CN210093225U - 智能无线直放站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能无线直放站，包括无线通讯模块、微控制单元主芯片和电源模块，无线通讯模块至少包括第一无线通讯模块组和第二无线通讯模块组，第一无线通讯模块组用于收发上行通讯信号，第二无线通讯模块组用于收发下行通讯信号，微控制单元主芯片处理无线通讯模块收发的信号，电源模块为无线通讯模块和微控制单元主芯片供电。本实用新型提供了一种智能无线直放站，通过两个无线通讯模块组可分别实现的接收或发送的功能，对上行通讯信号和下行通讯信号分别进行收发，并由微控制单元主芯片进行处理，可避免由于一个无线通讯模块同时接收和发送时存在的信号干扰的问题，确保通讯品质，从而扩展了通讯范围并提高了通讯的稳定性。

Description

智能无线直放站

技术领域

本实用新型涉及一种智能无线直放站。

背景技术

随着网络技术、传感器技术、射频识别技术和软件技术的进步，物理世界中的各种设备能够连接到信息技术基础设施，形成物联网。物联网是在互联网的基础上，将其用户端延伸到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。

在无线通讯技术领域，当通信双方信号太弱无法通讯，或者通信网络存在覆盖盲区时，通常的解决方案是加一个中继点来进行信号放大，扩大覆盖范围。因此，如何实现更高的通讯灵敏度以及更远的通信距离成为本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型为提高通讯的品质，提供一种智能无线直放站。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种智能无线直放站，包括无线通讯模块、微控制单元主芯片和电源模块，所述无线通讯模块至少包括第一无线通讯模块组和第二无线通讯模块组，所述第一无线通讯模块组用于收发上行通讯信号，所述第二无线通讯模块组用于收发下行通讯信号，所述微控制单元主芯片处理所述无线通讯模块收发的信号，所述电源模块为所述无线通讯模块和所述微控制单元主芯片供电。

根据本实施例的一个技术方案，所述第一无线通讯模块组包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块，所述第一无线通讯模块接收上行通讯信号，所述第二无线通讯模块发送上行通讯信号；所述第二无线通讯模块组包括第三无线通讯模块和第四无线通讯模块，所述第三无线通讯模块接收下行通讯信号，所述第四无线通讯模块发送下行通讯信号。

根据本实施例的一个技术方案，所述第一无线通讯模块组包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块组包括第三无线通讯模块和第四无线通讯模块，所述第一无线通讯模块和所述第三无线通讯模块为常用无线通讯模块，所述第二无线通讯模块和所述第四无线通讯模块为备用无线通讯模块，所述第一无线通讯模块或所述第二无线通讯模块收发上行通讯信号，所述第三无线通讯模块或所述第四无线通讯模块收发下行通讯信号。

根据本实施例的一个技术方案，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块用于连接网关，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块接收所述网关传递的控制命令到所述微控制单元主芯片，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块将所述微控制单元主芯片上的参数信息经所述网关传递出去。

根据本实施例的一个技术方案，所述第三无线通讯模块和所述第四无线通讯模块用于连接集中控制器，所述第三无线通讯模块将所述微控制单元主芯片接收到的控制命令传递给所述集中控制器，所述第四无线通讯模块将所述集中控制器接收到的参数信息传递给所述微控制单元主芯片。

根据本实施例的一个技术方案，所述无线通讯模块采用LoRa、ZigBee、wifi、lifi、NBIOT、WinSon、Sigfox、Z-ware、SUb-1GHz、433MHz、2.4GHz、ZETA、 Thread、NFC、UWB、蓝牙、4G、5G中的一种模块。

根据本实施例的一个技术方案，所述无线通讯模块采用LoRa模块。

根据本实施例的一个技术方案，所述电源模块包括POE供电单元、AC供电单元和自切换电路单元，所述POE供电单元为备用供电单元，所述AC供电单元为常用供电单元，所述POE供电单元和所述AC供电单元通过所述自切换电路单元切换供电线路，所述自切换电路通过所述微控制单元主芯片控制。

根据本实施例的一个技术方案，所述自切换电路单元包括继电器，所述继电器的常闭开关连接所述AC供电单元的电源输出端，所述继电器的常开触点连接所述POE供电单元，所述继电器通过所述微控制单元主芯片控制。

根据本实施例的一个技术方案，所述智能无线直放站还包括存储电路模块，所述存储电路模块具有SPI接口，通过所述SPI接口与所述微控制单元主芯片通讯。

根据本实施例的一个技术方案，所述智能无线直放站还包括LED指示电路模块，所述LED指示电路模块用于指示所述电源模块的工作状态和所述无线通讯模块的工作状态。

根据本实施例的一个技术方案，所述智能无线直放站还包括时钟模块，所述时钟模块连接所述微控制单元主芯片，所述时钟模块记录时间信息。

根据本实施例的一个技术方案，所述时钟模块连接备用电池，当系统掉电后所述时钟模块仍能继续记录时间信息。

本实用新型提供一种智能无线直放站，通过两个无线通讯模块组可分别实现的接收或发送的功能，对上行通讯信号和下行通讯信号分别进行收发，并由微控制单元主芯片进行处理，可避免由于一个无线通讯模块同时接收和发送时存在的信号干扰的问题，确保通讯品质，从而扩展了通讯范围并提高了通讯的稳定性。

进一步的，无线通讯模块可采用常用通讯单元和备用通讯单元，并实现自切换模式，当常用通讯单元出现故障时自动切换至备用无线通讯模块，确保智能无线直放站持续正常通讯。

更进一步的，使电源模块具有AC供电单元和POE供电单元，前者可作为常用供电单元，后者可作为备用供电单元，当常用供电单元出现供电故障时，可自动切换到备用供电单元，确保智能无线直放站持续正常工作。

附图说明

图1为实施例的智能无线直放站的模块结构示意图；

图2为实施例的无线通讯模块的电路原理图；

图3为实施例的AC供电单元的电路原理图；

图4为实施例的POE供电单元的电路原理图；

图5为实施例的自切换电路单元的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述：

实施例一

如图1所示，本实施提供了一种智能无线直放站，包括无线通讯模块、存储电路模块、LED指示电路模块、微控制单元(MCU，Micro Controller Unit) 主芯片、时钟电路模块、电源模块。

其中，所述无线通讯模块至少包括第一无线通讯模块组和第二无线通讯模块组，所述第一无线通讯模块组用于收发上行通讯信号，所述第二无线通讯模块组用于收发下行通讯信号。

进一步的，所述第一无线通讯模块组包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块组包括第三无线通讯模块和第四无线通讯模块，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块用于收发上行通讯信号，上行通讯信号为无线通讯模块与上游设备之间的通讯信号，所述第三无线通讯模块和所述第四无线通讯模块用于收发下行通讯信号，下行通讯信号为无线通讯模块与终端设备之间的通信信号，不同的无线通讯模块可作为单独的接收或发送的功能，无线通讯模块还可包括信号接收天线和信号发射天线进行交互通讯。

在本实施例中，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块用于连接网关，例如在工业灯联网系统中的网关，进行交互通讯。所述第一无线通讯模块接收上行通信信号，即所述第一无线通讯模块接收来自工业灯联网系统下发至网关的控制命令并传递给微控制单元主芯片；所述第二无线通讯模块发送上行通讯信号，即通过第二无线通讯模块发送参数信息到网关，例如发送来自工业灯联网系统的集中控制器上的照明参数。微控制单元主芯片又称为单片微型计算机或单片机，将多个功能整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合作不同组合控制。

在本实施例中，所述第三无线通讯模块和所述第四无线通讯模块用于连接集中控制器，例如在工业灯联网系统中的集中控制器，进行交互通讯。所述第三无线通讯模块接收上行通讯信号并传递给微控制单元主芯片，例如接收来自工业灯联网系统中的集中控制器上的照明参数；所述第四无线通讯模块发送下行通讯信号，例如发送来自工业灯联网系统下发至向控制单元主芯片的控制命令至集中控制器。

由于无线通讯模块中的四个通讯模块单独实现其接收和发送的功能，避免由于一个通讯模块同时进行接收与发送时存在的信号干扰问题，提高通讯的品质。所述智能无线直放站还包括烧录接口，烧录接口连接微控制单元主芯片，方便后续维修调试，能够重新烧录程度。

微控制单元主芯片又称为单片微型计算机或单片机，将多个功能整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合作不同组合控制，可与各模块进行交互通讯连接，常用的微控制单元主芯片包括STM32、ARM7TDMI 或ARM9TDMI，本实施例中各器件或模块之间的连接方式均包括现有技术中的电连接方式，本领域技术人员根据相应的输入端、输出端或相对应的接口进行电连接，本实用新型的方案可实现在不同通讯环境下的要求，提高了通讯的品质。

在本实施例中，所述无线通讯模块采用LoRa、ZigBee、wifi、lifi、NBIOT、 WinSon、Sigfox、Z-ware、SUb-1GHz、433MHz、2.4GHz、ZETA、Thread、NFC、 UWB、蓝牙、4G、5G中的一种模块。优选的，所述无线通讯模块采用LoRa模块，LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准。无线通讯模块使各类终端设备具备联网信息传输能力，是各类智能终端得以接入物联网的信息入口，其是连接物联网感知层和网络层的关键环节，所有物联网感知层终端产生的设备数据需要通过无线通讯模块汇聚至网络层，进而可通过云端管理平台对设备进行远程管控，同时经过数据分析有效对各类应用场景进行管理效率提升，无线通讯模块与物联网终端存在对应关系，属于底层硬件环节。

如图2所示为无线通讯模块的电路原理图，包括DCDC电源芯片，电容C91、电容C7－C14、电感L1、磁珠L14、TVS管D1、TVS管D3、发光二极管D4、电阻R3，DCDC电源芯片具有输入引脚VIN、接地引脚GND，启动引脚RUN、反馈输入引脚Vref、输出引脚SW。

DCDC电源芯片的接地引脚GND分成两路，第一支路经电容C91电连接至 DCDC电源芯片的输入引脚VIN，第二支路经电容TVS管D3、磁珠L14、电感 L1电连接至DCDC电源芯片的输出引脚SW，TVS管D1、电容C7以及电容 C8皆同电容C91分别并联在第一支路上，电容C9－电容C14分别并联在电感 L1和磁珠L14之间的第二支路上，发光二极管D4与电阻R3串联后并联在电感 L1和磁珠L14之间的第二支路上，DCDC电源芯片的反馈输入引脚Vref电连接在电感L1和磁珠L14之间的第二支路上。

第一无线通讯模块、第二无线通讯模块、第三无线通讯模块和第四无线通讯模块可采用相同的电路原理图，所包含的元器件皆可相同，连接关系也可相同。优选的，TVS管D1的型号可采用PTVSHC3D12VU，TVS管D3的型号可采用SID12A05L01，DCDC电源芯片的型号可采用SGM6013。

无线通讯模块可通过TTL串口与微控制单元主芯片连接，可以实现指令或数据的透明传输。无线通讯模块的工作电压可为3.3V，且都可采用低功耗设计、支持休眠和唤醒模式。

在本实施例中，所述电源模块包括POE供电单元、AC供电单元和自切换电路单元，所述POE供电单元为备用供电单元，所述AC供电单元为常用供电单元，所述POE供电单元和所述AC供电单元通过所述自切换电路单元切换供电线路，所述自切换电路通过所述微控制单元主芯片控制。

如图3所示，具体的，AC供电单元包括接线端子P2，接线端子P2的第1 管脚与保险丝F1的一端相连，接线端子P2的第2管脚与压敏电阻R32的一端、压敏电阻R33的一端、电容C44的一端、电容C43的一端、电阻R35的一端以及共模电感L8的输入端管脚2相连；保险丝F1的另一端与压敏电阻R32的另一端、压敏电阻R29的一端、电容C37的一端、电容C43的另一端、电阻R28 的一端以及电感L6的一端相连；压敏电阻R29的另一端与放电管R34的一端、压敏电阻R33的另一端相连，电容C37的另一端与电容C44的另一端、接线端子P2的第3管脚相连，电阻R28的另一端与电阻R31的一端相连，电阻R31 的另一端与电阻R35的另一端相连，电感L6的另一端与共模电感L8的输入端管脚1相连，共模电感的输出端管脚3与电容C53的一端、ACDC电源模块的管脚1相连，共模电感L8的输出端管脚4与电容C38的一端、压敏电阻RT1 的一端相连，电容C38的另一端与电容C53的另一端、接线端子P2的第3管脚相连，压敏电阻RT1的另一端与ACDC电源模块的管脚2相连，电容C39、电容C40、电容C41、电容C42以及TVS管D9分别并联在DC电源模块的管脚3 和管脚4之间，ACDC电源模块的管脚4和TVS管D9的一端分别接地，ACDC 电源模块的管脚3处设有电源输出端V12_1，电容C42与TVS管D9之间的电路上设有检测点TP7。

如图4所示，具体地，POE供电单元包括公共电感F2，公共电感F2的第3 管脚与电容C93的一端、二极管D33的一端相连，二极管D33的另一端与电容 C97的一端、TVS管D34的一端、电感L18的管脚2相连，电感L18的管脚1 与压敏电阻RT2的一端相连，压敏电阻RT2的另一端与压敏电阻RT3的一端、放电管Q10的管脚1相连，Q10的管脚2接地，压敏电阻RT3的另一端与电感 L19的管脚1相连，电感L19的管脚2与TVS管D36的一端、电容C97的另一端、TVS管D37的一端相连，TVS管D37的另一端与电容C98的一端、公共电感F2的第1管脚相连，电容C93的另一端与电容C98的另一端相连后接地， TVS管D34的另一端与TVS管D36的另一端相连后接地，公共电感F2的第4 管脚与电容C92的一端、电容C95的一端以及DCDC电源模块U16的第2管脚相连，公共电感F2的第2管脚与电容C99的一端、电容C95的另一端以及DCDC 电源模块U16的第1管脚相连，电容C92的另一端与电容C99的另一端相连后接地，电容C94、电容C96以及TVS管D35分别并联在DCDC电源模块的第3 管脚和第5管脚之间的电路上，电容C96的一端接地，电容C96和TVS管D35 之间的电路上还设有电源输出端V12_2。

在本实施例中，所述自切换电路单元包括继电器，所述继电器的常闭开关连接所述AC供电单元的电源输出端，所述继电器的常开触点连接所述POE供电单元，所述继电器通过所述微控制单元主芯片控制，如图5所示，具体的，自切换电路单元包括一继电器K2，继电器K2的常闭开关连接AC供电单元的电源输出端V12_1，继电器的常开触点连接POE供电单元的电源输出端V12_2。

当微控制单元主芯片检测到AC供电单元出现故障时，可控制继电器开关由常闭触点切换至常开触点，POE供电单元接通，确保整个无线直线站正常工作。 AC供电单元的工作电压使用85－265V宽电源范围，适用于各个地区和国家使用，适用范围广，便于市场推广。AC供电单元作为常用供电单元，POE供电单元作为备用供电单元，当常用供电单元出现故障时，自动切换到备用供电单元，确保智能无线直放站的正常工作。

在本实施例中，所述智能无线直放站还包括存储电路模块，所述存储电路模块具有SPI接口，通过所述SPI接口与所述微控制单元主芯片通讯，存储电路模块可用于工业灯联网系统的备用存储单元，例如可采用电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，掉电后数据也不会丢失。

所述智能无线直放站还包括时钟模块，所述时钟模块连接所述微控制单元主芯片，所述时钟模块记录时间信息，可为所有系统提供精准的秒、分、小时、月、年时间信息。进一步的，所述时钟模块连接备用电池，当正常供电出现故障后时钟模块仍能继续工作记录时间信息。

为了发解工作状态，所述智能无线直放站还包括LED指示电路模块，所述 LED指示电路模块用于指示所述电源模块的工作状态和无线通讯模块的工作状态，可采用亮灯、闪烁以及不同颜色的LED指示灯来对各器件进行指示，从而直观的了解它们的工作状态。

实施例二

在本实施例中，所述第一无线通讯模块和所述第三无线通讯模块为常用无线通讯模块，所述第二无线通讯模块和所述第四无线通讯模块为备用无线通讯模块，所述第一无线通讯模块或所述第二无线通讯模块收发上行通讯信号，所述第三无线通讯模块或所述第六无线通讯模块收发下行通讯信号，当微控制单元主芯片检测到常用无线通讯模块出现故障时，微控制单元主芯片控制直接切换至备用通讯模块。

在具体的实施方式中，可通过所述第一无线通讯模块或所述第二无线通讯模块与工业灯联网系统的网关进行交互通讯，收发上行通讯信号，一方面可通过第一无线通讯模块或第二无线通讯模块接收来自工业灯联网系统下发至网关的控制命令并传递给微控制单元主芯片，另一方面可通过第一无线通讯模块或第二无线通讯模块发送来自工业灯联网系统的集中控制器上的照明参数至网关；可通过第三无线通讯模块或第四无线通讯模块与工业灯联网系统的集中控制器进行交互通讯，收发下行通讯信号，一方面通过第三无线通讯模块或第四无线通讯模块接收自工业灯联网系统集中控制器上的照明参数并传递给微控制单元主芯片，另一方面可通过第三无线通讯模块或第四无线通讯模块发送来自工业灯联网系统下发至微控制单元主芯片的控制命令至集中控制器。

工业灯联网随着通讯技术的进步应运而生，工业灯联网可指使用通信组网技术将港口或码头所有具有通信功能的灯具连接组网，组成港口或码头工业灯联网。工业灯联网对控制范围内的每一套智能灯具进行开关、调光、定位控制，并对每一套灯具的运行状况进行监控。

现有工业灯联网系统在实际开发过程中遇到的问题是：如果照明终端安装位置过远、信号质量不理想或存在通讯盲区时，则会出现用于监控照明终端的集中控制器与工业灯联网系统网关之间不能通信或者通信成功率不高，通过上述实施方式可提高通讯的品量并可保护通讯的质量。

在实施例一的方案中，将四个无线通讯模块分别单独用于接收和发送，所述第一无线通讯模块接收上行通讯信号，所述第二无线通讯模块发送上行通讯信号，所述第三无线通讯模块接收下行通讯信号，所述第四无线通讯模块发送下行通讯信号，从而防止一个无线通讯模块在同时进行接收和发送时存在信号干扰的问题，确保通讯品质；在实施例二的方案中，将四个无线通讯模块分成两组，分别作为常用无线通讯模块和备用无线通讯模块，当常用无线通讯模块出现故障时可切换至备用无线通讯模块，从而确保智能无线直放站持续正常通讯。

上述实施例中各器件或模块之间的连接方式均包括现有技术中的电连接方式，本领域技术人员根据相应的输入端、输出端或相对应的接口进行电连接，本实用新型的方案通过上述不同的实施方式可满足在不同通讯环境下的要求，提高了通讯的品质。

本实用新型提供一种智能无线直放站，通过两个无线通讯模块组可分别实现的接收或发送的功能，对上行通讯信号和下行通讯信号分别进行收发，并由微控制单元主芯片进行处理，可避免由于一个无线通讯模块同时接收和发送时存在的信号干扰的问题，确保通讯品质，从而扩展了通讯范围并提高了通讯的稳定性。

本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。

Claims (13)

1.一种智能无线直放站，其特征在于，所述智能无线直放站包括：

无线通讯模块，所述无线通讯模块至少包括第一无线通讯模块组和第二无线通讯模块组，所述第一无线通讯模块组用于收发上行通讯信号，所述第二无线通讯模块组用于收发下行通讯信号；

微控制单元主芯片，所述微控制单元主芯片处理所述无线通讯模块收发的信号；

电源模块，所述电源模块为所述无线通讯模块和所述微控制单元主芯片供电。

2.根据权利要求1所述的智能无线直放站，其特征在于，所述第一无线通讯模块组包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块，所述第一无线通讯模块接收上行通讯信号，所述第二无线通讯模块发送上行通讯信号；所述第二无线通讯模块组包括第三无线通讯模块和第四无线通讯模块，所述第三无线通讯模块接收下行通讯信号，所述第四无线通讯模块发送下行通讯信号。

3.根据权利要求1所述的智能无线直放站，其特征在于，所述第一无线通讯模块组包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块组包括第三无线通讯模块和第四无线通讯模块，所述第一无线通讯模块和所述第三无线通讯模块为常用无线通讯模块，所述第二无线通讯模块和所述第四无线通讯模块为备用无线通讯模块，所述第一无线通讯模块或所述第二无线通讯模块收发上行通讯信号，所述第三无线通讯模块或所述第四无线通讯模块收发下行通讯信号。

4.根据权利要求2或3所述的智能无线直放站，其特征在于，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块用于连接网关，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块接收所述网关传递的控制命令到所述微控制单元主芯片，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块将所述微控制单元主芯片上的参数信息经所述网关传递出去。

5.根据权利要求2或3所述的智能无线直放站，其特征在于，所述第三无线通讯模块和所述第四无线通讯模块用于连接集中控制器，所述第三无线通讯模块将所述微控制单元主芯片接收到的控制命令传递给所述集中控制器，所述第四无线通讯模块将所述集中控制器接收到的参数信息传递给所述微控制单元主芯片。

6.根据权利要求1所述的智能无线直放站，其特征在于，所述无线通讯模块采用LoRa、ZigBee、wifi、lifi、NBIOT、WinSon、Sigfox、Z-ware、SUb-1GHz、433MHz、2.4GHz、ZETA、Thread、NFC、UWB、蓝牙、4G、5G中的一种模块。

7.根据权利要求6所述的智能无线直放站，其特征在于，所述无线通讯模块采用LoRa模块。

8.根据权利要求1所述的智能无线直放站，其特征在于，所述电源模块包括POE供电单元、AC供电单元和自切换电路单元，所述POE供电单元为备用供电单元，所述AC供电单元为常用供电单元，所述POE供电单元和所述AC供电单元通过所述自切换电路单元切换供电线路，所述自切换电路通过所述微控制单元主芯片控制。

9.根据权利要求8所述的智能无线直放站，其特征在于，所述自切换电路单元包括继电器，所述继电器的常闭开关连接所述AC供电单元的电源输出端，所述继电器的常开触点连接所述POE供电单元，所述继电器通过所述微控制单元主芯片控制。

10.根据权利要求1所述的智能无线直放站，其特征在于，所述智能无线直放站还包括存储电路模块，所述存储电路模块具有SPI接口，通过所述SPI接口与所述微控制单元主芯片通讯。

11.根据权利要求1所述的智能无线直放站，其特征在于，所述智能无线直放站还包括LED指示电路模块，所述LED指示电路模块用于指示所述电源模块的工作状态和所述无线通讯模块的工作状态。

12.根据权利要求1所述的智能无线直放站，其特征在于，所述智能无线直放站还包括时钟模块，所述时钟模块连接所述微控制单元主芯片，所述时钟模块记录时间信息。

13.根据权利要求12所述的智能无线直放站，其特征在于，所述时钟模块连接备用电池，当系统掉电后所述时钟模块仍能继续记录时间信息。

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