【摘要】：現(xiàn)有井下無(wú)線參數(shù)采集傳感器系統(tǒng)大多采用單一無(wú)線傳輸模式和采集單一參數(shù),無(wú)法兼顧傳輸速率與使用能耗且安放不便。針對(duì)此缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種結(jié)合ZigBee與WiFi無(wú)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(wú)線傳輸技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),在降低使用能耗的同時(shí)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(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【圖文】：

系統(tǒng)整體架構(gòu)由圖１可以看出，本設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)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(guān)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)包括電源模塊、主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊與無(wú)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(hào)輸入到無(wú)線發(fā)射模塊；無(wú)線發(fā)射模塊將主控模塊輸出的差分信號(hào)經(jīng)過匹配與放大后通過天線進(jìn)行發(fā)射，并將接收到的信號(hào)傳入主控模塊。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖如圖２所示。圖２數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)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(guān)節(jié)點(diǎn)包括電源模塊、主控模塊、無(wú)線傳輸模塊與ＷｉＦｉ模塊。其中無(wú)線傳輸模塊與數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)中一致；電源模塊負(fù)責(zé)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(hào)收發(fā)。ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖如圖３所示。圖３ＺｉｇＢｅｅ－ＷｉＦｉ網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)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(guān)節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后，匯入井下工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸。ＺｉｇＢｅｅ與ＷｉＦｉ結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的低功耗運(yùn)行，同時(shí)有效地解決了井下受限環(huán)境中ＺｉｇＢｅｅ長(zhǎng)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(shì)為后期增加語(yǔ)音和視頻等功能提供了良好的平臺(tái)。２硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

了數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的低功耗運(yùn)行，同時(shí)有效地解決了井下受限環(huán)境中ＺｉｇＢｅｅ長(zhǎng)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(shì)為后期增加語(yǔ)音和視頻等功能提供了良好的平臺(tái)。２硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)２．１電源模塊設(shè)計(jì)電源模塊首先要滿足節(jié)點(diǎn)的工作要求，包括穩(wěn)定的供電電壓與足夠的負(fù)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(diǎn)對(duì)電源選擇的多樣性。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)采用相同的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)寬幅輸入下基準(zhǔn)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(luò)的煤礦井下多參數(shù)傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)
【作者單位】： 太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院;解放軍海洋環(huán)境專項(xiàng)辦公室;
【分類號(hào)】：TD76;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2541369