煤礦井下無線傳感器網絡網關節點的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤礦安全監測領域，其特征是一種煤礦井下無線傳感器網絡網關節點。
【背景技術】
[0002]隨著煤礦井下無線傳感器網絡技術的不斷研究與發展，提出了許多基于無線傳感器網絡的煤礦安全監測系統、人員定位系統等。其中一個關鍵的技術需求是如何實現井上遠程監控端與井下無線傳感器網絡節點相互通訊、交互信息。
【發明內容】
[0003]為了克服井上遠程監控端與井下無線傳感器網絡節點相互通訊、交互信息的難題，考慮到井上通訊系統一般采用工業以太網方式，本實用新型提出一種煤礦井下無線傳感器網絡網關節點，主要技術涉及通訊協議轉換問題。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]煤礦井下無線傳感器網絡網關節點，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以太網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、高性能以太網接口芯片W5500，網口變壓器芯片HH1102NL。
[0008]所述的主控模塊采用TI公司生產的超低功耗16位微處理器MSP430F169。
[0009 ]所述的射頻模塊采用TI公司生產的帶射頻單元的8位微處理器CC2530。
[0010]本實用新型的有益效果是:
[0011]實現了工業以太網與無線傳感器網絡之間的協議轉換，確保井上遠程監控端與井下無線傳感器網絡節點相互通訊、交互信息的可行性，充分發揮無線傳感器網絡技術在煤礦井下的優勢。
【附圖說明】
[0012]圖1為煤礦井下無線傳感器網絡網關節點原理框圖
[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
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型做詳細的說明:
[0018]如圖1所示，煤礦井下無線傳感器網絡網關節點包括4個主要部分: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AMS1117-3.3芯片把5V電壓轉換成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、高性能以太網接口芯片W5500、網口變壓器HH1102NL和RJ45網口，W5500內部由TCP/IP協議棧+MAC+PHY構成，擁有非常完善的官方應用庫，內置32KB收發緩存，支持80MHz速率高效SPI協議，可以完美實現以太網接入要求。3.3V供電下，通過SPI協議方式與控制模塊連接(M0SI1、MI SO 1、SCLK、SCSn)，通過工業以太網方式與遠程終端連接，實現控制模塊與遠程終端信息交互。
[0021]如圖4所示，所述的主控模塊，采用TI公司生產的超低功耗16位微處理器MSP430F169，活動模式，在1MHz、2.2V下，330uA，關閉模式，0.2uA，待機模式，1.luA，從待機模式下喚醒只需少于6us時間，且擁有60KB+256B Flash和2KBRAM存儲空間和支持2路SPI協議接口。3.3V供電下，通過SPI協議方式與通訊接口模塊和射頻模塊分別連接，實現從無線傳感器網絡各個節點到工業以太網遠程監控端之間的信息交互，并把一些重要的相關信息通過IXD顯示出來。
[0022]如圖5所示，所述的射頻模塊，采用TI公司生產的CC2530作為處理器芯片，經濟且低功耗，集成了高效射頻單元和增強型8051核微控制器、8KB的RAM和A/D采樣轉換單元和豐富的外設。3.3V供電下，由腳接天線實現無線傳感器網絡信號的收發，通過SPI協議方式與控制模塊連接(MOS10、MIS00、SCK、CSn)，實現信息交互。
【主權項】
1.一種煤礦井下無線傳感器網絡網關節點，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以太網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.根據權利要求1所述的煤礦井下無線傳感器網絡網關節點，其特征在于，所述的電源模塊包括5V鋰電池，3.3V電壓轉換芯片AMS1117-3.3。3.根據權利要求1所述的煤礦井下無線傳感器網絡網關節點，其特征在于，所述的通訊接口模塊采用低功耗、高性能以太網接口芯片W5500，網口變壓器芯片HH1102NL。4.根據權利要求1所述的煤礦井下無線傳感器網絡網關節點，其特征在于，所述的主控模塊采用TI公司生產的超低功耗16位微處理器MSP430F169。5.根據權利要求1所述的煤礦井下無線傳感器網絡網關節點，其特征在于，所述的射頻模塊采用TI公司生產的帶射頻單元的8位微處理器CC2530。
【專利摘要】一種煤礦井下無線傳感器網絡網關節點，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以太網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。本實用新型的有益效果是實現了工業以太網與無線傳感器網絡之間的協議轉換，確保井上遠程監控端與井下無線傳感器網絡節點相互通訊、交互信息的可行性，充分發揮無線傳感器網絡技術在煤礦井下的優勢。
【IPC分類】H04W88/16
【公開號】CN205105405
【申請號】CN201520955859
【發明人】王政, 陳珍萍, 孫苗苗, 劉曙琴, 李雪梅
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月24日