[實用新型]一種煤田火區監測無線傳感器網關

有效

• 申請號: 201420070762.4
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN203801079U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 曹清華;閆述;聞萍;譚成龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04W88/16
• 分類號: H04W88/16;G08C17/02
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所 32253
• 代理人: 戴勇

技術領域

本實用新型屬于無線傳感器技術領域，具體涉及無線傳感器網關的設計。

背景技術

在煤田滅火和火區治理、管理中，需要有對煤層溫度實時、實地、直接測量的遠程、長期的監測手段，無線傳感器網絡技術為此提供了可能。部署在現場的網絡節點采集火區溫度匯集到網關，經由GPRS模塊穿越移動網絡和Internet網絡連接到遠端服務器。遠離基礎設施的無線傳感器網絡無持續性供電，能耗問題是網絡設計的重點，網關又是網絡能耗的瓶頸，需要開發一個低功耗的網關。

現有能進行遠程通信的無線傳感器網關一般由單片機或嵌入式板作為主控芯片，連接匯聚節點和GPRS模塊或以太網卡組成[1～4]，收集無線傳感器一般節點數據并轉發給服務器，自身不具備數據采集功能，以無休眠方式工作。持續工作時網關能耗在100mA以上，待機時功耗有n×10mA，采用一個45Ah的大容量電池能維持供電一個月左右。在煤田火區監測的低頻度信息采集中，網關絕大部分能量都在待機中消耗。如果讓網關在信息采集間隙休眠（不單指匯聚節點，網關其余組件也要能休眠），會降低能耗。新近出產的無線傳感器芯片[5～6]集成了微處理器，選用此類芯片為核心形成的節點可以兼有收集數據和控制功能，能夠替代網關中的主控芯片，減少組成部件。核心芯片休眠電流都在μA級，節點能耗主要集中在外圍電路；GPRS模塊自身不具備休眠功能，需要外加控制手段。

對比文件

[1]王金林,張文博,楊嘯宇,石慧.嵌入式無線傳感器網關.CN102932966A.

[2]丁承君,李紅磊,張建英.無線氣體傳感器網絡網關的設計與實現.河北工業大學學報,41(6),2012.12.

[3]應致標,許康金,江為陽,章國良,周建.無線傳感器網關設備.CN201323659Y

[4]王宜懷,吳瑾,張文哲,伏玉琛,郭蕓.無線傳感器網關裝置.CN102387609A

[5]Jennic.JN-DS-JN5139-xxx-Myy1v6[DB/OL].http://www.jennic.com/support/datasheets/jn5139_module_datasheet,2010-1

[6]TICo.Ltd.2530Datasheet[DB/OL].http://www.ti.com.cn/product/cn/cc2530,2010-10

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種能夠整體休眠的煤田火區監測無線傳感器網關，以實現低功耗工作模式下的無線數據的采集、收集、轉發及遠程傳輸。

為了解決以上技術問題，本實用新型采用的具體技術方案如下：

一種煤田火區監測無線傳感器網關，包括匯聚節點(1)、GPRS模塊(2)、電源模塊(3)和控制開關(4)，其特征在于：匯聚節點(1)與GPRS模塊(2)相連，以進行雙向數據通信；電源模塊(3)與匯聚節點(1)直接相連、通過控制開關(4)與GPRS模塊(2)相連，控制開關(4)與匯聚節點(1)相連；匯聚節點(1)以無線微處理器芯片(101)為核心，配以外圍電路集成在一塊電路板上；網關能夠整體休眠。

所述控制開關(4)與匯聚節點(1)集成在同一塊電路板中；控制開關(4)的輸入端(401)連接電源模塊(3)，輸出端(402)連接GPRS模塊(2)，控制端(403)連接匯聚節點(1)；當匯聚節點(1)休眠時控制開關(4)關閉，關斷GPRS模塊(2)電源；當匯聚節點(1)蘇醒時控制開關(4)打開，給GPRS模塊(2)供電。

所述控制開關(4)為數字開關，由MOS管VT1、三極管VT2、光電耦合器OC和電阻R所述外圍電路包括電源電路(102)、外部時鐘(103)、晶振電路(104)、LED電路(105)、高溫采集電路(106)、天線匹配電路(107)、電壓測量(108)、MiniUSB口(109)和RS232串口(110)，分別與無線微處理器芯片(101)相連。

本實用新型具有有益效果。

（1）本發明的煤田火區監測無線傳感器網關由匯聚節點直接與GPRS模塊相連構成，無需另加控制芯片，優化了組成部件；可進行數據采集、收集、轉發以及遠程雙向傳輸。匯聚節點控制GPRS模塊電源開關，使網關能夠整體休眠，在低頻度數據采集應用中減少能耗。

（2）本發明通過在匯聚節點上添加高溫采集模塊，使其兼有普通節點的采集火區煤層高溫數據的功能，增加網絡空間監測密度。

（3）本發明的最小化匯聚節點在滿足監測需求下包含最少外圍電路，功耗低。

附圖說明