意圖；

圖7為本發明的調整時隙窗口示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。