CN104765304A - 一种用于传感器数据采集、处理、传输的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于传感器数据采集、处理、传输的系统，传感器模块包括：使用RJ45传输数据的传感器模块、使用RS485接口传输数据的传感器模块、使用ZigBee传输数据的传感器模块、使用WiFi传输数据的传感器模块；接入节点模块包括：ZigBee及串口接收模块、3G发送模块、大功率WiFi中继器模块、第一以太网交换机模块、第一光交换机模块；汇聚节点模块包括：3G接收模块、大功率WiFi接入点模块、第二以太网交换机模块、第二光交换机模块；本发明的有益效果是各类不同通讯接口的传感器数据传输及传统的传输距离没有限制，且能够对传感器进行视频监控。
Description
技术领域
[0001] 本发明属于数据处理技术领域，涉及一种用于传感器数据采集、处理、传输的系统。
背景技术
[0002]目前对于矿井检测，需要一种针对采用各种通信方式传感器模块的数据采集、处理、传输系统，而目前的系统多采用主板集成各功能，系统结构过于复杂，而采用模块化通讯方式的传感器相比于与主板集成在一起的传感器降低了产品的设计难度，分开设计使得制作更加简单；其次，通常传感器要在一个或多个区域布置较多数量，模块化可以使得传感器与主板分开，中间只要确保其通讯正常，方便了传感器的布置；由于是采用模块化，因此传感器的故障检测也会更加容易；最后只要传感器模块的通讯方式相同就可以相互替换，这样让传感器的更换更容易。
[0003] 通过对传感器数据采集、传输、处理的资料查看，发现当前的传感器数据采集、传输、处理技术存在如下问题:
[0004] (I)目前传感器模块数据传输接口单一，不能兼容使用多样化的接口进行数据传输；
[0005] (2)传感器数量多或采集到的数据量较多时，不能较实时的将数据传输到数据处理中心；
[0006] (3)由于中继设备的老化或是落后，数据传输速率不高，导致数据处理中心处数据更新慢；
[0007] (4)传感器种类的不同使用的数据格式不统一，采集来的数据要根据格式分开来处理，不能进行统一的数据格式传输。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种用于传感器数据采集、处理、传输的系统，解决了各类不同通讯接口的传感器数据传输及传统的传输距离被限制和对传感器进行视频监控的问题。
[0009] 本发明所采用的技术方案是其中传感器模块包括:使用RJ45传输数据的传感器模块、使用RS485接口传输数据的传感器模块、使用ZigBee传输数据的传感器模块、使用WiFi传输数据的传感器模块；
[0010] 接入节点模块包括:ZigBee及串口接收模块、3G发送模块、大功率WiFi中继器模块、第一以太网交换机模块、第一光交换机模块；
[0011] 汇聚节点模块包括:3G接收模块、大功率WiFi接入点模块、第二以太网交换机模块、第二光交换机模块；
[0012] 摄像头模块能够将采集到的视频信号转换成数字信号，并通过RJ45串口将其传输到接入节点内的第一以太网交换机模块；
[0013] 使用RJ45传输数据的传感器模块、使用RS485接口传输数据的传感器模块、使用ZigBee传输数据的传感器模块将采集到的数据传输给接入节点内的ZigBee及串口接收模块；
[0014] 使用WiFi传输数据的传感器模块将采集到的数据传输给接入节点内的大功率WiFi中继器模块；
[0015] 接入节点内的的ZigBee及串口接收模块、大功率WiFi中继器模块将接收到的数据处理后通过RJ45串口传输给接入节点内的以第一太网交换机模块，大功率WiFi中继模块或者直接将处理后的数据以无线的方式发送给汇聚节点内的大功率WiFi接入点模块；
[0016] 接入节点内的第一以太网交换机模块接收摄像头模块、ZigBee及串口接收模块、大功率WiFi中继器模块通过RJ45串口发送的数据，处理后以TCP/IP协议将其发送给接入节点内的第一光交换机模块和汇聚节点内的以太网交换机模块，或者通过RJ45传输给接入节点内的3G发送模块再发送出去；
[0017] 接入节点内的第一光交换机模块，接收若干个第一以太网交换机模块通过RJ45发送的数据，再处理后通过SC光纤发送到汇聚节点内的第二光交换机模块；
[0018] 汇聚节点内的3G接收模块接收若干个3G发送模块发送的数据、大功率WiFi接入点模块接收若干个大功率WiFi中继器模块发送的无线数据，接收的数据通过RJ45串口发送给第二以太网交换机模块；
[0019] 第二以太网交换机模块接收若干个第一接入节点内以太网交换机模块、3G接收模块和大功率WiFi接入点发送的数据，将数据通过RJ45传输给第二光交换机模块，第二光交换机模块接收第一光交换机模块、第二以太网交换机模块发送的数据，再处理后通过SC光纤发送到数据中心；
[0020] 数据中心通过RJ45串口接收第二以太网交换机模块和通过SC光纤接收第二光交换机模块发送来的数据，对数据进行最后的处理和信息显示。
[0021] 进一步，所述监控摄像头模块采用泓锦公司的HJ-N20X型200万近距离红外检测型网络摄像头；所述ZigBee及串口接收模块型号为WGT2422Z-R;所述大功率WiFi中继器模块和大功率WiFi接入点模块采用西安智科无线通讯技术有限公司的无线CPE，型号ZC-2115 ;所述第一以太网交换机模块和第二以太网交换机模块使用博通公司的BCM5324芯片；所述第一光交换机模块和第二光交换机模块使用链嘉华科技公司的8 口千兆光口 +1个千兆电口以太网交换机，型号PFT-2081。
[0022] 本发明的有益效果是各类不同通讯接口的传感器数据传输及传统的传输距离没有限制，且能够对传感器进行视频监控。
附图说明
[0023]图1是本发明实施例提供的用于传感器数据采集、处理、传输系统的结构示意图；
[0024] 图2是钨矿井下无线线感器网络与计算机客户端和手机终端的传输示意图。
[0025] 图中:1、监控摄像头模块；2、使用ZigBee传输数据的传感器模块；3、使用RJ45传输数据的传感器模块；4、使用RS485接口传输数据的传感器模块；5、使用WiFi传输数据的传感器模块；6、ZigBee及串口接收模块；7、3G发送模块；8、大功率WiFi中继器模块；9、第一以太网交换机模块；10、第一光交换机模块；11、3G接收模块；12、大功率WiFi接入点模块；13、第二以太网交换机模块；14、第二光交换机模块；15、数据中心。
具体实施方式
[0026] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0027] 本发明系统中，传感器模块包括:使用RJ45传输数据的传感器模块3、使用RS485接口传输数据的传感器模块4、使用ZigBee传输数据的传感器模块2、使用WiFi传输数据的传感器模块5 ；
[0028] 接入节点模块包括:ZigBee及串口接收模块6、3G发送模块7、大功率WiFi中继器模块8、第一以太网交换机模块9、第一光交换机模块10 ；
[0029] 汇聚节点模块包括:3G接收模块11、大功率WiFi接入点模块12、第二以太网交换机模块13、第二光交换机模块14 ；
[0030] 其中传感器模块包括:使用RJ45传输数据的传感器模块3、使用RS485接口传输数据的传感器模块4、使用ZigBee传输数据的传感器模块2、使用WiFi传输数据的传感器模块5 ；
[0031] 接入节点模块包括:ZigBee及串口接收模块6、3G发送模块7、大功率WiFi中继器模块8、第一以太网交换机模块9、第一光交换机模块10 ；
[0032] 汇聚节点模块包括:3G接收模块11、大功率WiFi接入点模块12、第二以太网交换机模块13、第二光交换机模块14 ；
[0033] 摄像头模块I能够将采集到的视频信号转换成数字信号，并通过RJ45串口将其传输到接入节点内的第一以太网交换机模块9 ；
[0034] 使用RJ45传输数据的传感器模块2、使用RS485接口传输数据的传感器模块3、使用ZigBee传输数据的传感器模块4将采集到的数据传输给接入节点内的ZigBee及串口接收模块6 ；
[0035] 使用WiFi传输数据的传感器模块5将采集到的数据传输给接入节点内的大功率WiFi中继器模块8 ;
[0036] 接入节点内的的ZigBee及串口接收模块6、大功率WiFi中继器模块8将接收到的数据处理后通过RJ45串口传输给接入节点内的以第一太网交换机模块9，大功率WiFi中继模块8或者直接将处理后的数据以无线的方式发送给汇聚节点内的大功率WiFi接入点模块12 ；
[0037] 接入节点内的第一以太网交换机模块9接收摄像头模块1、ZigBee及串口接收模块6、大功率WiFi中继器模块8通过RJ45串口发送的数据，处理后以TCP/IP协议将其发送给接入节点内的第一光交换机模块10和汇聚节点内的以太网交换机模块13，或者通过RJ45传输给接入节点内的3G发送模块7再发送出去；
[0038] 接入节点内的第一光交换机模块10，接收若干个第一以太网交换机模块9通过RJ45发送的数据，再处理后通过SC光纤发送到汇聚节点内的第二光交换机模块14 ;
[0039] 汇聚节点内的3G接收模块11接收若干个3G发送模块7发送的数据、大功率WiFi接入点模块12接收若干个大功率WiFi中继器模块8发送的无线数据，接收的数据通过RJ45串口发送给第二以太网交换机模块13 ；
[0040] 第二以太网交换机模块13接收若干个第一接入节点内以太网交换机模块9、3G接收模块11和大功率WiFi接入点12发送的数据，将数据通过RJ45传输给第二光交换机模块14，第二光交换机模块14接收第一光交换机模块10、第二以太网交换机模块13发送的数据，再处理后通过SC光纤发送到数据中心15 ;
[0041] 数据中心15通过RJ45串口接收第二以太网交换机模块13和通过SC光纤接收第二光交换机模块14发送来的数据，对数据进行最后的处理和信息显示。
[0042] 监控摄像头模块I采用泓锦公司的HJ-N20X型200万近距离红外检测型网络摄像头，采用飞利浦半导体生产的主芯片，H.264High Profile编码视频压缩技术，高效长寿命红外灯，ICR红外滤片自动切换，IP66级防水防尘，I个RJ45 1M/1OOM自适应以太网口，设置方便。摄像头成像高清、环境适应好、设置方便，满足设计要求。
[0043] ZigBee及串口接收模块6型号为WGT2422Z-R是广州晓网电子出品的串口 ZigBee网关设备，具备最大+ 20dBm输出功率，视距传输距离可达1500米(@5dbi天线)，工作频段2.380GHz〜2.500Ghz，除ZigBee的16个标准通道外，还有9个扩展频段，可以有效避开WIF1、蓝牙等其他2.4G信号干扰。提供mesh对等无线路由协议，无组网延时，采用时间空间权值均衡原则，路由时间短，通讯稳定可靠，确保传感器数据的正常接收。
[0044] 大功率WiFi中继器模块8和大功率WiFi接入点模块12:采用西安智科无线通讯技术有限公司的无线CPE，型号ZC-2115。符合802.llb/g/n室外型高带宽大功率(400mW)电信级无线CPE，符合802.1ln无线传输标准，并向下兼容802.llb/g标准。支持空中速率高达150Mbps，实际数据速率高达60Mbps以上，专有的TDMA Polling技术和具有先进的抗邻区(Inter-Cell)互扰能力，是真正实现高性能的经济型专用无线客户终端设备。具备现场频谱扫描功能和天线校准功能，有效地解决了无线网络安装中最困难的安装配置问题，使其安装和维护简便易行。采用防风、防雨、防雷、防晒、防尘、防震以及散热设计。
[0045] 第一以太网交换机模块9和第二以太网交换机模块13使用博通公司的BCM5324芯片，BCM5324的设计建立在被通信行业广泛验证的第七代以太网交换机设计上，集成了24端口的10/100M MAC和10/100M PHY以及两个端口的1000M以太网MAC。24个全双工10BASE-T/100BASE-TX快速以太网(FE)铜缆接收器。每个接收器均执行3、4、5类非屏蔽双绞线(UTP)电缆上的10BASE-T以太网和5类非屏蔽双绞线(UTP)上的所有物理层接口功會K。
[0046] 第一光交换机模块10和第二光交换机模块14:使用链嘉华科技公司的8 口千兆光口 +1个千兆电口以太网交换机，型号PFT-2081，可实现10/100/1000M以太网的光、电信号之间的无缝连接。支持1M全双工模式，支持流量控制，能防止广播风暴，支持最大1632bytes的长信息包，功耗小(1W)，发热少，稳定性好。光纤(单模)最长距离可达10km。
[0047] 下面列举具体实施例对本发明进行说明:
[0048] 如图2所示为钨矿井下无线线感器网络与计算机客户端和手机终端的传输示意图，采用本发明系统，其中的井上智能手机、计算机可看做本发明系统中的数据中心，簇头就是本发明系统中的接入节点。若干组摄像头、传感器布置在井下，通过接入节点、发送数据到汇聚节点，汇聚节点通过外部网络发送数据给计算机客户端和手机终端，使得管理人员能够对钨矿井下情况进行实时监控。
[0049] 本发明的优点还在于提供了不同数据传输接口的传感器相应的接口，增强了系统的兼容性，同时也使用的传感器类型得到增加。本发明传感器模块使用统一的数据格式，方便了后续的数据处理操作和统一的数据传输。本发明使用了光交换机、以太网交换机和大功率WiFi中继器对数据进行处理和作为中继设备，增加了数据带宽和数据传输速率，使数据能够较快的实时传输和数据中心数据更新。
[0050] 以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种用于传感器数据采集、处理、传输的系统，其特征在于: 其中传感器模块包括:使用RJ45传输数据的传感器模块、使用RS485接口传输数据的传感器模块、使用ZigBee传输数据的传感器模块、使用WiFi传输数据的传感器模块； 接入节点模块包括:ZigBee及串口接收模块、3G发送模块、大功率WiFi中继器模块、第一以太网交换机模块、第一光交换机模块； 汇聚节点模块包括:3G接收模块、大功率WiFi接入点模块、第二以太网交换机模块、第二光交换机模块； 摄像头模块能够将采集到的视频信号转换成数字信号，并通过RJ45串口将其传输到接入节点内的第一以太网交换机模块； 使用RJ45传输数据的传感器模块、使用RS485接口传输数据的传感器模块、使用ZigBee传输数据的传感器模块将采集到的数据传输给接入节点内的ZigBee及串口接收模块； 使用WiFi传输数据的传感器模块将采集到的数据传输给接入节点内的大功率WiFi中继器模块； 接入节点内的的ZigBee及串口接收模块、大功率WiFi中继器模块将接收到的数据处理后通过RJ45串口传输给接入节点内的以第一太网交换机模块，大功率WiFi中继模块或者直接将处理后的数据以无线的方式发送给汇聚节点内的大功率WiFi接入点模块； 接入节点内的第一以太网交换机模块接收摄像头模块、ZigBee及串口接收模块、大功率WiFi中继器模块通过RJ45串口发送的数据，处理后以TCP/IP协议将其发送给接入节点内的第一光交换机模块和汇聚节点内的以太网交换机模块，或者通过RJ45传输给接入节点内的3G发送模块再发送出去； 接入节点内的第一光交换机模块，接收若干个第一以太网交换机模块通过RJ45发送的数据，再处理后通过SC光纤发送到汇聚节点内的第二光交换机模块； 汇聚节点内的3G接收模块接收若干个3G发送模块发送的数据、大功率WiFi接入点模块接收若干个大功率WiFi中继器模块发送的无线数据，接收的数据通过RJ45串口发送给第二以太网交换机模块； 第二以太网交换机模块接收若干个第一接入节点内以太网交换机模块、3G接收模块和大功率WiFi接入点发送的数据，将数据通过RJ45传输给第二光交换机模块，第二光交换机模块接收第一光交换机模块、第二以太网交换机模块发送的数据，再处理后通过SC光纤发送到数据中心； 数据中心通过RJ45串口接收第二以太网交换机模块和通过SC光纤接收第二光交换机模块发送来的数据，对数据进行最后的处理和信息显示。
2.按照权利要求1所述一种用于传感器数据采集、处理、传输的系统，其特征在于:所述监控摄像头模块采用泓锦公司的HJ-N20X型200万近距离红外检测型网络摄像头；所述ZigBee及串口接收模块型号为WGT2422Z-R ;所述大功率WiFi中继器模块和大功率WiFi接入点模块采用西安智科无线通讯技术有限公司的无线CPE，型号ZC-2115 ;所述第一以太网交换机模块和第二以太网交换机模块使用博通公司的BCM5324芯片；所述第一光交换机模块和第二光交换机模块使用链嘉华科技公司的8 口千兆光口 +1个千兆电口以太网交换机，型号 PFT-2081。
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