CN206413032U - 通信节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种能够有效节省电能的通信节点和相应的网关设备。本实用新型提供的通信节点，与网关设备相通信，其特征在于，包括：通信模块，与网关设备通信相连；供电模块，为通信模块进行供电；电子开关管，具有基极、发射极和集电极，发射极与供电模块的输出端相连接，集电极与通信模块相连接；以及射频接收转换模块，与网关设备通讯相连，并与电子开关管的基极相连接，用于接收网关设备发送来的断电射频信号，并将该断电射频信号转换成相应的断电电平信号发送给基极，其中，在基极接收到断电电平信号的情况下，发射极与集电极之间不导通。

Description

通信节点

技术领域

本实用新型属于物联网领域，具体涉及一种通信节点。

背景技术

物联网作为新一代信息技术的重要组成部分，信息化时代的重要产物，已经被应用于智能家居、工厂智能监控等领域，为人们对各种智能设备进行远程监测、管理和控制提供了极大的便利。

物联网主要包含节点和网关设备两大部分。其中，节点与智能设备的采集控制器相连接，主要起到信息传递的作用；而网关设备一方面与所有的节点基于预定通信规则相通信，并对节点进行管理，另一方面则与远程监控设备实现通信。这样，当智能设备产生运行数据信息时，首先，经由采集控制器传输至相应的节点，然后，由节点将运行数据信息发送至网关设备，最后由网关设备将运行数据信息发送到外网中相应的远程监控设备；另外，当远程监控设备下发控制指令信息时，首先，由网关设备接收下发的控制指令信息，然后发送给各个节点，再由节点将控制指令信息转送给采集控制器，最后由采集控制器根据控制指令信息来控制智能设备执行相应的操作。

通常，在一个物联网中，都会设置有大量的采集控制器，相应的节点的数量就会非常多，如果所有的节点都一直通电，那么就会一直消耗电能，而这些节点中绝大部分实际上都只需要在一段时间内工 作，不需要全天工作，因此，一直通电就会造成电能浪费。

为了避免电能浪费，市面上出现了一种具有休眠功能的节点，该节点能够在不工作时从工作模式进入休眠模式，使得节点的各个部件进入低功率状态，从而减小电能消耗。

但是，由于在这种休眠模式下，节点的某些部件仍然在被供电，比如时钟和计时器仍在继续工作，所以整个节点的耗电量只是比工作状态时稍低一些，仍然不够省电。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够有效节省电能的通信节点。

本实用新型提供了一种通信节点，与网关设备相通信，其特征在于，包括：通信模块，与网关设备通信相连；供电模块，为通信模块进行供电；电子开关管，具有基极、发射极和集电极，发射极与供电模块的输出端相连接，集电极与通信模块相连接；以及射频接收转换模块，与网关设备通讯相连，并与电子开关管的基极相连接，用于接收网关设备发送来的断电射频信号，并将该断电射频信号转换成相应的断电电平信号发送给基极，其中，在基极接收到断电电平信号的情况下，发射极与集电极之间不导通。

在本实用新型提供的通信节点中，还可以具有这样的特征：射频接收转换模块还接收网关设备发送来的供电射频信号，并将该供电射频信号转换成相应的供电电平信号发送给基极，在基极接收到供电电 平信号的情况下，发射极与集电极之间被导通。

在本实用新型提供的通信节点中，还可以具有这样的特征：供电电平信号为高电平信号，断电电平信号为低电平信号。

在本实用新型提供的通信节点中，还可以具有这样的特征：电子开关管为三极管、MOSFET、继电器以及可控硅中的任意一种。

在本实用新型提供的通信节点中，还可以具有这样的特征：供电模块具有电压输入口和电压输出口，电压输入口与外接电源相连接，电压输出口与电子开关管的发射极相连接。

在本实用新型提供的通信节点中，还可以具有这样的特征：射频接收模块为125KHz的射频激励器。

在本实用新型提供的通信节点中，还可以具有这样的特征：通信模块包括：通信用芯片，与网关设备进行通信；以及时钟部，集成在通信用芯片上，并为通信用芯片提供时间信息。

实用新型的作用与效果

根据本实用新型所涉及的通信节点和网关设备，因为在通信节点中，射频接收转换模块能够接收网关设备发送来的断电射频信号，并将该断电射频信号转换成断电电平信号发送给基极，在基极接收到断电电平信号的情况下，发射极与集电极之间不导通，使得通信模块不被供电模块供电，而进入完全不耗电的非工作状态，因而，从根本上解决了非工作状态的耗电问题，达到了有效省电的目的。

附图说明

图1是本实用新型的实施例中物联网通信系统的结构示意图；和

图2是本实用新型的实施例中通信节点的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型的通信节点作具体阐述。

在本实施例中，以农业智能大棚的物联网通信系统为例进行详细说明。

图1是本实用新型的实施例中物联网通信系统的结构示意图。

如图1所示，物联网通信系统1000包括大棚200以及用于实现对该大棚200进行监控的物联网通信子系统100。

在本实施例中，大棚200整体作为一个智能设备，用于进行农业生产。为了使大棚200所形成的空间中的农作物或植物生长良好，在大棚200中安装有温度传感器210、光照传感器220、灌溉采集控制阀230以及空气质量传感器240。该四个传感器作为采集控制装置，分别用于实时采集大棚200所形成的内环境的温度信息、光照强度信息、阀门状态信息以及空气质量信息这些运行数据信息，并根据接收到的控制指令信号，执行相应的操作。

物联网通信子系统100用于实现对大棚200的各种运行数据信息 (即、温度信息、光照强度信息、阀门状态信息以及空气质量信息)进行远程监控。它包含四个通信节点10、一个网关设备20以及通过通信网络30与网关设备20相通信连接的外部通信装置40。

四个通信节点10与大棚200中的温度传感器210、光照传感器220、灌溉采集控制阀230以及空气质量传感器240这四个采集控制装置一一对应连接。每个通信节点10集成了符合WirelessHart协议标准的射频收发器和微处理器，开始工作后，四个通信节点10之间可自动组成蜂窝型网状网络结构(即、MESH自组网机制)，并且基于预先设定的通信规则与网关设备20之间进行通信。

由于四个通信节点10的结构和功能都完全相同，仅连接的采集控制装置不同，因此，以下以与灌溉采集控制阀230的一个通信节点10为例对其结构和功能进行详细说明，其余三个通信节点10则不再赘述。

图2是本实用新型的实施例中通信节点的结构示意图。

如图2所示，通信节点10包括通信模块101、供电模块102、电子开关管103以及射频接收转换模块104。

通信模块101包括通信用芯片101a和时钟部101b。通信用芯片101a，一方面与灌溉采集控制阀230相连，另一方面与网关设备20通讯相连，从而能够接收灌溉采集控制阀230发送来的运行数据信息，并转发给网关设备20，或者接收网关设备20发送来的控制指令信息，并转发给灌溉采集控制阀230。时钟部101b集成在通信用芯片101a上，为通信用芯片101a进行通信提供时间信息，它包含有图 中未显示的时钟电路和计时器。

供电模块102具有电压输入口102a和电压输出口102b。电压输入口102a与外部供电装置50相连接，电压输出口102b与通信模块101相连接。供电模块102用于将外部供电装置50提供的外部电压转换为通信节点10工作所需的额定工作电压，并将该额定工作电压经由电压输入口102a向通信模块101进行输入。在本实施例中，外部供电装置50为220V交流电源，额定工作电压为3.3V。

电子开关管103具有基极103a、发射极103b和集电极103c。基极103a与射频接收转换模块104相连，发射极103a与供电模块102相连接，集电极103c与通信模块相连接。本实施例中，电子开关管103为三极管，基极103a作为控制端可以控制发射极103b与集电极103c处于不导通状态或者导通状态，当发射极103b与集电极103c处于不导通状态时，供电模块102提供的电压无法提供给通信模块101，通信模块101断电而停止工作；当发射极103b与集电极103c处于导通状态时，通信模块101通电而开始工作。

射频接收转换模块104与基极103a相连接，能够接收网关设备20发送来的断电射频信号，并将该断电射频信号转换成相应的断电电平信号，输送给电子开关管103的基极103a，从而使发射极103b与集电极103c处于不导通状态；并且，射频接收转换模块104还能够接收网关设备20发送来的供电射频信号，并将该供电射频信号转换成相应的供电电平信号，发送给电子开关管103的基极103a，从而使发射极103b与集电极103c处于导通状态。本实施例中，射频接 收模块为125KHz的射频激励器，供电电平信号为高电平信号，断电电平信号为低电平信号。

网关设备20一方面与四个通信节点10相通信连接，另一方面与外部通信装置40相通信连接，从而实现大棚200与外部通信装置40之间的通信连接。例如，网关设备20接收通信节点10发来的运行数据信息后，进一步对接收到的运行数据信息进行协议转换处理，然后通过通信网络30将转换处理后的运行数据信息发送至外部通信装置40中。另外，网关设备20还用于通信节点10进行通断电管理，具体地说，网关设备20能够发送通电射频信号和断电射频信号给通信节点10，从而使得通信节点10进行通电或者断电操作。

通信网络30可以为2G网络、3G网络、4G网络以及WiFi网络。本实施例中，通信网络30为4G网络。

外部通信装置40一方面通过通信网络30接收网关设备20发送来的运行数据信息，从而对该运行数据信息进行存储、分析等处理操作；另一方面可以让用户基于当前的运行数据信息发送相应的控制指令信息给网关设备20，网关设备20基于预定通信规则将接收到的控制指令信息发送至相对应的通信节点10，通信节点10将该控制指令信息传输给相应的采集控制装置，使之执行与该控制指令信息相对应的操作。这里，外部通信装置40为PC机；控制指令信息的形式为电磁波信号。

具体地，以阀门状态信息为例，客户通过外部通信装置40发出控制指令信息(例如“完全打开阀门”、“打开一半阀门”、“关闭阀门” 等)，该控制指令信息经由通信网络30将其发送至网关设备20中，网关设备20基于预定通信规则将接收到的控制指令信息发送至与灌溉采集控制阀230相连接的通信节点10中，该通信节点10将该控制指令信息传输给灌溉采集控制阀230，该灌溉采集控制阀230的控制器基于接收到的控制指令信息执行相应的操作(即、打开阀门或关闭阀门)。

下面，就本实施例中的核心内容，网关设备20对通信节点10进行通断电管理的整个过程进行详细阐述。这里，仅以与灌溉采集控制阀230相连的通断电管理模块208为例进行说明。

在通信节点10已经处理完指定的通信任务，可以进入非工作状态的情况下：

首先，网关设备20生成断电射频信号，并发送给通信节点10；

然后，通信节点10中的射频接收转换模块104接收网关设备20发送来的断电射频信号，再将接收到的断电射频信号转换成相应的断电电平信号，接着将断电电平信号输送给电子开关管103的基极103a；

基极103a接收到断电电平信号，随之控制发射极103b与集电极103c处于不导通状态，使通信模块101断电而停止工作。

在通信节点10需要开始处理指定的通信任务，进入正常工作状态的情况下：

首先，网关设备20生成通电射频信号，并发送给通信节点10；

然后，通信节点10中的射频接收转换模块104接收网关设备20发送来的通电射频信号，再将接收到的通电射频信号转换成相应的供电 电平信号，接着将供电电平信号输送给电子开关管103的基极103a；基极103a接收到供电电平信号，随之控制发射极103b与集电极103c处于导通状态，使通信模块101通电而开始正常工作。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的通信节点和网关设备，因为在通信节点中，射频接收转换模块能够接收网关设备中的射频发射部发送来的断电射频信号，并将断电射频信号转换成断电电平信号发送给电子开关管的基极，从而使电子开关管的发射极与集电极处于不导通状态，让供电模块停止给通信模块供电，使得通信模块进入完全不耗电的非工作状态，实现了非工作状态完全不耗电的效果，因而，从根本上解决了非工作状态的耗电问题，达到了有效省电的目的。

上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。

在上述实施例中，通信节点内采用的电子开关管为三极管，本实用新型的通信节点中，电子开关管还可以为MOSFET、继电器以及可控硅等任意具有基极、发射极和集电极的开关管。

在上述实施例中，外部供电装置为220V直流电源，而在本实用新型的网关设备中，外部供电装置还可以为智能设备。

在上述实施例中，外部通信装置为PC机，而在本实用新型的网关设备中，外部通信装置还可以为移动通信装置，例如智能手机或平板电脑等。

Claims (7)

1.一种通信节点，与网关设备相通信，其特征在于，包括：

通信模块，与所述网关设备通信相连；

供电模块，为所述通信模块进行供电；

电子开关管，具有基极、发射极和集电极，所述发射极与所述供电模块的输出端相连接，所述集电极与所述通信模块相连接；以及

射频接收转换模块，与所述网关设备通讯相连，并与所述电子开关管的所述基极相连接，用于接收所述网关设备发送来的断电射频信号，并将该断电射频信号转换成相应的断电电平信号发送给所述基极，

其中，在所述基极接收到所述断电电平信号的情况下，所述发射极与所述集电极之间不导通。

2.根据权利要求1所述的通信节点，其特征在于：

其中，所述射频接收转换模块还接收所述网关设备发送来的供电射频信号，并将该供电射频信号转换成相应的供电电平信号发送给所述基极，

在所述基极接收到所述供电电平信号的情况下，所述发射极与所述集电极之间被导通。

3.根据权利要求2所述的通信节点，其特征在于：

其中，所述供电电平信号为高电平信号，所述断电电平信号为低电平信号。

4.根据权利要求1所述的通信节点，其特征在于：

其中，所述电子开关管为三极管、MOSFET、继电器以及可控硅中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的通信节点，其特征在于：

其中，所述射频接收转换模块为125KHz的射频激励器。

6.根据权利要求1所述的通信节点，其特征在于：

其中，所述供电模块具有电压输入口和电压输出口，

所述电压输入口与外接电源相连接，所述电压输出口与所述电子开关管的所述输入端相连接。

7.根据权利要求1所述的通信节点，其特征在于：

其中，所述通信模块包括：

通信用芯片，与所述网关设备进行通信；以及

时钟部，集成在所述通信用芯片上，并为所述通信用芯片提供时间信息。