CN206332857U - 一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置。本实用新型的双无线通讯装置包括ZigBee模块，S3C2440处理器模块，LCD模块，电源模块，USB通讯模块，串口通信模块，SD卡模块，3G通讯模块。S3C2440处理器模块中移植了嵌入式Linux系统。3G通讯模块通过USB接口与S3C2440处理器模块连接。将ZigBee模块与S3C2440处理器模块集成在同一个控制底板上，共用一套供电电路。该装置采用短距离传输的ZigBee和长距离传输的3G结合的双无线通讯方式可以在保证数据传输长度、速率、准确性的同时避免在复杂现场环境下进行布线，可广泛应用于光伏发电远程监控系统、风力发电远程监控系统等，节约了远程监控系统的建设成本。

Description

一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置

技术领域

本实用新型属于无线传感网领域，具体是一种应用于远程监控系统通讯的ZigBee和3G的双无线智能嵌入式通讯装置。

背景技术

目前，一些电站如太阳能光伏电站、风力发电站等主要建设在一些偏远、落后的地区，现场的地理环境复杂、公共设施落后不适宜工作人员长期的现场职守，所以这些电站大多是在无人职守的情况下运行的，此外，在同一地区，各个分布式的电站之间的距离较远，要实现各个分散电站的集中管理与监控，就迫切的需要实现对电站的远程数据监控。

现有的对电站的监控系统一般采用有线的形式或者单一的无线形式，目前基于ZigBee和Web方式的电站监控系统，通过设计可视化界面，解决了独立电站的数据监控问题。但是大规模的电站系统通常由区域分散的多个分布式电站组成，每个分散的电站都是都需要布置1到2台逆变器、以及多个交流表、直流表等电力设备，整个电场多达数十至上百个分散开的方阵，传输数据量大、传输距离远，适用于短距离传输的ZigBee显然无法满足系统的通信要求。针对该问题，电站采用ZigBee技术和通用分组无线服务技术GPRS融合的双无线通信监控系统。但是GPRS的带宽相对较小，传输速率较低、数据易丢包、可延展性不够，当面对大规模分散的光伏电站时，GPRS显然无法满足日益增长的监测数据传输通信要求。

ZigBee技术是一种短距离的无线通信技术，具有功耗低、复杂度低、成本低等特点，适用于传输距离短、传输速率要求不高的各种电子设备的通讯中，被广泛应用于工控、民用领域。3G网络是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术，以其通讯速率快、传输的数据量大、信号稳定等特点被广泛应用到远距离的通信系统中。因此本实用新型提出一种基于ZigBee和3G的双无线智能嵌入式通讯装置，用以解决光伏电站及风力发电站等的远程监控系统的通讯问题。

发明内容

为解决类似光伏发电站、风力发电站等一些现场环境复杂、布线繁琐、后期维护困难的分布式电站远程监控系统传输距离较远的问题，本实用新型提供了一种传输距离远、通讯稳定、维护方便、成本低廉的基于ZigBee和3G的双无线智能嵌入式通讯装置，该装置通过zigbee网络采集电站运行的重要电力设备的数据存储到SD卡中；通过嵌入式数据库对数据进行有效的管理；通过3G无线模块将数据发送到远端服务器中。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

1.一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的特征包括：其组成包括ZigBee模块，S3C2440处理器模块，LCD模块，电源模块，USB通讯模块，串口通信模块，SD卡模块，3G通讯模块；其中ZigBee模块用以接收其他ZigBee终端发送的数据，3G通讯模块通过无线电的方式将整个通讯装置接入Internet中,实现与远端的服务器的通讯，该通讯装置可以作为本地服务器使用，用户既可以通过以太网访问服务器得到所监测对象的数据，也可以直接通过该通讯装置查看现场的数据；

2.一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置其特征是所述的ZigBee模块和S3C2440处理器模块使用同一电源模块供电，因此可以直连两模块的通信引脚完成ZigBee模块和S3C2440模块的通讯，避免了分别设计ZigBee模块串口电路和S3C2440处理器模块的串口电路的繁琐，节约了硬件成本，提高了通讯的稳定性；

3.一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置其特征是所述的SD卡模块采用金士顿16G的SDHC存储卡,可以有效的扩大该通讯装置的存储空间，将无线通讯的数据存储到SD卡中，通过在S3C2440处理器模块中安装嵌入式的数据库，起到对这些数据的管理、存储的作用；

4.一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置其特征是所述的S3C2440处理器模块通过USB接口与3G通讯模块相连，通过采用这种直插直拔的USB接口连接S3C2440处理器模块和3G无线模块，方便产品的升级与维护；

5.一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置其特征是所述的LCD模块是在S3C2440处理器模块的基础上增加了LCD触摸屏,提供了人机交互的界面，用户通过LCD触摸屏可以有效的对该双无线智能嵌入式通讯装置进行操作管理。

本实用新型的优点：

1.采用ZigBee和3G结合的双无线通信方式，利用短距离通信的ZigBee网络采集一个电站中短距离电力设备的数据，然后再利用长距离通信的3G网络传输各个分散开电站的电力设备的数据。在保证通信距离和通信质量的同时，大大减少了建设成本。

2.将ZigBee模块和S3C2440处理器模块集成在一起，通过一个电源模块供电可以很好的解决两个模块之间的通讯问题，避免了将两个模块分别制作各自串口通讯模块完成通讯，保证了数据通讯的准确性，降低了硬件成本。

3.在S3C2440处理器模块中移植Linux系统并配置LCD触摸屏可以很好的完成该装置作为本地服务器的功能，方便用户在现场实时的查看数据，便于后期的维护。

附图说明

图1为双无线通讯装置的硬件框图

图2为双无线通讯装置的电源模块原理图

图3为双无线通讯装置的ZigBee模块IO引脚图

图4为双无线通讯装置的ZigBee模块DEBUG电路图

图5为双无线通讯装置的S3C2440处理器模块IO引脚图

图6为双无线通讯装置的串口电路图

图7为双无线通讯装置的SD卡接口电路图

图8为双无线通讯装置的LCD触摸屏接口电路图

图9为双无线通讯装置的USB接口电路图

图10为双无线通讯装置的工作流程图

具体实施方式

为详尽说明本实用新型的内容、以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

图1为本实用新型所述一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的硬件结构图。如图1所示，S3C2440处理器模块是是该装置的控制核心，ZigBee模块通过射频接口连接天线；通过JATG接口可以将应用程序烧写到ZigBee模块中。S3C2440处理器模块外接LCD接口、SD存储卡、USB接口等外围电路。LCD接口用来外接触摸屏，SD存储卡用来存储数据，USB接口用以连接3G模块和S3C2440处理器模块。S3C2440处理器模块和ZigBee模块共用一套电源模块。通过将S3C2440的RX引脚与ZigBee模块的TX引脚直连；S3C2440的TX引脚与ZigBee模块的RX引脚直连实现两个模块的通讯。

图2为一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的电源模块原理图。如图2所示，该装置采用5V供电，电源开关S1控制电路通断，在干路上增加2A的保险丝FU1用以保护电路，经过可带载1.5A的低压差线性稳压源AS2815AR-3.3IC芯片稳压，可为该装置提供所需的3.3V电源。LED1为电源指示灯。

图3为一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的ZigBee模块IO引脚图。如图3所示，通过插座P1、P2将ZigBee模块的IO引脚引入到该通讯装置的底板电路上，其中P02、P03作为ZigBee模块的通讯引脚，P17、P21、P22用于连接DEBUG电路。

图4为一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的ZigBee模块DEBUG电路图。如图4所示，1脚接地，2脚和9脚接3.3V电压，3、4、10引脚分别接图3中CC2530芯片的P22、P21、P17引脚。DEBUG模块的作用主要是给ZigBee模块烧写程序，方便整个装置的调试与维护。

图5为一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的S3C2440模块IO引脚图，通过插座P3将S3C2440处理器模块的IO引脚引入到该通讯装置的底板电路上，其中RXD0～RXD2、TXD0～TXD2引入图6的串口电路；SDDATA0～SDDATA3及SDCLK、SDCMD、WP_SD等引入图7的SD卡接口电路；VD0～VD23、TSXM1、TSYM1、TSXP1、TSYP1等引脚引入图8的LCD触摸屏接口电路中；DN0、DP0引入图9的USB接口电路。

图6为一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的串口电路图，S3C2440处理器模块有3个UART接口，其中将UART0接口通过SP3232芯片做成串口COM1用以与PC机等通讯，方便对S3C2440处理器的系统移植和程序烧写。将UART1、UART2做成扩展电路UART,通过跳线帽可以有选择的将图3中CC2530芯片的通讯引脚P02和P03与TXD1、RXD1或者TXD2、RXD2连接，引脚P02和P03只能同时接到一个UART接口上，这样即可实现S3C2440处理器模块和ZigBee模块的通讯。

图7为一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的SD卡接口电路图，通过在通讯装置上安装SD卡的卡槽，采用大容量的金士顿16G的SDHC型的SD卡用来扩展该通讯装置的存储空间，在SD卡中移植嵌入式数据库，通过在嵌入式Linux系统中挂载SD卡，即可实现将现场采集的数据保存到SD卡的数据库中，达到数据的存储与管理的效果。

图8为一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的LCD触摸屏接口电路图，通过该通讯装置的LCD接口，外接4.3寸的LCD触摸屏，通过在Linux系统中安装LCD触摸屏的驱动，即可实现LCD触摸屏对Linux系统的操作，继而实现对整个通讯装置的操作管理。

图9为一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的USB接口电路图，该通讯装置的USB接口电路为USB_HOST类型，用以外接华为的EM770W模块，通过拨号将整个双无线通讯装置接入Internet中，可以实现与远端服务器的通讯。

图10为本实用新型所述一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置工作流程图。设计步骤包括：步骤S1的通讯装置启动Linux操作系统的内核；步骤S2的Linux内核启动后开始初始化各应用程序；步骤S3在Linux操作系统下打开串口的设备文件；步骤S4在Linux操作系统中配置串口通讯的参数如端口号、波特率等；步骤S5将配置好的串口设备文件添加到Linux操作系统的文件描述符集中；步骤S6中系统调用Select监听串口；步骤S7判断串口的设备文件发送是否有变化，若是则表示有数据发送过来，执行下一步，若否则返回到步骤S6；步骤S8将通过ZigBee模块发送来的现场数据保存到SD存储卡中，然后返回到步骤S6；步骤S9调用3G模块将通过ZigBee模块发送来的现场数据发送到远端的数据库服务器中，并返回到步骤S6。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (1)

1.一种应用于远程监控系统的双无线通讯装置的特征包括：其组成包括ZigBee模块，S3C2440处理器模块，LCD模块，电源模块，USB通讯模块，串口通信模块，SD卡模块，3G通讯模块；其中ZigBee模块用以接收其他ZigBee终端发送的数据，3G通讯模块通过无线电的方式将整个通讯装置接入Internet中,实现与远端的服务器的通讯，该通讯装置可以作为本地服务器使用，用户既可以通过以太网访问服务器得到所监测对象的数据，也可以直接通过该通讯装置查看现场的数据；所述的ZigBee模块和S3C2440处理器模块使用同一电源模块供电，因此可以直连两模块的通信引脚完成ZigBee模块和S3C2440模块的通讯，避免了分别设计ZigBee模块串口电路和S3C2440处理器模块的串口电路的繁琐，节约了硬件成本，提高了通讯的稳定性；所述的SD卡模块采用金士顿16G的SDHC存储卡,可以有效的扩大该通讯装置的存储空间，将无线通讯的数据存储到SD卡中，通过在S3C2440处理器模块中安装嵌入式的数据库，起到对这些数据的管理、存储的作用；所述的S3C2440处理器模块通过USB接口与3G通讯模块相连，通过采用这种直插直拔的USB接口连接S3C2440处理器模块和3G无线模块，方便产品的升级与维护；所述的LCD模块是在S3C2440处理器模块的基础上增加了LCD触摸屏,提供了人机交互的界面，用户通过LCD触摸屏可以有效的对该双无线智能嵌入式通讯装置进行操作管理。