CN201781487U - 一种无线网络集中器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线网络集中器，包括与中央处理器模块分别连接的3个Zigbee模块、储存器模块、复位模块和GPRS模块，中央处理器模块上还设置有以太网口、串口及调试口，这里的以太网口是RJ45标准接口，串口是RS232标准接口，并且在每个Zigbee模块上连接Zigbee天线，GPRS模块上连接GPRS天线，电源模块提供整个电路板所需的1.8V、3.3V和4.2V电源，为便于该设备的方便安装，本实用新型所述的无线网络集中器可以采用壁挂式或平放式安装在工作环境中。本实用新型和现有技术相比，具有通信组网方式灵活、适用范围广、网络容量大、成本低、功耗低、维护简单、功能齐全、使用方便、采集数据准确快捷、设备稳定性高、安装接线容易等特点，是实用化程度很高的无线数据传输产品方案。

Description

一种无线网络集中器

技术领域

本实用新型属于无线网络的数据传输设备领域，特别是涉及一种在无线抄表，智能仪表(器)等物联网领域中广泛使用的无线网络集中器，该设备将目前所新兴的2.4GHz频段的Zigbee射频技术与GPRS技术、TCP/IP技术相结合，从而形成一套完整的无线网络数据集中采集方案。

背景技术

目前市场上近距离无线通信产品层出不穷，广泛应用在无线通讯方面的技术有：蓝牙(Bluetooth)，红外(IrDA)和无线局域网802.11(Wi-Fi)技术。此外，还有一些具有发展潜力的近距离无线技术标准，它们分别是：超宽频(UltraWideBand)、短距离通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线139和专用无线系统等。它们都有各自立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求；或着眼于距离的扩充性；或符合某些单一应用的特殊要求；或建立竞争技术的差异优化等，但没有一种技术完美到可以满足所有的要求。下面对当前生活工作中广泛使用的几种短距离无线通信技术进行介绍：(1)蓝牙技术，蓝牙是一种无线数据与语音通信的开放全球规范，是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距离无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电缆或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHz ISM频段，提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。蓝牙技术缺点是过于昂贵，突出表现在芯片大小和价格难以下调、抗干扰能力不强、传输距离太短、信息安全问题等等，这就使得许多用户不愿花大价钱来购买这种无线设备；(2)IrDA技术，IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，能在1m范围内以最快16Mb/s的速率传输数据，IrDA的主要优点是无需申请频率的使用权，因而红外通信成本低廉。并且还具有移动通信所需的体积小、功能低、连接方便、简单易用的特点。此外，红外线发射角度较小，传输上安全性高。IrDA的不足在于它是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其它物体阻隔，因而该技术只能用于2台设备之间的连接；(3)NFC技术，NFC(Near Field Communication近距离传输)是由Philips、NOKIA和Sony主推的一种类似于RFID(非接触式射频识别)的短距离无线通信技术标准，NFC采用了双向的识别和连接。在20cm距离内工作在13.56MHz频率范围，NFC有三种应用类型：设备连接、实时预定、移动商，它不适用于工业应用场合；(4)UWB技术，超宽带技术UWB(Ultra wideband)是一种无线载波通信技术，他不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB可在非常宽的带宽上传输信号，UWB主要应用在小范围、高分辨率、能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统中。这种新技术适用于对速率要求非常高(大于100Mb/s)的LANs或PANs，UWB尤其适合近距离内高速传送大量多媒体数据；(5)Wi-Fi技术，Wi-Fi(WirelessFidelity)，无线保真技术，属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的使2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b；Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能差；(6)Zigbee技术，Zigbee主要应用在短距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。Zigbee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳zigbee形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。Zigbee使用2.4GHz波段，采用跳频技术。与其它短距离无线通信技术相比，zigbee更简单、功率及费用更低，传输可靠性高。另外，它可与254个节点联网。可以比其它短距离无线技术更好的支持游戏、消费电子、仪器、工业监控/自动化、传感器网络、家庭监控/自动化、安全系统和玩具等领域应用。zigbee技术特点主要包括以下几个部分：数据传输可靠性高；功耗低，在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上；低成本，因为zigbee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本，无需支付协议专利费；网络容量大，每个zigbee网络最多可支持255个设备，也就是说每个zigbee设备可以与另外254台设备相连接；并且可以通过集中器将Zigbee网络进行扩展；工作频段灵活，使用的频段分别为2.4GHz、868MHz(欧洲)915MHz(美国)，均为免执照频段。

虽然上述各种无线通信技术迅猛发展，极大提高了人们的工作效率和生活品质，然而，在日常生活和工业领域中，人们仍然被各种电缆所束缚，能否在一定范围内实现各种设备之间的无线通信，纵观目前发展较成熟的几大短距离无线通信技术，往往比较复杂，不但耗费资源较多，而且成本也比较高，并不适用于短距离、低成本、低功耗的工业控制，数据采集、监控报警、集中抄表等无线通信的场合。

发明内容

本实用新型的目的是针对目前各种工业通信仍然被电缆所束缚的问题，提出一种全新的基于Zigbee和GPRS无线通信技术的把无线短距离和无线远距离通信有机结合的无线数据集中采集与传输方案，以达到不利用通信电缆而实现各种设备之间相互通信的目的。

实现上述目的的本实用新型技术方案为：电源模块和与中央处理器模块分别连接的3个Zigbee模块、储存器模块、复位模块和GPRS模块，中央处理器模块上还设置有以太网口、串口及调试口，电源模块提供整个电路板所需的1.8V、3.3V和4.2V电源。

上述中央处理器模块上设置的以太网口是RJ45标准接口，串口是RS232标准接口。

上述Zigbee模块连接Zigbee天线，GPRS模块连接GPRS天线。

本实用新型所述的无线网络集中器可以采用壁挂式或平放式安装在工作环境中。

本实用新型和现有技术相比，具有通信组网方式灵活、适用范围广、网络容量大、成本低、功耗低、维护简单、功能齐全、使用方便、采集数据准确快捷、设备稳定性高、安装接线容易等特点，是实用化程度很高的无线数据传输产品方案，特别是本实用新型采用的是基于ZigBee无线射频技术，该技术使用的是无需申请的2.4G ISM免费频段，而且满足国家对2.4G频道无线产品的相关规定。使人们不再受电缆的束缚，使用最少的资源解决更多的问题。本实用新型的结构设计上还充分考虑使用环境，做到防尘防水，能在环境比较恶劣的户外长期稳定的工作，这极大的提高和方便了人们的工作。

附图说明

图1本实用新型所述无线网络集中器模块原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行具体描述。如图1是本实用新型所述无线网络集中器模块原理框图，本实用新型所述的无线网络集中器在结构上包括电源模块和与中央处理器模块分别连接的3个Zigbee模块、储存器模块、复位模块和GPRS模块，中央处理器模块上设置有以太网口、串口及调试口。上述中央处理器模块上设置的以太网口是RJ45标准接口，串口是RS232标准接口，并且3个Zigbee模块连接3根Zigbee天线，GPRS模块连接GPRS天线，以提高数据接收的准确性。电源模块的输出提供整个电路板所需的1.8V、3.3V和4.2V电源，电源模块的输入口可以直接与220V交流电连接。

本实用新型工作时，通过Zigbee无线网络采集电能表、传感器、智能仪表等的数据，并进行处理储存，同时将数据传送到主站计算机，并接收主站计算机的命令。本实用新型与主站计算机的通信可以通过两种方式：即，通过Ethernet数据收发和GPRS远程数据收发。本实用新型与采集器的通信通过Zigbee网络无线短距离数据收发。此外，以太网接口除进行以太网通信外，还能在线调试、下载应用程序，进行设备参数、通信参数的设置、修改等功能；串口用于指令的修改及设备的升级之用。为便于在各种环境中使用，该集中器还做到防尘防水，可以采用壁挂式安装，在柜内也可以采用平放式安装。

上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无线网络集中器，包括电源模块和与中央处理器模块分别连接的3个Zigbee模块、储存器模块、复位模块和GPRS模块，其特征在于，中央处理器模块上还设置有以太网口、串口及调试口，电源模块提供整个电路板所需的1.8V、3.3V和4.2V电源。

2.根据权利要求1所述的网络集中器，其特征在于，中央处理器模块上设置的以太网口是RJ45标准接口，串口是RS232标准接口。

3.根据权利要求1所述的网络集中器，其特征在于，每个Zigbee模块连接Zigbee天线，GPRS模块连接GPRS天线。

4.根据权利要求1所述的网络集中器，其特征在于，该无线网络集中器可以采用壁挂式或平放式安装在工作环境中。

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