CN103996277A - 地磁数据汇聚转发器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数据转发装置，公开了一种地磁数据汇聚转发器，电源装置、MCU装置、无线传输装置、GPRS数据传输装置以及地磁数据接收装置，MCU装置通过控制导通或者切断电源装置对无线传输装置、GPRS数据传输装置以及地磁数据接收装置的电力供应实现节能效果。本发明的优点在于，结构简单，MCU装置的芯片性能要求低，具有较好的节能效果，适合于长时间的数据传输应用场合，具有较高的应用价值。

Description

地磁数据汇聚转发器
技术领域
本发明涉及数据转发装置，特别涉及一种地磁数据汇聚转发器。
背景技术
随着经济的飞速发展，基础设施的投资力度越来越大，表现之一就是道路建设。但是由于道路建设周期一般较长，其增长远远跟不上车辆的急剧增长，使得交通状况日益恶化，这几乎成为所有城市的通病。改变这种交通现状的有效解决办法就是在城市交通管理部门建立完善的交通监控系统。交通监控系统的主要目标是适应动态交通状况的变化。即通过采集交通数据并将其传输到交通管理中心，在中心进行分析，根据分析结果，中心通过控制车辆出入和信号灯，从而更好地管制交通；中心还可以利用这些数据在发生交通事故时迅速采取措施。同时管理中心可把采集的交通数据传给司机，这有助于减缓交通拥挤，优化行车路线。运用交通监控系统可以提高现有道路的通行能力，协调处理突发性交通事件，缓和交通阻塞，从而改善交通状况。
地磁传感器，或称为地磁终端，可用于检测车辆的存在和车型识别。数据采集系统在交通监控系统中起着非常重要的作用，地磁传感器是数据采集系统的关键部分，传感器的性能对数据采集系统的准确性起决定作用。地磁接收器主要是用来和地磁终端配合，完成数据的接收和处理。
现有技术中，中国发明专利申请公开了一种地磁数据接收器，只是单纯的接收数据和转发数据，不能够满足现在对数据处理的要求，另外接收器需要长期不间断工作，对能源消耗比较大。其主要缺陷在于，功能有限，适用范围小，工作效率低，能源消耗大。所需要配备的电池容量大，难以胜任长时间的数据接收工作。因此限制了现有的地磁数据接收器的应用范围。
发明内容
本发明针对现有技术耗电量大，无法长时间工作的缺点，提供了一种地磁数据汇聚转发，通过不断地对数据发送接收装置进行通断操作实现节点的目的，同时还配备相应的太阳能电池，以提高工作持续时间。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
地磁数据汇聚转发器，电源装置、MCU装置、无线传输装置、GPRS数据传输装置以及地磁数据接收装置；
电源装置包括MCU电源以及设备电源；
所述MCU电源与MCU装置相连接，并为MCU装置提供持续不间断的电力；所述设备电源分别连接无线传输装置、GPRS数据传输装置以及地磁数据接收装置；
所述MCU装置用于控制无线传输装置、GPRS数据传输装置以及地磁数据接收装置之间的数据传输以及设备电源的通断；
所述无线传输装置使用内置的无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈实现用户串口数据至无线传输数据之间的转换；
所述GPRS数据传输装置用于接收或者发送GPRS数据，并可以将GPRS数据转换为串口数据，或者将串口数据转换为GPRS数据；
所述地磁数据接收装置用于接收地磁终端发送的车辆检测数据，并通过有线或者无线连接方式将车辆检测数据发送至无线传输装置或者GPRS数据传输装置；
其中，所述MCU装置采用以下具体步骤实现无线传输装置、GPRS数据传输装置以及地磁数据接收装置之间的数据传输以及设备电源的通断：
启动步骤：MCU装置向设备电源发送启动命令，所述启动命令包括设备关键字，所述设备关键字为唯一地与无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置进行对应的字符串；设备电源接收启动命令后，打开与无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置之间的连接，开始提供电力，同时向MCU装置返回初始化命令；
准备步骤：所述MCU装置接收初始化命令后，由内置的EEPROM读取配置数据，并将配置数据发送至无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置完成初始化；继续由EEPROM读取用户配置接口模式数据，用户配置接口模式数据包括至少一组的模式标识符以及设备关键字，所述模式标识符用于表示工作模式或者配置模式，当模式标识符表示为工作模式时，MCU装置向设备关键字所对应的无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置发送数据传输指令；
数据传输步骤：无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置在接收到数据传输指令后，开始搜索连接信号，与无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置建立连接并开始传输数据；
中断步骤：所述MCU装置向无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置发送中断命令；无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置接收中断命令后，如果处于发送数据的过程中，则将尚未发送的数据包发送至MCU装置；如果处于接收数据的过程中，则将已经接收的数据包发送至MCU装置；完成向MCU装置的数据包发送后，向MCU装置发送完成中断命令并停止数据传输；
空闲步骤：无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置空闲后，向MCU装置发送一个不包括任何数据的空数据包，并向MCU装置发送完成中断命令并停止数据传输；
停止步骤：所述MCU装置接收到无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置发送的数据包以及完成中断命令后，将数据包存入EEPROM，并向设备电源发送断电命令，所述断电命令包括与无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置相对应的设备关键字；设备电源接收到断电命令后，切断与设备关键字相对应的无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置的电力供应。
于本发明的实施例中，所述电源装置包括太阳能电池部分、电源适配器以及用于隔离所述太阳能电池部分和电源适配器的肖特基二极管。
于本发明的实施例中，还包括充电装置，所述充电装置分别与太阳能电池以及电源适配器相连接。
于本发明的实施例中，所述准备步骤还包括：当模式标识符表示为配置模式时，MCU装置将配置数据通过I/Ｏ设备输出，用于对配置数据进行更改；更改完成后，将更改后的配置数据存入EEPROM，并将更改后的配置数据发送至无线传输装置、GPRS数据传输装置或者地磁数据接收装置完成初始化。
于本发明的实施例中，所述配置数据包括用户配置接口以及工作模式选择接口，所述用户配置接口包括无线传输装置、GPRS数据传输装置以及地磁数据接收装置的配置参数，所述工作模式接口包括模式标识符；还包括以下的具体步骤：MCU装置接收到完成中断命令后，由EEPROM读取所属配置数据，并将模式标识符以及与所述模式标识符相对应的设备关键字写入EEPROM的用户配置接口模式数据中。
本发明具有以下的显著技术效果：
采用低功耗芯片和太阳能电池，环保节能。实现WIFI、GPRS和串口之间的数据转发，使用范围广。
进一步地，通过快速地实现对无线传输装置、GPRS数据传输装置以及地磁数据接收装置的导通以及切断，不仅可以节省电力的消耗，还可以减少数据传输量，MCU装置可以将其内置的EEPROM作为临时的缓存空间以实现减少数据传输量的目的。
附图说明
图1为地磁数据汇聚转发器的装置结构示意图。
图2为MCU装置的控制步骤示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
一种地磁数据汇聚转发器，如图1所示，电源装置100、MCU装置200、无线传输装置300、GPRS数据传输装置400以及地磁数据接收装置500；
电源装置100包括MCU电源以及设备电源；
所述MCU电源与MCU装置200相连接，并为MCU装置200提供持续不间断的电力；所述设备电源分别连接无线传输装置300、GPRS数据传输装置400以及地磁数据接收装置500，设备电源可以在MCU装置200的控制下，实现对无线传输装置300、GPRS数据传输装置400以及地磁数据接收装置500的通断，以实现节能，减少不必要的能源消耗，并通过DC-DC芯片LM2596进行相应电压转换，以保证满足不同装置的电压需求。
所述MCU装置200用于控制无线传输装置300、GPRS数据传输装置400以及地磁数据接收装置500之间的数据传输以及设备电源的通断，通过快速地切断并且重新连通上述无线传输装置300、GPRS数据传输装置400以及地磁数据接收装置500以实现节能；由于所需功耗低，因此MCU装置200采用低功耗工业级16位微处理器，即能够满足产品对节能和性能的要求。
所述无线传输装置300，通常采用UART-WIFI模块，使用内置的无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈实现用户串口数据至无线传输数据之间的转换；
所述GPRS数据传输装置400用于接收或者发送GPRS数据，并可以将GPRS数据转换为串口数据，或者将串口数据转换为GPRS数据；GPRS数据传输装置400内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。GPRS数据传输装置400提供了串行通信接口，包括RS232、RS485、RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS数据传输装置400在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS数据传输装置400可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS数据传输装置400可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。同时，GPRS数据传输装置400支持GPRS终端设备永久在线，包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线当长时间没有数据通信时，移动网关将断开GPRS数据传输装置400与MCU装置200的连接。GPRS数据传输装置400还支持根据用户设备串口的实际参数对DTU端进行相应设置，保证用户设备的正常通信和可靠数据传输。
所述地磁数据接收装置500用于接收地磁终端发送的车辆检测数据，并通过有线或者无线连接方式将车辆检测数据发送至无线传输装置300或者GPRS数据传输装置400。
其中，所述MCU装置200采用以下具体步骤实现无线传输装置300、GPRS数据传输装置400以及地磁数据接收装置500之间的数据传输以及设备电源的通断，如图2所示：
启动步骤：MCU装置200向设备电源发送启动命令，所述启动命令包括设备关键字，所述设备关键字为唯一地与无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500进行对应的字符串；设备电源接收启动命令后，打开与无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500之间的连接，开始提供电力，同时向MCU装置200返回初始化命令；
准备步骤：所述MCU装置200接收初始化命令后，由内置的EEPROM读取配置数据，并将配置数据发送至无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500完成初始化；继续由EEPROM读取用户配置接口模式数据，用户配置接口模式数据包括至少一组的模式标识符以及设备关键字，所述模式标识符用于表示工作模式或者配置模式，当模式标识符表示为工作模式时，MCU装置200向设备关键字所对应的无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500发送数据传输指令；
数据传输步骤800：无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500在接收到数据传输指令后，开始搜索连接信号，与无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500建立连接并开始传输数据；
中断步骤900：所述MCU装置200向无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500发送中断命令；无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500接收中断命令后，如果处于发送数据的过程中，则将尚未发送的数据包发送至MCU装置200；如果处于接收数据的过程中，则将已经接收的数据包发送至MCU装置200；完成向MCU装置的数据包发送后，向MCU装置发送完成中断命令并停止数据传输；
空闲步骤1000：无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500空闲后，向MCU装置发送一个不包括任何数据的空数据包，并向MCU装置200发送完成中断命令并停止数据传输；
停止步骤1100：所述MCU装置200接收到无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500发送的数据包以及完成中断命令后，将数据包存入EEPROM，并向设备电源发送断电命令，所述断电命令包括与无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500相对应的设备关键字；设备电源接收到断电命令后，切断与设备关键字相对应的无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500的电力供应。
所述电源装置100包括太阳能电池部分、电源适配器以及用于隔离所述太阳能电池部分和电源适配器的肖特基二极管。
地磁数据汇聚转发器还包括充电装置1200，所述充电装置1200分别与太阳能电池部分以及电源适配器相连接。
所述准备步骤700还包括：当模式标识符表示为配置模式时，MCU装置200将配置数据通过I/Ｏ设备输出，用于对配置数据进行更改；更改完成后，将更改后的配置数据存入EEPROM，并将更改后的配置数据发送至无线传输装置300、GPRS数据传输装置400或者地磁数据接收装置500完成初始化。
所述配置数据包括用户配置接口以及工作模式选择接口，所述用户配置接口包括无线传输装置300、GPRS数据传输装置400以及地磁数据接收装置500的配置参数，所述工作模式接口包括模式标识符；还包括以下的具体步骤：MCU装置200接收到完成中断命令后，由EEPROM读取所属配置数据，并将模式标识符以及与所述模式标识符相对应的设备关键字写入EEPROM的用户配置接口模式数据中。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种地磁数据汇聚转发器，其特征在于，电源装置(100)、MCU装置(200)、无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)以及地磁数据接收装置(500)；电源装置(100)包括MCU电源以及设备电源；
所述MCU电源与MCU装置(200)相连接，并为MCU装置(200)提供持续不间断的电力；所述设备电源分别连接无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)以及地磁数据接收装置(500)；
所述MCU装置(200)用于控制无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)以及地磁数据接收装置(500)之间的数据传输以及设备电源的通断；所述无线传输装置(300)使用内置的无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈实现用户串口数据至无线传输数据之间的转换；
所述GPRS数据传输装置(400)用于接收或者发送GPRS数据，并可以将GPRS数据转换为串口数据，或者将串口数据转换为GPRS数据；
所述地磁数据接收装置(500)用于接收地磁终端发送的车辆检测数据，并通过有线或者无线连接方式将车辆检测数据发送至无线传输装置(300)或者GPRS数据传输装置(400)；
其中，所述MCU装置(200)采用以下具体步骤实现无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)以及地磁数据接收装置(500)之间的数据传输以及设备电源的通断：
启动步骤(600)：MCU装置(200)向设备电源发送启动命令，所述启动命令包括设备关键字，所述设备关键字为唯一地与无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)进行对应的字符串；设备电源接收启动命令后，打开与无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)之间的连接，开始提供电力，同时向MCU装置(200)返回初始化命令；
准备步骤(700)：所述MCU装置(200)接收初始化命令后，由内置的EEPROM读取配置数据，并将配置数据发送至无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)完成初始化；继续由EEPROM读取用户配置接口模式数据，用户配置接口模式数据包括至少一组的模式标识符以及设备关键字，所述模式标识符用于表示工作模式或者配置模式，当模式标识符表示为工作模式时，MCU装置(200)向设备关键字所对应的无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)发送数据传输指令；
数据传输步骤(800)：无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)在接收到数据传输指令后，开始搜索连接信号，与无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)建立连接并开始传输数据；
中断步骤(900)：所述MCU装置(200)向无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)发送中断命令；无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)接收中断命令后，如果处于发送数据的过程中，则将尚未发送的数据包发送至MCU装置(200)；如果处于接收数据的过程中，则将已经接收的数据包发送至MCU装置(200)；完成向MCU装置的数据包发送后，向MCU装置发送完成中断命令并停止数据传输；
空闲步骤(1000)：无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)空闲后，向MCU装置发送一个不包括任何数据的空数据包，并向MCU装置(200)发送完成中断命令并停止数据传输；
停止步骤(1100)：所述MCU装置(200)接收到无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)发送的数据包以及完成中断命令后，将数据包存入EEPROM，并向设备电源发送断电命令，所述断电命令包括与无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)相对应的设备关键字；设备电源接收到断电命令后，切断与设备关键字相对应的无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)的电力供应。
2.根据权利要求1所述的地磁数据汇聚转发器，其特征在于，所述电源装置(100)包括太阳能电池部分、电源适配器以及用于隔离所述太阳能电池部分和电源适配器的肖特基二极管。
3.根据权利要求2所述的地磁数据汇聚转发器，其特征在于，还包括充电装置(1200)，所述充电装置(1200)分别与太阳能电池部分以及电源适配器相连接。
4.根据权利要求1所述的地磁数据汇聚转发器，其特征在于，所述准备步骤(700)还包括：当模式标识符表示为配置模式时，MCU装置(200)将配置数据通过I/Ｏ设备输出，用于对配置数据进行更改；更改完成后，将更改后的配置数据存入EEPROM，并将更改后的配置数据发送至无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)或者地磁数据接收装置(500)完成初始化。
5.根据权利要求1所述的地磁数据汇聚转发器，其特征在于，所述配置数据包括用户配置接口以及工作模式选择接口，所述用户配置接口包括无线传输装置(300)、GPRS数据传输装置(400)以及地磁数据接收装置(500)的配置参数，所述工作模式接口包括模式标识符；还包括以下的具体步骤：MCU装置(200)接收到完成中断命令后，由EEPROM读取所属配置数据，并将模式标识符以及与所述模式标识符相对应的设备关键字写入EEPROM的用户配置接口模式数据中。
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