CN201718051U

CN201718051U - 图像式超低功耗无线自组网络平台

Info

Publication number: CN201718051U
Application number: CN2010201826069U
Authority: CN
Inventors: 张四虎; 邬佳馨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2020-05-07

Abstract

一种图像式超低功耗无线自组网络平台，主要用于计量仪器和仪表的数据远程采集传输，以及在恶劣环境下的监控等领域。该图像式超低功耗无线自组网络平台是由两个或两个以上具有自组网络功能的节点NODE组成。而每个节点NODE又是由图像传感器、射频收发部分和控制主机三个部分构成。其中控制主机包含有中央处理器、存储器、实时钟和外围RS232接口，而图像传感器包含有独立的8位总线、II C总线、图像帧同步线、图像行同步、像素时钟线、复位控制线、低功耗控制线、低功耗电源、宽模拟电源和数字电源。而射频收发部分包含有天线、临频前端、无线射频收发器、SPI总线、FIFO中断输出、帧中断输出、温度补偿、电源及电源滤波。该图像式超低功耗无线自组网络平台具有较高的智能功能，对所监测的仪器仪表能做到不入户、不扰民就能可靠地获取所需数据。而且它采用图像采集方式收取数据，可保证数据的有效性、真实性，具有较强的法律效率，能避免不必要的民事和经济纠纷。

Description

图像式超低功耗无线自组网络平台

技术领域

本实用新型涉及一种能自动组成无线局域网络通道，将数据传输到目的地的图像式超低功耗无线自组网络平台。它主要用于计量仪器仪表(例如：水表、电表、煤气表、热表等)的数据远程采集传输，以及恶劣环境的监控等领域。

技术背景

在现有的远程数据传输领域中，主要有两大类，有线传输和无线传输。有线传输的数据采集虽然可以是图像采集方式，可是它的传输方式是通过有线线路进行的。由于长线路的数据传输和供电都存在极大的电流消耗，因此它功耗大，又由于有线线路必须要进行管网线路的铺设以及工程的安装，因此它成本高，费用大。另外它必须提前设计管线的预留位置，而且线路一旦出问题，检查和维修十分麻烦和困难，因此它的操作性和可维护性都较差。而现有的无线传输的传输方式虽然是通过无线进行的，可是它的数据采集方式为光电式和脉冲式，这样会造成误差大数据不准确，并且还要对现有的计量表进行修改才能使用，很麻烦。而且它的真实数据无法还原，容易引发法律纠纷。设备出现故障，须对整个设备进行拆卸处理，其可维护性差；同时现有的无线传输大多以GPRS，CDMA等无线网络传输为载体，这就使得用户在使用过程中必须要付费，使用成本很高。另外以433MHz无线网络传输为载体虽然可以进行免费传输，但它只能进行点对点的传输，如果一个设备出现故障，则该设备下连接的所有设备的数据都不能传输，它不具备多路径传输。综上所述，就迫切对计量设备的数据采集和传输进行创新和改进。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处，而提供一种成本低、功耗小在2μA以下，其数据采集以图像模式，能保证数据的准确，真实有效和真实数据可还原性，同时能自动组成网络，实现多路径传输，而且抗干扰能力强、可操作性好、易维护、安全性高的图像式超低功耗无线自组网络平台。

本实用新型的目的是通过以下技术措施来达到的：该图像式超低功耗无线自组网络平台是由两个或两个以上具有自组网络功能的单机系统(以下简称为节点NODE)组成。每个节点NODE是由图像传感器SENSOR、射频收发部分和控制主机三个部分构成。其控制主机含有中央处理器、存储器、实时钟和外围RS232接口，其中存储器包括有临时数据存储器SRAM和中央处理器自带的非易失性存储器FLASHMEMORY与EEPROM。中央处理器是通过8位的数据总线和16位的地址总线同临时数据存储器SRAM相连接。中央处理器还通过并行的8位独立总线、II C总线及控制线同图像传感器相连接。中央处理器还通过SPI总线同射频收发部分相连接。中央处理器还通过II C总线同实时钟相连接。以上所述的自带存储器FLASHMEMORY是用来存放控制处理程序和协议，自带存储器EEPROM是用来存放历史图片数据。而临时数据存储器SRAM是用来存放当前要处理的数据。RS232接口是用来提供数据办理出接口以便系统的维护以及与其它系统的对接。实时钟是给整个系统提供时间基准。

图像传感器SENSOR含有独立的8位总线、II C总线、图像帧同步线、图像行同步线、像素时钟线、复位控制线、低功耗控制线、低功耗电源转换、宽模拟电源、数字电源。该图像传感器的电源部分采用中央处理器端口供电的方式，这样能方便中央处理器控制电源的输出，减少整个图像传感器SENSOR部分的自耗电。整个图像传感器SENSOR部分的作用是通过中央处理器发来的指令进行数据采集，并将采集的数据通过8位总线传给处理器处理。而II C总线是中央处理器对图像传感器SENSOR进行初始化的接口。

射频收发部分含有天线、临频前端、无线射频收发器、SPI总线、FIFO中断输出、帧中断输出、温度补偿、电源及电源滤波构成。其中电源是由中央处理器的端口供电以达到低功耗。电源滤波以达到降低纹波和耦合的杂波对射频发送和接收的干扰，温度补偿以达到降低基准频率随温度变化漂移。天线是这个无线通道的出入口。临频前端是射频的选频网络，无线射频收发器担负对射频数据的编解码功能和通过SPI总线对中央处理器通讯的功能。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：该无线自组网络平台具有较高的智能功能，对所监测的仪器仪表做到不入户、不扰民就能可靠地获取所需数据。同时它采用图像采集方式收取数据，可保证数据的有效性，真实性，具有较强的法律效率，能避免不必要的民事和经济纠纷。

附图说明

图1为本实用新型节点NODE的结构框图。

图2为本实用新型节点NODE的逻辑程序图。

图3为本实用新型图像传感器SENSOR的结构框图。

图4为本实用新型射频收发部分的结构框图。

图5为本实用新型的网络拓扑图。

具体实施方式

本实用新型下面结构附图和实施例作进一步详述：该图像式超低功耗无线自组网络平台是由两个或两个以上具有自组网络功能的节点NODE 1组成。每个节点NODE 1是由图像传感器2、射频收发部分3和控制主机4三个部分构成。其中控制主机4含有中央处理器、存储器、实时钟和外围RS232接口，以上所述的存储器除中央处理器自带的非易失性存储器FLASHMEMORY与EEPROM外，还增加了临时数据存储器SRAM。中央处理器是通过8位的数据总线和16位的地址总线同临时数据存储器SRAM相连接。中央处理器还通过并行的8位独立总线、II C总线及控制线同图像传感器2相连接。中央处理器还通过SPI总线同射频收发部分3相连接。中央处理器还通过II C总线同实时钟相连接。

图像传感器2包含有独立的8位总线，II C总线、图像帧同步线、图像行同步、像素时钟线、复位控制线、低功耗控制线、低功耗电源、宽模拟电源、数字电源。该图像传感器2的所有电源都采用中央处理器端口供电的方式。

射频收发部分3是由天线、临频前端、无线射频收发器、SPI总线、FIFO中断输出、帧中断输出、温度补偿、电源及电源滤波构成。该射频收发部分3的电源也是采有各央处理器端口供电的方式。

另外还要将已经编写好并编译产生可执行的代码写入每个节点NODE的中央处理器中的程序存储器FLASHMEMORY中。同时还要将设备序列好、MAC地址、装机相关信息及安全密钥等信息参数写入中央处理器的存储器EEPROM中。

整个系统是这样工作的：当系统上电后就会根据不同的控制逻辑进行相应的运行。首先运行的是系统初始化程序，它是将系统包括程序本身所需要的参数以及相关的状态作初始化，然后进行系统自检程序。自检程序的目的主要是检查系统各个部件的硬件和相关接口是否正常，以保证后面应用程序运行稳定能执行相应功能。上面所有过程完成后系统进入睡眠低功耗模式。当系统需要处理业务数据时，可以通过实时钟进行预先设定。只要时间一到，实时钟通过中断方式将中央处理器从睡眠低功耗模式唤醒。中央处理器被唤醒后，首先判断当前时间应该执行什么功能。如果没有什么可执行，则中央处理器继续进入睡眠低功耗模式。如果中央处理器判断是处理业务数据的时间到了，则首先打开图像传感器SENSOR的电源并对其进行初始化，如果出错，则系统记录状态进入出错处理，如果一切正常则对目标进行拍照采集数据，该数据通过传感器SENSRO的独立8BIT数据线传给中央处理器并保存在临时数据存储器SEAM中，中央处理器再对SRAM中的图象数据经过数据优化压缩等二次处理，之后将处理后的数据备分在EEPROM中，同时SRAM中的原始数据也得到同样的保留。这些数据将保存1个月的历史数据以供备案处理。接着中央处理器会将打开射频收发部分，先打开电源并初始化，同时设置好相关的信道发送功率等参数，进行自动组建无线网络。该网络是多路径的，当需要经过某个节点NODE路由传输出现故障时，就可以通过其他的节点NODE进行路由传输，不至于某个节点的故障会导致这个网络数据不能传递，以保证数据传递的可靠性。当无线网络组建成后，数据就会通过该网络传输到指定的目的地。于是整个业务数据处理完成。系统又重新进入睡眠低功耗模式，直到下次处理流程来才又开始。

Claims

1.一种图像式超低功耗无线自组网络平台是由两个或两个以上具有自组网络功能的节点NODE(1)组成，每个节点NODE(1)是由图像传感器(2)、射频收发部分(3)和控制主机(4)三大部分构成，其特征是：

1)控制主机(4)含有中央处理器、存储器、实时钟和外围RS232接口，其所述存储器包括有临时数据存储器SRAM和中央处理器自带的非易失性存储器FLASHMMORY与EEPROM，中央处理器是通过8位的数据总线和16位的地址总线同临时数据存储器SRAM相连接，中央处理器还通过8位独立总线、II C总线及控制线同图像传感器相连接，中央处理器还通过SPI总线同射频收发部分相连接，中央处理器还通过II C总线同实时钟相连接；

2)图像传感器(2)含有对立的8位总线、II C总线、图像帧同步线、图像行同步线、像素时钟线、复位控制线、低功耗控制线、低功耗电源转换、宽模拟电源、数字电源，该图像传感器(2)的电源部分是采用中央处理器的端口供电的方式；

3)射频收发部分(3)含有天线、临频前端、无线射频收发器、SPI总线、FIFO中断输出、帧中断输出、温度补偿、电源及电源滤波，其中电源是采用中央处理器的端口供电的方式。