CN107743046A - 一种用于乡村沼气的数据采集的无线中继站设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于乡村的沼气数据采集的无线中继站设备以及实现方法，该设备包括主控制器、射频信号收发器、切换开关、功率放大电路和电源模块、晶振电路、调试接口和天线，所述主控制器与所述射频信号收发器、调试接口、电源模块以及晶振电路电连接，所述电源模块通过所述功率放大电路与所述天线开关电连接，所述射频信号收发器与所述天线开关电连接，所述切换开关与所述天线连接。本发明实现了乡村地区的自主无线网络的覆盖，无需通过运营商网络，避免了运营商网络在农村地区使用的缺陷；无需向运营商支付无线网络费用；通过无线网络中继的模式，可以使无线信号覆盖更大的区域，数据传输的距离更远；支持无线级联网络，可以实现多种网络拓扑形式。
Description
技术领域
本发明涉及到无线网络系统,尤其涉及到一种用于乡村沼气数据采集的无线中继站设备以及实现方法。
背景技术
在地广人稀的农村地区，实现无线通信，采集沼气数据，经常需要长距离信号传递的问题。但由于距离过远，或者障碍物阻挡，或者信号质量的要求，用单级的点对点网络连接往往达不到理想的效果。在农村地区要实现无线网络覆盖，通常是采用人工方式搜集沼气数据，传统的无线沼气数据采集方式是通过公网，即运营商网络来实现。运营商的无线网络在实际使用中，经常遇到以下问题：无线网络覆盖不均衡，有些地方能够正常通信，有些地方却时断时续；对数据通信的支持不佳，许多地区的运营商网络在覆盖不足的时候，仅能支持语音通信，数据通信则十分缓慢，甚至无法通信；网络覆盖存在死角，收不到无线信号；使用运营商网络，需要支付流量费用，成本较高。
运营商网络的覆盖，虽然理论上可以覆盖足够大的范围，但在实际应用中由于种种原因，在乡村地区的运营商网络实现无线数据业务，效果很差。信号不通，连接断线时有发生。如果不用运营商的网络，又存在如何解决覆盖范围，如何能够将采集的沼气数据传输得足够远的问题。
发明内容
针对上述现有技术中的缺陷，本发明要解决的技术问题体现在以下几点：
采用智能神经元(INC，Intelligent Nerve Cell)无线网络技术和模式，无需使用运营商网络；
无需向运营商支付无线网络费用。
通过无线网络中继的模式，可以使无线信号覆盖更大的区域，数据传输的距离更远；
支持无线级联网络，可以实现多种网络拓扑形式。
针对上述技术问题，本发明提出了一种用于乡村沼气数据采集的无线中继站设备及方法，可以通过无线中继的方式，实现更远距离的传输。
为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：
一种用于乡村沼气数据采集的无线中继站设备，其特征在于：包括主控制器、射频信号收发器、切换开关、功率放大电路和电源模块、晶振电路、调试接口和天线，所述主控制器与所述射频信号收发器、调试接口、电源模块以及晶振电路电连接，所述电源模块通过所述功率放大电路与所述天线开关电连接，所述射频信号收发器与所述天线开关电连接，所述切换开关与所述天线连接；
其中，所述主控制器处理整个系统的数据，并控制信号的发射和接收以及控制功率和信号灯以及控制调试接口接驳；
所述射频信号收发器将主控制器传送过来的数据转换为射频信号发射出去，并从天线接收到的射频数据转换为基频数据，送给主控制器；
所述切换开关模块用于射频接收与发射的切换；
所述功率放大电路提升射频发射电路的发射功率；
所述电源模块用于能量转换，将外部电源转换为供各个模块使用的电能量；
所述天线用于空口信号的接收与发射；
所述晶振电路产生工作频率，为所述主控制器和所述射频信号收发器提供时钟；
所述调试接口用于系统调试以及程序下载。
上述技术方案中，还包括显示器，所述显示器与所述主控制器连接，用于指示系统的工作状态。
一种用于乡村沼气数据采集的无线中继站设备的实现方法，是通过上述的无线中继站设备实现的，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：系统上电后，主控制器中的程序自动执行初始化程序，为各个寄存器赋值，将系统端口置于功能位置；
步骤S2：初始化完成后，中继站启动网络注册功能，即寻找无线网关，将自己的中继站特征信息上报给无线网关，完成在无线网关端的注册，使中继站可以成为无线网关的合法通信单元，并获得无线网关的地址，实现双向通信；
步骤S3：中继站注册完成，开始侦听来自多用户终端的入网信号，识别需要入网的合法终端，根据既定的算法完成的入网注册过程；
步骤S4：网络注册完成后，中继站开始执行信息的接收和发送任务，由于中继站位于终端和无线网关之间，无线中继站设备对于接收到的信号进行解码。
上述技术方案中，所述步骤S4具体包括：
步骤S401：首先需要根据收到的信号判断该信号是来自无线网关还是来自用户终端；
步骤S402：对于来自终端的信号，将被上报给无线网关；对于来自无线网关的信号，则通过解码，解析出对应的终端地址，将该数据发送到对应的终端去，完成信号发送功能；
步骤S403：进入消息等待，等待下一轮数据的收发。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
实现了自主无线网络的覆盖，无需通过运营商网络，避免了运营商网络在农村地区使用的缺陷；无需向运营商支付无线网络费用；通过无线网络中继的模式，可以使无线信号覆盖更大的区域，数据传输的距离更远；支持无线级联网络，可以实现多种网络拓扑形式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明的无线中继站设备的硬件框图；
图2为本发明的运行流程图；
图3为本发明的无线中继站设备的主电路原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本发明的无线中继站设备的硬件框图；如图1所示，本发明的一种用于数据采集的无线中继站设备，包括主控制器、射频信号收发器、切换开关、功率放大电路和电源模块、晶振电路、调试接口和天线，所述主控制器与所述射频信号收发器、调试接口、电源模块以及晶振电路电连接，所述电源模块通过所述功率放大电路与所述天线开关电连接，所述射频信号收发器与所述天线开关电连接，所述切换开关与所述天线连接；
其中，主控制器处理整个系统的数据，并控制信号的发射和接收以及控制功率和信号灯以及控制调试接口接驳；
射频信号收发器将主控制器传送过来的数据转换为射频信号发射出去，并从天线接收到的射频数据转换为基频数据，送给主控制器；
切换开关模块用于射频接收与发射的切换；
功率放大电路提升射频发射电路的发射功率；
电源模块用于能量转换，将外部电源转换为供各个模块使用的电能量；
天线用于空口信号的接收与发射；
晶振电路产生工作频率，为所述主控制器和所述射频信号收发器提供时钟；
调试接口用于系统调试以及程序下载。
本发明还包括显示器，所述显示器与所述主控制器连接，用于指示系统的工作状态。
图3是无线中继站设备的主电路原理图。
图2为本发明的运行流程图，如图2所示，本发明的一种用于数据采集的无线中继站设备的实现方法，是通过上述的无线中继站设备实现的，包括如下步骤：
步骤S1：系统上电后，主控制器中的程序自动执行初始化程序，为各个寄存器赋值，将系统端口置于功能位置；
步骤S2：初始化完成后，中继站启动网络注册功能，即寻找无线网关，将自己的中继站特征信息上报给无线网关，完成在无线网关端的注册，使中继站可以成为无线网关的合法通信单元，并获得无线网关的地址，实现双向通信；
步骤S3：中继站注册完成，开始侦听来自多用户终端的入网信号，识别需要入网的合法终端，根据既定的算法完成的入网注册过程；
步骤S4：网络注册完成后，中继站开始执行信息的接收和发送任务，由于中继站位于终端和无线网关之间，无线中继站设备对于接收到的信号进行解码。
上述技术方案中，所述步骤S4具体包括：
步骤S401：首先需要根据收到的信号判断该信号是来自无线网关还是来自用户终端；
步骤S402：对于来自终端的信号，将被上报给无线网关；对于来自无线网关的信号，则通过解码，解析出对应的终端地址，将该数据发送到对应的终端去，完成信号发送功能；
步骤S403：进入消息等待，等待下一轮数据的收发。
本发明的无线中继站设备的主要作用是负责无线数据的中继，本身不对数据进行复杂运算，只做数据转发，而不考虑多用户接入，因此可以提升数据通信的效率。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (4)
1.一种用于乡村沼气的数据采集的无线中继站设备，其特征在于：包括主控制器、射频信号收发器、切换开关、功率放大电路和电源模块、晶振电路、调试接口和天线，所述主控制器与所述射频信号收发器、调试接口、电源模块以及晶振电路电连接，所述电源模块通过所述功率放大电路与所述天线开关电连接，所述射频信号收发器与所述天线开关电连接，所述切换开关与所述天线连接；
其中，所述主控制器处理整个系统的数据，并控制信号的发射和接收以及控制功率和信号灯以及控制调试接口接驳；
所述射频信号收发器将主控制器传送过来的数据转换为射频信号发射出去，并从天线接收到的射频数据转换为基频数据，送给主控制器；
所述切换开关模块用于射频接收与发射的切换；
所述功率放大电路提升射频发射电路的发射功率；
所述电源模块用于能量转换，将外部电源转换为供各个模块使用的电能量；
所述天线用于空口信号的接收与发射；
所述晶振电路产生工作频率，为所述主控制器和所述射频信号收发器提供时钟；
所述调试接口用于系统调试以及程序下载。
2.根据权利要求1所述的一种用于乡村沼气的数据采集的无线中继站设备，其特征在于：还包括显示器，所述显示器与所述主控制器连接，用于指示系统的工作状态。
3.一种用于乡村沼气的数据采集的无线中继站设备的实现方法，是通过权利要求1或2任一项所述的无线中继站设备实现的，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：系统上电后，主控制器中的程序自动执行初始化程序，为各个寄存器赋值，将系统端口置于功能位置；
步骤S2：初始化完成后，中继站启动网络注册功能，即寻找无线网关，将自己的中继站特征信息上报给无线网关，完成在无线网关端的注册，使中继站可以成为无线网关的合法通信单元，并获得无线网关的地址，实现双向通信；
步骤S3：中继站注册完成，开始侦听来自多用户终端的入网信号，识别需要入网的合法终端，根据既定的算法完成的入网注册过程；
步骤S4：网络注册完成后，中继站开始执行信息的接收和发送任务，由于中继站位于终端和无线网关之间，无线中继站设备对于接收到的信号进行解码。
4.根据权利要求3所述的一种用于乡村沼气的数据采集的无线中继站设备，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
步骤S401：首先需要根据收到的信号判断该信号是来自无线网关还是来自用户终端；
步骤S402：对于来自终端的信号，将被上报给无线网关；对于来自无线网关的信号，则通过解码，解析出对应的终端地址，将该数据发送到对应的终端去，完成信号发送功能；
步骤S403：进入消息等待，等待下一轮数据的收发。
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