CN203911983U - 基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，包括传感发送装置和传感接收装置，所述传感发送装置和传感接收装置通过ISM频段的射频信号通信，所述传感发送装置内置数字基带芯片、第一微控制器芯片、第一开关滤波器、第一射频收发芯片、第一射频功放芯片以及第一传感器，所述传感接收装置内置第二微控制器、数字信号处理芯片、第二射频收发芯片、第二射频功放芯片、第二开关滤波器和第二传感器。实现低成本即可达到点对点监控的优点。

Description

基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，具体地，涉及一种基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，目前已经形成以Bluetooth以及WiFi为代表的短距离信息通信系统，和以GPRS/3G/4G为代表的网络型蜂窝通信系统。短距离通信系统的通信距离很短，只能适用于家庭及办公室几米至几十米范围内的通信；GPRS/3G/4G蜂窝分组网络虽然能覆盖很远距离，但必须以基站预先覆盖以及收费服务为前提。但对于物联网应用来说，基站预先覆盖是可遇不可求的，最关键的还在于电信运营商蜂窝收费服务成本高昂，不适合物联网应用的发展。因此，对于低成本的0～20公里之间的远距离信息传感通信而言，目前还没有什么好的方法。

随着物联网产业的兴起，针对20公里范围之内的远距离信息传感通信，有着巨大的市场需求。从目前的物联网传感通信应用要求来看，需要一种无需收费，且又能轻松实现远距离数字通信的传感通信技术。比如机动车（电动车、摩托车）防盗、农业/矿山/森林/河流等远距离环境监测等物联网应用而言，Bluetooth/Wifi/GPRS/3G/4G等技术都无法满足通信要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，实现低成本即可达到点对点监控的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，包括传感发送装置和传感接收装置，所述传感发送装置和传感接收装置通过ISM频段的射频信号通信，所述传感发送装置内置数字基带芯片、第一微控制器芯片、第一开关滤波器、第一射频收发芯片、第一射频功放芯片以及第一传感器，所述第一传感器通过I2C或UART接口与第一微控制器芯片连接，所述第一微控制器芯片与数字基带芯片连接，所述数字基带芯片与第一射频收发芯片连接，所述第一射频收发芯片的输出端与第一射频功放芯片的输入端连接，所述第一射频功放芯片的输出端与第一开关滤波器的输入端连接，所述第一开关滤波器的输出端与第一射频收发芯片的输入端连接；

所述传感接收装置内置第二微控制器、数字信号处理芯片、第二射频收发芯片、第二射频功放芯片、第二开关滤波器和第二传感器，所述第二传感器通过I2C或UART接口与第二微控制器芯片连接，所述第二微控制器芯片与数字信号处理芯片连接，所述数字信号处理芯片与第二射频收发芯片连接，所述第二射频收发芯片的输出端与第二射频功放芯片的输入端连接，所述第二射频功放芯片的输出端与第二开关滤波器的输入端连接，所述第二开关滤波器的输出端与第二射频收发芯片的输入端连接。

进一步的，所述第一传感器包括北斗\GPS双模模块、温度湿度传感模块、二氧化碳传感模块、光照传感模块和多参数水质传感模块。

进一步的，所述数字基带芯片采用DSP芯片。

进一步的，所述数字信号处理芯片采用DSP芯片，为SCT3258基带芯片。

进一步的，所述第二传感器包括北斗\GPS双模模块。

进一步的，所述第一微控制器和第二微控制器STM32F103芯片。

进一步的，所述第一射频收发芯片和第二射频收发芯片采用SCT3700射频收发芯片。

进一步的，所述第一射频功放芯片和第二射频功放芯片采用SCT3604射频功放芯片。

本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本实用新型的技术方案，提供一种基于ISM频段的射频信号进行通信的传感发送装置和传感接收装置，通过传感发送装置对监测目标进行监控，并通过射频信号传输给传感接收装置，因ISM频段的射频信号通信为公开通信频段，无需收费，从而实现了低成本即可达到点对点监控的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统原理框图；

图2为分布式物联网集群应用示意图；

图3至图8为本实用新型实施例所述的基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统的电子电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示， 一种基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，包括传感发送装置和传感接收装置，传感发送装置和传感接收装置通过ISM频段的射频信号通信，传感发送装置内置数字基带芯片、第一微控制器芯片、第一开关滤波器、第一射频收发芯片、第一射频功放芯片以及第一传感器，第一传感器通过I2C或UART接口与第一微控制器芯片连接，第一微控制器芯片与数字基带芯片连接，数字基带芯片与第一射频收发芯片连接，第一射频收发芯片的输出端与第一射频功放芯片的输入端连接，第一射频功放芯片的输出端与第一开关滤波器的输入端连接，第一开关滤波器的输出端与第一射频收发芯片的输入端连接；

传感接收装置内置第二微控制器、数字信号处理芯片、第二射频收发芯片、第二射频功放芯片、第二开关滤波器和第二传感器，第二传感器通过I2C或UART接口与第二微控制器芯片连接，第二微控制器芯片与数字信号处理芯片连接，数字信号处理芯片与第二射频收发芯片连接，第二射频收发芯片的输出端与第二射频功放芯片的输入端连接，第二射频功放芯片的输出端与第二开关滤波器的输入端连接，第二开关滤波器的输出端与第二射频收发芯片的输入端连接。

其中，第一传感器包括北斗\GPS双模模块、温度湿度传感模块、二氧化碳传感模块、光照传感模块和多参数水质传感模块。数字基带芯片采用DSP芯片。数字信号处理芯片采用DSP芯片，为SCT3258基带芯片。第二传感器包括北斗\GPS双模模块。第一微控制器和第二微控制器STM32F103芯片。第一射频收发芯片和第二射频收发芯片采用SCT3700射频收发芯片。第一射频功放芯片和第二射频功放芯片采用SCT3604射频功放芯片。

基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统电子电路图如图3至图8所示。

本实用新型的技术方案在城市高层建筑物遮挡的情况下，通信距离可以达到2公里；在乡村空旷区域，通信距离可以达到20公里，在点对点无遮挡的极端情况下，通信距离可以达到100公里左右。

传感发射装置集成(选配)卫星定位模块、温湿度传感模块、二氧化碳传感模块、瓦斯传感模块、多参数水质传感模块，通过I2C或UART接口接入远距离数传通信装置，经过基带调制、以ISM频段射频输出。传感接收装置集成卫星定位模块，并接受传感发射装置发送的传感信息，将信息解调并显示、报警。

传感发射装置与传感接收装置按照寻址方式通信，一对一的实施信息传输。

传感发射装置与传感接收装置都内置数字基带芯片，ISM射频收发芯片及ISM射频功放芯片。

本实用新型发明在电动车/摩托车防盗上的具体应用如下：传感发射装置集成北斗GPS卫星定位模块，以嵌入式的方式安装在电动车/摩托车的大架之内，由电动车/摩托车提供电源。该传感发射装置每隔一定时间（比如5秒）发射定位信息，传感接收装置同样集成北斗GPS卫星定位模块，由车辆主人随身携带，由车辆蓄电池供电。当传感接收装置收到传感发射装置的定位信息后，根据自身定位信息得到相对距离和方向，并显示在LED屏上。

应用情形1、当电动车/摩托车的电池被窃，传感发射装置因为断电而无法发射信息，传感接收装置无法接收车辆定位信息，立即报警。

应用情形2、当电动车/摩托车的被撬锁或者被抬走，传感发射装置每隔5秒发射的定位信息被传感接收装置所接收，实时显示车辆离开车主的距离和方位，车主可以轻松地跟踪并发现被盗车辆。

应用情形3、当车辆盗窃案发生时，该实用新型发明可以作为公安人员破获车辆盗窃案的强有力的技术手段。

本实用新型技术方案在农业物联网上的应用如下：传感发射装置集成温湿度传感器，采用外接电源，安装于温室大棚或者农田泵房，每隔1分钟（可通过配置键设置）采集温湿度数据，并寻址发射，传感接收装置接收信息。在这种应用中，一个传感接收装置可以接收几百个甚至上千个传感发射装置发送的温湿度信息，一个温湿度信息仅仅只需30毫秒的时间就能完成通信。

本实用新型技术方案在水污染监测方面的应用如下：传感发射装置集成多参数水质传感模块，该多参数水质传感器可以同时传感水温、水压、溶解氧、导电率、PH值、Orp氧化还原电位、盐度等参数。在该项应用中，传感发射装置与多参数水质传感模块通过较长的导线连接I2C或UART，发射装置在岸上，多参数水质传感模块置于水中。在设定的时间段内（比如1小时），传感发射装置将采集到的水质参数按照寻址方式发射出去，传感接收装置接收信息，并可通过UART与计算机连接，通过几百个或者上千个传感发射装置与传感接收装置的蜂窝连接，可以对20公里范围内的河道污染情况实施实时检测。

本实用新型技术方案在矿业生产方面的应用如下：传感发射装置集成瓦斯传感模块，该瓦斯传感器可以同时传感水温甲烷及一氧化碳。在该项应用中，传感发射装置安装在矿井的各个监测点上，在设定的时间段内（比如5秒钟），传感发射装置将采集到的瓦斯数据按照寻址方式发射出去，传感接收装置接收信息，并实施实时监控和报警。

本实用新型发明在家居安全方面的应用如下：传感发射装置集成二氧化碳传感模块，探测居民房屋之中的二氧化碳含量，在该项应用中，传感发射装置可以安装在房屋的卧室、厨房、客厅等墙角处，测量二氧化碳含量。在设定的时间段内（比如1分钟），传感发射装置将采集到的瓦斯数据按照寻址方式发射出去，传感接收装置接收各个探测点的二氧化碳含量信息，并实施实时监控和报警。

本实用新型的技术方案中传感发送装置与传感接收装置采用同样的无线数传模块,该模块具备数字信息接收、数字信息发送、数字信息中继传输功能（Relay）、传感器接口等控制功能。完成传感发送装置的功能是通过开启传感信息采集以及数字信息发送功能来达成；完成传感接收装置的功能是通过开启传感信息采集以及数字信息接收功能来达成；针对传输距离以外（根据环境不同）的应用，比如很深、很弯曲的煤矿坑道，可以通过数字信息中继传输功能达成应用要求。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，其特征在于，包括传感发送装置和传感接收装置，所述传感发送装置和传感接收装置通过ISM频段的射频信号通信，所述传感发送装置内置数字基带芯片、第一微控制器芯片、第一开关滤波器、第一射频收发芯片、第一射频功放芯片以及第一传感器，所述第一传感器通过I2C或UART接口与第一微控制器芯片连接，所述第一微控制器芯片与数字基带芯片连接，所述数字基带芯片与第一射频收发芯片连接，所述第一射频收发芯片的输出端与第一射频功放芯片的输入端连接，所述第一射频功放芯片的输出端与第一开关滤波器的输入端连接，所述第一开关滤波器的输出端与第一射频收发芯片的输入端连接；

所述传感接收装置内置第二微控制器、数字信号处理芯片、第二射频收发芯片、第二射频功放芯片、第二开关滤波器和第二传感器，所述第二传感器通过I2C或UART接口与第二微控制器芯片连接，所述第二微控制器芯片与数字信号处理芯片连接，所述数字信号处理芯片与第二射频收发芯片连接，所述第二射频收发芯片的输出端与第二射频功放芯片的输入端连接，所述第二射频功放芯片的输出端与第二开关滤波器的输入端连接，所述第二开关滤波器的输出端与第二射频收发芯片的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，其特征在于，所述第一传感器包括北斗\GPS双模模块、温度湿度传感模块、二氧化碳传感模块、光照传感模块和多参数水质传感模块。

3.根据权利要求1所述的基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，其特征在于，所述数字基带芯片采用DSP芯片。

4.根据权利要求2所述的基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，其特征在于，所述数字信号处理芯片采用DSP芯片，为SCT3258基带芯片。

5.根据权利要求1所述的基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，其特征在于，所述第二传感器包括北斗\GPS双模模块。

6.根据权利要求1、2或3所述的基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，其特征在于，所述第一微控制器和第二微控制器STM32F103芯片。

7.根据权利要求6所述的基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，其特征在于，所述第一射频收发芯片和第二射频收发芯片采用SCT3700射频收发芯片。

8.根据权利要求6所述的基于远距离无线数传技术的物联网传感通信系统，其特征在于，所述第一射频功放芯片和第二射频功放芯片采用SCT3604射频功放芯片。