CN102395222A

CN102395222A - 利用漏泄电缆构造的无线传感网

Info

Publication number: CN102395222A
Application number: CN2011103715888A
Authority: CN
Inventors: 张小全; 李湃
Original assignee: Suzhou Difende Internet Of Things Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Difende Internet Of Things Technology Co Ltd
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-03-28

Abstract

本发明公开了一种利用漏泄电缆构造的无线传感网，包括基站、放大器、漏泄电缆和无线传感器；所述无线传感器获取周边环境的监控数据，并将该数据通过设置在无线传感器上的天线向外发射；所述漏泄电缆接收上述天线发射的数据信号，并将该信号传输给基站；所述放大器设置在漏泄电缆上，对上述漏泄电缆传输的数据信号进行放大处理；所述基站接收上述经过放大器放大的数据信号，并将该数据信号通过网络传输给服务器。以达到方便维护、安装成本低的目的。

Description

利用漏泄电缆构造的无线传感网

技术领域

本发明涉及无线传感网领域，具体地，涉及一种利用漏泄电缆构造的无线传感网。

背景技术

漏泄电缆通讯上世纪七十年代诞生与英国，广泛被应用到煤炭、黑色和有色等地下矿山以及隧道工程，最早应用于海底隧道等的通讯，以前漏泄通讯传输内容基本都是语音（如对讲机）、视频（模拟摄像头）等模拟信号。系统利用一根漏泄电缆将基站和分布在狭长空间内的无线设备联系在一起，随着漏泄电缆纵深辐射，基站将发射的无线电信号“漏泄”到电缆的周围空间内，同时也能使得无线设备发射的信号“漏泄”进入电缆内，从而实现基站与终端设备的双向通讯，进而完成狭长封闭空间内移动或静止设备的无线通信联系。漏泄电缆的作用就像一根天线，将分布在线缆周围的各种无线传感设备和基站联系在一起。

在隧道、狭长密闭区域，如：煤炭、黑色和有色等地下矿山以及隧道工程中需要大量的种类繁多的传感器，采用有线的方式构建工业环网。此方案的缺点是布线工程量大，不易维护，添加子系统时扩展困难。同时，由于现场传感器的安装位置通常是人员所不能到达的地方，又给安装及后期维护增加了更大的困难。

同时，采用无线传输技术的无线传感器网络相关产品也进行着小规模的试验性应用。这种方式相比前述有线工业环网的形式，由于只需布传输设备所用的供电线路，故可减少布线的工程量。但它也存在的主要问题是狭窄区域，尤其是位于地表之下的区域，对于无线电磁波有着较大的吸收作用，这就意味着传输距离有着较大的衰减。如想使信号顺利传输，需在区域内架设信号放大或数据中继设备，由于传输距离较短，架设数量较多。这样不但给后期维护带来不便，也会徒劳增加设备安装成本。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种利用漏泄电缆构造的无线传感网，以实现方便维护、安装成本低的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用漏泄电缆构造的无线传感网，包括基站、放大器、漏泄电缆和无线传感器；

所述无线传感器获取周边环境的监控数据，并将该数据通过设置在无线传感器上的天线向外发射；

所述漏泄电缆接收上述天线发射的数据信号，并将该信号传输给基站；

所述放大器设置在漏泄电缆上，对上述漏泄电缆传输的数据信号进行放大处理；

所述基站接收上述经过放大器放大的数据信号，并将该数据信号通过网络传输给服务器。

根据本发明的优选实施例，上述无线传感器与漏泄电缆之间设置有无线中继站，该无线中继站用来接收无线传感器发射的数据信号，并将该数据信号转发给漏泄电缆。

根据本发明的优选实施例，所述无线传感器的发射天线采用超高频(UHF)信号，并对数据信号进行加密处理。

根据本发明的优选实施例，上述无线传感器与漏泄电缆之间采用Zigbee或Zigbee Pro通信协议。

本发明的技术方案将漏泄电缆应用到无线传感网中，漏泄电缆的应用降低了数据传输中衰减，从而减少了大量的数据中继设备，将放大器设置在漏泄电缆上，方便了设备的安装，因漏泄电缆的应用减少了放大器和中继设备的使用，从而降低了安装成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例所述的利用漏泄电缆构造的无线传感网的工作原理图；

图2为本发明实施例所述的利用漏泄电缆构造的无线传感网的使用状态图。

其中：1-无线传感器；2-漏泄电缆；3-中继站；4-放大器；5-基站；6-漏泄电缆末端天线；7-服务器；9-监测区域；11-服务终端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种利用漏泄电缆构造的无线传感网，包括基站、放大器、漏泄电缆和无线传感器；无线传感器获取周边环境的监控数据，并将该数据通过设置在无线传感器上的天线向外发射；漏泄电缆接收天线发射的数据信号，并将该信号传输给基站；放大器设置在漏泄电缆上，对漏泄电缆传输的数据信号进行放大处理；基站接收经过放大器放大的数据信号，并将该数据信号通过网络传输给服务器。

其中在无线传感器与漏泄电缆之间设置有无线中继站，该无线中继站用来接收无线传感器发射的数据信号，并将该数据信号转发给漏泄电缆。无线传感器的发射天线采用超高频(UHF)信号，并对数据信号进行加密处理。无线传感器与漏泄电缆之间采用Zigbee或Zigbee Pro通信协议。

如图2所示无线传感器网络内部采用多种拓扑结构，完成无线传感器与网关的通讯，将采集数据实时传送给网关。同时网关可向无线传感器发送控制信息。网关进行相应的协议转换，通过有线网络、移动通讯等途径将数据传送到服务器。同时，服务器可将控制信息下行传送到网关。在本发明中，基站即充当了网关的角色，将数据汇总并像服务器进行传输。而漏泄电缆及无线中继器完成了末端传感器节点与网关与基站之间的通讯。

无线传感器将超高频(UHF)的加密数据载波信号经发射天线向外发送，把信号“渗透”入漏泄电缆中，超高频(UHF)信号所处的频率可根据需要进行调整，只需调整所用的漏泄电缆的载波频率即可实现，由此，可以灵活使用私有或者标准的通讯协议，例如Zigbee/Zigbee Pro协议。使用私有协议可使现有无线设备厂家尽快完成设备改造工作，而使用标准的通讯协议可使网络扩展、组网方式更加灵活，两种不同的通信协议可针对不同应用领域各取其长。当无线传感器与漏泄电缆的距离超出正常通讯的距离，就需在其之间增设无线中继站。由于电缆本身存在的信号衰减特性，需经由多级放大器对信号进行加强，方可使其成功、准确被基站接收。根据放大器的增益倍数考虑，放大器安置的间隔需保持固定，一般情况下，需每500米左右距离安置一个放大器。数据被基站收到并处理后通过以太网传输到后台服务器，由服务器做数据备份、处理、显示。完成预设的系统功能，从而实现目标的自动化管理。系统中的所用设备均采用自供电或采用电缆所带直流电进行供电。漏泄电缆放大器设计为双向放大。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、利用漏泄通讯原理的传输方式，但改变基站信号通讯模式，由原来模拟信号的传输改变为数字信号传输，传输协议及传输频率灵活可变，可充分满足Zigbee/Zigbee Pro等主流通讯协议；

2、漏泄电缆既是供电线路，又是信号传输线路，简化了布线工作，减少了故障隐患节点，也降低了后期维护中故障排查的工作量。电磁波信号通过漏泄电缆均匀“泄露”，在电缆周围形成均匀的信号场，避免了传输死角；

3、由于整体网络组建遵循无线传感器网络相关组网模式，整个网络具有无线传感器的特点，其内可以存在大量不同类型的传感器。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用漏泄电缆构造的无线传感网，其特征在于，包括基站、放大器、漏泄电缆和无线传感器；

2.根据权利要求1所述的利用漏泄电缆构造的无线传感网，其特征在于，上述无线传感器与漏泄电缆之间设置有无线中继站，该无线中继站用来接收无线传感器发射的数据信号，并将该数据信号转发给漏泄电缆。

3.根据权利要求1或2所述的利用漏泄电缆构造的无线传感网，其特征在于，所述无线传感器的发射天线采用超高频(UHF)信号，并对数据信号进行加密处理。

4.根据权利要求1或2所述的利用漏泄电缆构造的无线传感网，其特征在于，上述无线传感器与漏泄电缆之间采用Zigbee或Zigbee Pro通信协议。