發(fā)布時間：2019-09-25 09:28

【摘要】：現(xiàn)有井下無線參數(shù)采集傳感器系統(tǒng)大多采用單一無線傳輸模式和采集單一參數(shù),無法兼顧傳輸速率與使用能耗且安放不便。針對此缺點,設計了一種結(jié)合ZigBee與WiFi無線技術(shù)的多參數(shù)采集傳感器系統(tǒng),該傳感器系統(tǒng)有效地結(jié)合了兩種無線傳輸技術(shù)的優(yōu)點,在降低使用能耗的同時提高了傳輸速率,且集成采集井下多種環(huán)境參數(shù),具有布置靈活和擴展性強的特點。
【圖文】：

系統(tǒng)整體架構(gòu)由圖１可以看出，本設計包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點與ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關節(jié)點。數(shù)據(jù)采集節(jié)點完成井下數(shù)據(jù)采集并將采集到的數(shù)據(jù)通過ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議傳輸至ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關節(jié)點。數(shù)據(jù)采集節(jié)點包括電源模塊、主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊與無線傳輸模塊。其中電源模塊完成各模塊供電；主控模塊完成采集數(shù)據(jù)的研判與打包，通過差分信號輸入到無線發(fā)射模塊；無線發(fā)射模塊將主控模塊輸出的差分信號經(jīng)過匹配與放大后通過天線進行發(fā)射，并將接收到的信號傳入主控模塊。數(shù)據(jù)采集節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖如圖２所示。圖２數(shù)據(jù)采集節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關節(jié)點將數(shù)據(jù)采集節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，，將ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議轉(zhuǎn)換為ＷｉＦｉ協(xié)議后匯入井下工業(yè)以太網(wǎng)。網(wǎng)關節(jié)點包括電源模塊、主控模塊、無線傳輸模塊與ＷｉＦｉ模塊。其中無線傳輸模塊與數(shù)據(jù)采集節(jié)點中一致；電源模塊負責主控模塊與ＷｉＦｉ模塊供電；主控模塊去除傳感器控制功能，增加與ＷｉＦｉ模塊通信功能；ＷｉＦｉ模塊完成協(xié)議轉(zhuǎn)換與ＷｉＦｉ信號收發(fā)。ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖如圖３所示。圖３ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)采集節(jié)點集成采集井下環(huán)境數(shù)據(jù)后，通過ＺｉｇＢｅｅ協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關節(jié)點，經(jīng)過網(wǎng)關節(jié)點進行協(xié)議轉(zhuǎn)換后，匯入井下工業(yè)以太網(wǎng)進行傳輸。ＺｉｇＢｅｅ與ＷｉＦｉ結(jié)合的方式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集節(jié)點的低功耗運行，同時有效地解決了井下受限環(huán)境中ＺｉｇＢｅｅ長距離回傳的難題，并且ＷｉＦｉ技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢為后期增加語音和視頻等功能提供了良好的平臺。２硬件系統(tǒng)設計

了數(shù)據(jù)采集節(jié)點的低功耗運行，同時有效地解決了井下受限環(huán)境中ＺｉｇＢｅｅ長距離回傳的難題，并且ＷｉＦｉ技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢為后期增加語音和視頻等功能提供了良好的平臺。２硬件系統(tǒng)設計２．１電源模塊設計電源模塊首先要滿足節(jié)點的工作要求，包括穩(wěn)定的供電電壓與足夠的負載能力，其次還需考慮其靜態(tài)能耗，除此之外，更寬的輸入電壓范圍也可以增加節(jié)點對電源選擇的多樣性。數(shù)據(jù)采集節(jié)點與網(wǎng)關節(jié)點采用相同的基礎設計來實現(xiàn)寬幅輸入下基準３．３Ｖ電壓提供。寬幅輸入３．３Ｖ穩(wěn)壓電路圖如圖４所示。圖４寬幅輸入３．３Ｖ穩(wěn)壓電路圖８３基于ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ混合網(wǎng)絡的煤礦井下多參數(shù)傳感器系統(tǒng)設計
【作者單位】： 太原理工大學信息工程學院;解放軍海洋環(huán)境專項辦公室;
【分類號】：TD76;TP212

【參考文獻】

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【共引文獻】

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【二級參考文獻】

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本文編號：2541369