[發(fā)明專利]多頻段無線傳感器網(wǎng)數(shù)據(jù)路由器及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410135942.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-04
• 公開（公告）號(hào): CN103888362B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王元鵬;王書敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市科博能科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/775
• 分類號(hào): H04L12/775;H04W88/10
• 代理公司: 深圳市中知專利商標(biāo)代理有限公司44101
• 代理人: 孫皓,林虹

1.一種多頻段無線傳感器網(wǎng)數(shù)據(jù)路由器，其特征在于：所述多頻段無線傳感器網(wǎng)數(shù)據(jù)路由器由網(wǎng)絡(luò)處理模塊、3G接入模塊、433M收發(fā)器模塊、藍(lán)牙4.0收發(fā)器模塊和WiFi模塊組成，網(wǎng)絡(luò)處理模塊與3G接入模塊、433M收發(fā)器模塊和藍(lán)牙4.0收發(fā)器模塊建立通信連接，所述網(wǎng)絡(luò)處理模塊內(nèi)置有與WiFi模塊建立通信連接的無線路由器和與以太網(wǎng)建立通信連接的有線局域網(wǎng)路由器；

所述網(wǎng)絡(luò)處理模塊設(shè)有網(wǎng)絡(luò)處理器，網(wǎng)絡(luò)處理器連接有網(wǎng)絡(luò)處理時(shí)鐘模塊、16M字節(jié)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)、8M字節(jié)的閃存器、WiFi射頻匹配模塊、變壓器陣列、通用串行總線(USB)接口、通用異步收發(fā)傳輸器(UART)接口、串行外設(shè)接口(SPI)和通用異步收發(fā)傳輸器(UART)接口；所述網(wǎng)絡(luò)處理器采用RT5350；所述WiFi模塊由WiFi射頻匹配模塊連接WiFi天線構(gòu)成；所述變壓器陣列由5個(gè)以太網(wǎng)變壓器PE68517并聯(lián)連接組成，變壓器的原端連接到網(wǎng)絡(luò)處理器的以太網(wǎng)物理層接口，副端連接到RJ45連接器；所述WiFi射頻匹配模塊由兩組WiFi射頻匹配電路構(gòu)成，WiFi射頻匹配電路由WiFi電感電容T型電路和平衡到非平衡轉(zhuǎn)換元件(Balun)2450BL15B100串聯(lián)組成，一組WiFi射頻匹配電路的WiFi電感電容T型電路一端連接WiFi發(fā)射天線，平衡到非平衡轉(zhuǎn)換元件(Balun)連接到網(wǎng)絡(luò)處理器的WiFi射頻功率放大接口；另一組WiFi射頻匹配電路的WiFi電感電容T型電路連接WiFi接收天線，平衡到非平衡轉(zhuǎn)換元件(Balun)連接到網(wǎng)絡(luò)處理器的射頻接收接口；所述WiFi接收天線和發(fā)射天線射頻頻率為2.4GHz，最大功率18dBm；

所述3G接入模塊通過通用串行總線(USB)接口與網(wǎng)絡(luò)處理模塊建立通信連接，433M收發(fā)器模塊通過通用異步收發(fā)傳輸器(UART)接口與網(wǎng)絡(luò)處理模塊建立通信連接，藍(lán)牙4.0收發(fā)器模塊經(jīng)串行外設(shè)接口(SPI)和通用異步收發(fā)傳輸器(UART)與網(wǎng)絡(luò)處理模塊建立通信連接，所述網(wǎng)絡(luò)處理模塊上設(shè)有與以太網(wǎng)建立通信連接的局域網(wǎng)(LAN)接口；

所述433M收發(fā)器模塊與1-20個(gè)傳感器上的433M收發(fā)器無線通信連接，藍(lán)牙4.0收發(fā)器模塊與1-15個(gè)傳感器上的藍(lán)牙4.0收發(fā)器無線通信連接，WiFi模塊與1-5個(gè)語音和視頻設(shè)備的WiFi收發(fā)器無線通信連接；

所述433M收發(fā)器模塊設(shè)有射頻收發(fā)芯片，射頻收發(fā)芯片經(jīng)433M射頻匹配電路與433M射頻天線連接；所述433M射頻收發(fā)芯片采用CC430F5137；所述433M射頻匹配電路由433M電感電容T型電路、433M電感電容π型電路和兩個(gè)433M電感電容L型電路構(gòu)成，433M電感電容T型電路與433MHz射頻天線連接，433M電感電容π型電路一端連接到433M電感電容T型電路，另一端經(jīng)兩個(gè)串聯(lián)的433M電感電容L型電路，連接到CC430F5137的RF_N和RF_P腳；

所述3G接入模塊設(shè)有3G模塊，3G模塊經(jīng)3G匹配電路連接天線；3G模塊采用LISA-U200-01S；所述3G匹配電路由3G電感電容π型電路和3G電容電感T型電路串聯(lián)構(gòu)成，其中3G電感電容π型電路直接與天線連接，3G電感電容T型電路與LISA-U200-01S模塊的ANT腳連接；

所述藍(lán)牙4.0收發(fā)器模塊設(shè)有藍(lán)牙4.0收發(fā)器，藍(lán)牙4.0收發(fā)器經(jīng)2.4射頻匹配電路與板載天線連接；所述藍(lán)牙4.0收發(fā)器采用CSR8811；所述2.4G射頻匹配電路由2.4G電感電容π型電路和2.4G電感電容T形電路串聯(lián)連接構(gòu)成，2.4G電感電容π型電路和板載天線連接，2.4G電感電容T型電路與CS8811的天線管腳連接；

所述433M收發(fā)器模塊與采集家居安全、智能電表、礦井瓦斯監(jiān)控、人員定位或設(shè)備管理數(shù)據(jù)的傳感器上連接的433M收發(fā)器無線連接，藍(lán)牙4.0收發(fā)模塊與采集個(gè)人醫(yī)療健康監(jiān)護(hù)或音頻數(shù)據(jù)的傳感器上連接的藍(lán)牙4.0收發(fā)器無線連接，WiFi模塊與網(wǎng)絡(luò)瀏覽、即時(shí)通信、圖片傳輸、音頻或視頻通信上連接的WiFi收發(fā)器無線連接；

所述433M收發(fā)器模塊與采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器上連接的433M收發(fā)器無線連接，藍(lán)牙4.0收發(fā)模塊與采集人體生理數(shù)據(jù)的傳感器上連接的藍(lán)牙4.0收發(fā)器無線連接，WiFi模塊與語音和視頻設(shè)備上連接的WiFi收發(fā)器無線連接；

所述16M字節(jié)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)中設(shè)有多頻段無線傳感器網(wǎng)數(shù)據(jù)路由器系統(tǒng)，所述多頻段無線傳感器網(wǎng)數(shù)據(jù)路由器系統(tǒng)設(shè)有下發(fā)模塊和上送模塊；所述下發(fā)模塊設(shè)有服務(wù)器數(shù)據(jù)接收模塊、服務(wù)器數(shù)據(jù)管理模塊、433M傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、藍(lán)牙4.0傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和WiFi傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；所述上送模塊設(shè)有傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、傳感器數(shù)據(jù)管理模塊、433M傳感器數(shù)據(jù)接收模塊、藍(lán)牙4.0傳感器數(shù)據(jù)接收模塊和WiFi傳感器數(shù)據(jù)接收模塊；

所述服務(wù)器數(shù)據(jù)接收模塊接收網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器經(jīng)以太網(wǎng)或通用移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)來的開或關(guān)采集環(huán)境數(shù)據(jù)和采集人體生理數(shù)據(jù)的傳感器、改變采集環(huán)境數(shù)據(jù)和采集人體生理數(shù)據(jù)的傳感器參數(shù)、開或關(guān)語音與視頻設(shè)備和/或改變語音與視頻設(shè)備參數(shù)的控制命令，或反饋來的音頻與視頻數(shù)據(jù)，去掉數(shù)據(jù)包中的包頭、進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)、去掉冗余的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)送到服務(wù)器數(shù)據(jù)管理模塊；

所述服務(wù)器數(shù)據(jù)管理模塊接收到服務(wù)器數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)來的數(shù)據(jù)，分別將目標(biāo)地址為433M收發(fā)器模塊的數(shù)據(jù)暫存在數(shù)據(jù)隊(duì)列4中，將目標(biāo)地址為藍(lán)牙4.0收發(fā)器模塊的數(shù)據(jù)暫存在數(shù)據(jù)隊(duì)列5中，將目標(biāo)地址為WiFi模塊的數(shù)據(jù)暫存在數(shù)據(jù)隊(duì)列6中，按照設(shè)定的從高到低的級(jí)別順序?yàn)椋?33M收發(fā)器模塊級(jí)別最高優(yōu)先，藍(lán)牙4.0收發(fā)器模塊級(jí)別中等次之，WiFi模塊級(jí)別最低，首先將數(shù)據(jù)隊(duì)列4中的數(shù)據(jù)分別打包發(fā)往433M傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，然后再將數(shù)據(jù)隊(duì)列5中的數(shù)據(jù)分別打包發(fā)往藍(lán)牙4.0傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，最后再將數(shù)據(jù)隊(duì)列6中的數(shù)據(jù)分別打包發(fā)往WiFi傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；

所述433M傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊接收到服務(wù)器數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送來的開或關(guān)采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器、改變采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器參數(shù)的命令數(shù)據(jù)包，指令射頻收發(fā)芯片將該命令數(shù)據(jù)包調(diào)制放大后輸出到天線發(fā)射，發(fā)送到采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器上連接的433M收發(fā)器；

所述藍(lán)牙4.0傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊接收到服務(wù)器數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送來的開或關(guān)采集人體生理數(shù)據(jù)的傳感器、改變采集人體生理數(shù)據(jù)的傳感器參數(shù)的命令的數(shù)據(jù)包，指令藍(lán)牙收發(fā)器將該命令數(shù)據(jù)包調(diào)制放大后輸出到天線發(fā)射，發(fā)送到采集人體生理數(shù)據(jù)的傳感器上連接的藍(lán)牙4.0收發(fā)器；

所述433M傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和藍(lán)牙4.0傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)，如果數(shù)據(jù)包發(fā)送錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)包丟失，則重發(fā)數(shù)據(jù)包；

所述WiFi傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊接收到服務(wù)器數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送來的開或關(guān)語音和視頻設(shè)備、改變語音和視頻設(shè)備參數(shù)的命令的數(shù)據(jù)包，指令WiFi射頻匹配模塊調(diào)制放大后輸出到天線發(fā)射，發(fā)送到語音和視頻設(shè)備上連接的WiFi收發(fā)器；

所述433M傳感器數(shù)據(jù)接收模塊按時(shí)分復(fù)用方式接收采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器上連接的433M收發(fā)器發(fā)送來的環(huán)境數(shù)據(jù)的信號(hào)，濾波放大，然后解調(diào)出環(huán)境數(shù)據(jù)，發(fā)送到傳感器數(shù)據(jù)管理模塊；

所述藍(lán)牙4.0傳感器數(shù)據(jù)接收模塊按時(shí)分復(fù)用方式接收采集人體生理數(shù)據(jù)的傳感器上連接的藍(lán)牙4.0收發(fā)器發(fā)送來的人體生理數(shù)據(jù)的信號(hào)，濾波放大，解調(diào)出人體生理數(shù)據(jù)，發(fā)送到傳感器數(shù)據(jù)管理模塊；

所述WiFi傳感器數(shù)據(jù)接收模塊按時(shí)分復(fù)用方式接收語音和視頻設(shè)備上連接的WiFi收發(fā)器發(fā)送來的語音和視頻數(shù)據(jù)的信號(hào)，濾波放大解調(diào)，發(fā)送到傳感器數(shù)據(jù)管理模塊；

所述傳感器數(shù)據(jù)管理模塊分別對(duì)接收到的環(huán)境數(shù)據(jù)、人體生理數(shù)據(jù)和語音與視頻數(shù)據(jù)，去掉數(shù)據(jù)包中的包頭、進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)、去掉冗余的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)隊(duì)列1、數(shù)據(jù)隊(duì)列2和數(shù)據(jù)隊(duì)列3，將來433M收發(fā)器模塊的環(huán)境數(shù)據(jù)、自藍(lán)牙4.0收發(fā)器模塊的人體生理數(shù)據(jù)和WiFi模塊的語音和視頻數(shù)據(jù)，分別暫存在數(shù)據(jù)隊(duì)列1、2和3中，每個(gè)列隊(duì)中按照每次數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)間次序依次放入隊(duì)列，組成數(shù)據(jù)包，將路由器的網(wǎng)絡(luò)地址Mac地址作為包頭的一部分，發(fā)送到傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；

所述傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將收到的數(shù)據(jù)隊(duì)列1、2和3的數(shù)據(jù)包經(jīng)有線局域網(wǎng)或通用移動(dòng)通信系統(tǒng)，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；發(fā)送的順序按設(shè)置級(jí)別從高到低為：數(shù)據(jù)隊(duì)列1為來自433傳感器數(shù)據(jù)接收模塊的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)隊(duì)列2為來自藍(lán)牙4.0傳感器數(shù)據(jù)接收模塊的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)隊(duì)列3為來自WiFi傳感器數(shù)據(jù)接收模塊的數(shù)據(jù)包。