专利名称：嵌入式无线网络测站监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种用于监测水文数据的监测装置。属于电子监测设备 设计的技术领域。
背景技术：
目前在水电站、水库中用于监测水电站进水口闸门、水库闸门的上下游和拦 污栅水位以及库区雨量及水位的水文监测节点主要是通过有线连接的方式将监 测数据传到测控中心或远程终端单元(RTU)。监测节点的供电也是通过有线方 式给予提供。由于水电站、水库环境的特点，有线监测节点的安装设置，通讯线 路的铺设很不方便，而且对于后期监测节点的增减和安装位置的调整和线路维护 均很困难，使得监测节点安装和维护成本较高。发明内容技术问题本实用新型的目的是在于针对上述存在的缺陷，提出一种通过无 线通信将数据传到测控中心或远程终端单元、采用电池供电的嵌入式无线网络监 测装置。技术方案其结构是由雨量水位传感器接口模块，嵌入式微处理器控制模 块，无线传送模块三部分组成，雨量接口电路、水位接口电路的输出端接嵌入式 微处理控制器电路的输入端，嵌入式微处理控制器电路的通讯控制端接无线收发 控制电路的通讯控制端，嵌入式微处理控制器的控制输出端接无线输入输出选择 器的控制端，无线收发控制电路的RF (射频)发送端接无线输出阻抗变换器的 输入端，无线输出阻抗变换器的输出端接无线输入输出选择器的第二输入端，无 线输入输出选择器的第三输入端接印制板天线、外置天线之一，无线输入输出选 择器的输出端接无线输入阻抗变换器的输入端，无线输入阻抗变换器的输出端接 无线收发控制电路的RF接收端，印制板天线、外置天线相互连通。雨量接口电路中的插座J2接外置雨量计，雨量接口电路的输出端即雨量接 口电路输出端A'接微处理控制器电路的输入口即雨量输入接口 A";水位接口 200720033290.5说明书第2/4页电路的插座J3接外置水位计，水位接口电路的的输出端即水位传感器接口输出端B'接嵌入式微处理控制器电路的输入端即水位输入接口B"。开关"S1"、 接口 "J1"接微处理器U1复位端"RESET"构成手动复位和调试接口，微处理器 Ul的管脚"SS1、 MISOl、 MOSIl、 SPSCK1"分别接无线控制器U2的"CE、 MISO、 M0SI、 SPICLK"脚构成数据通讯通道；嵌入式微处理器U1的管脚"IRQ、 PC2、 PC3"分别接无线控制器U2的"IRQ、 ATTN、 RxTxEN"构成控制通道，微处理器 Ul的管脚"PC4"接无线控制器U2的管脚"RST"构成无线控制器的复位电路； 微处理器U1的管脚"EXTAL"接无线控制器U2的管脚"CLK0"构成微处理器的 时钟信号；第一变压器Tl、第二电感器L2、第二电容C2构成输入阻抗匹配电路， 英输入接输入输出选择器U3，输入阻抗匹配电路的输出接无线控制器U2输入脚"RFIN+、 RFIN-";第二变压器T2、第三电感器L3构成输出阻抗匹配电路，其 输出接输入输出选择器U3;输入阻抗匹配电路的输入端接无线控制器U2输出脚"PA0+、 PA0-"，输入输出选择器U3的输入端接印制板天线Al或接外置天线 Pl。有益效果采用无线通讯方式和电池供电方式，初期，嵌入式无线网络监测 站(装置)节点的安装设置简单，后期嵌入式无线网络监测装置节点维护、监测 节点数量增减和监测节点的安装位置变更方便。监测节点成本低，结构简单可靠， 可工作于恶劣的气候环境条件。监测节点采用低功耗设计， 一次更换电池可工作6到24个月。监测节点构成的监测网的通讯协议是基于IEEE802. 15. 4标准和无 线控制网协议ZIGBEE设计的，具有自适应性和自修复性，节点接入和退出网络 自动完成，数据路由自动调整修复。网络采用可靠的应答通讯机制保证数据的可 靠传送和对通讯数据的传送采用安全和加密机制，防止数据受到干扰和窜改，确 保数据的完整性和可靠性。
图1是本实用新型的结构方块图。图2是雨量水位传感器接口电原理图。图3是嵌入式微处理器控制模块、无线传送模块的电原理图。以上的图中有雨量接口电路l，水位接口电路2，嵌入式微处理控制器电路3，无线收发控制电路4，无线输入阻抗变换器5，无线输出阻抗变换器6，无4线输入输出选择器7，印制板天线8，外置天线9，电池接口10;雨量接口电路输出端A'，雨量输入接口 A"，水位传感器接口输出端B'，水位输入接口B"。
具体实施方式
本实用新型的嵌入式无线网络监测装置由雨量水位传感器接口模块，嵌入式 微处理器控制模块，无线传送模块三部分组成，其中雨量接口电路1的输入端外接雨量传感器，雨量接口电路输出端A'接微处理控制器3雨量输入接口 A"; 水位传感器接口 2输入端外接水位传感器，水位传感器接口输出端B'接嵌入式 微处理控制器3的水位输入接口 B";嵌入式微处理控制器3的通讯控制端接无 线收发控制器4通讯控制端，无线收发控制器4的RF接收端接输入阻抗变换器 5输出端，输入阻抗变换器5的输入端接无线输入输出选择器7;无线收发控制 器4的RF发送端接无线输出阻抗变换器6输入端，无线输出阻抗变换器6输出 端接输入输出选择器7，输入输出选择器7的控制端接微处理控制器3的控制输 出端，输入输出选择器7的输入端接印制板天线8或外置天线9之一。对照图2，由雨量传感器接口模块和水位传感器接口模块组成，雨量接口电 路1的插座J2接外置雨量计，电容C19一C22，电阻R6、 R7构成滤波电路，电 阻R4、 R5形成上拉偏置，雨量电平变换信号经端口输出，水位电路2的插座J3 接外置水位计，电容C23—C34构成滤波电路，电阻RA1—RA3形成上拉偏置，水 位信号经端口输出，雨量公共端接微控器的输出口。对照附图3，嵌入式微处理控制器电路3中的微处理器为Ul (型号 MC9S08GT60CFB)的雨量输入接口 A"接雨量接口电路输出端A'，嵌入式微处 理控制器电路3的输入端B"接水位接口输出端B'，控制输出端接水位接口输 入端，接口 "S1、 Jl"接微处理器复位端RESET构成手动复位和调试接口，微 处理器U1的管脚"SS1、 MISOl、 MOSIl、 SPSCK1"分别接无线控制器U2 (型号 MC13192FC)的"CE、 MIS0、 M0SI、 SPICLK"脚构成数据通讯通道，嵌入式微处 理器Ul的管脚"IRQ、 PC2、 PC3"分别接无线控制器U2的"IRQ、 ATTN、 RxTxEN" 构成控制通道，微处理器Ul的管脚"PC4"接无线控制器U2的管脚"RST"构成 无线控制器的复位电路，微处理器U1的管脚"EXTAL"接无线控制器U2的管脚 "CLKO"构成微处理器的时钟信号，第一变压器T1 (型号LDB212G4020C-001)、 第二电感器L2、第二电容C2构成输入阻抗匹配电路，其输入接输入输出选择器U3 (型号uPG2012TKE-2)，输入阻抗匹配电路的输出接无线控制器U2输入脚 "RFIN+、 RFIN-"，第二变压器T2 (型号:LDB212G4020C-001)、第三电感器 L3构成输出阻抗匹配电路，其输出接输入输出选择器U3，输入阻抗匹配电路的 输入端接无线控制器U2输出脚"PAO+、 PAO-"，输入输出选择器U3的输入端接 印制板天线A1 (电阻R3焊接，电阻R2不焊)或接外置天线P1 (电阻R2焊接， 电阻R3不焊)，电池接口插座J4接3V电池。
权利要求1.一种嵌入式无线网络测站监测装置，其特征在于雨量接口电路(1)、水位接口电路(2)的输出端接嵌入式微处理控制器电路(3)的输入端，嵌入式微处理控制器电路(3)的通讯控制端接无线收发控制电路(4)的通讯控制端，嵌入式微处理控制器(3)的控制输出端接无线输入输出选择器(7)的控制端，无线收发控制电路(4)的射频RF发送端接无线输出阻抗变换器(6)的输入端，无线输出阻抗变换器(6)的输出端接无线输入输出选择器(7)的第二输入端，无线输入输出选择器(7)的第三输入端接印制板天线(8)、外置天线(9)之一，无线输入输出选择器(7)的输出端接无线输入阻抗变换器(5)的输入端，无线输入阻抗变换器(5)的输出端接无线收发控制电路(4)的RF接收端，印制板天线(8)、外置天线(9)相互连通。
2. 根据权利要求1所述的嵌入式无线网络测站监测装置，其特征在于雨量 接口电路(1)中的插座J2接外置雨量计，雨量接口电路(1)的输出端即雨量 接口电路输出端A'接微处理控制器电路(3)的输入口即雨量输入接口 A";水 位接口电路(2)的插座J3接外置水位计，水位接口电路(2)的的输出端即水 位传感器接口输出端B'接嵌入式微处理控制器电路(3)的输入端即水位输入 接口 B"。
3. 根据权利要求1所述的嵌入式无线网络测站监测装置，其特征在于开关 "S1"、接口 "J1"接微处理器U1复位端"RESET"构成手动复位和调试接口，微处理器U1的管脚"SS1、 MISOl、 MOSIl、 SPSCK1"分别接无线控制器U2的"CE、 MIS0、 M0SI、 SPICLK"脚构成数据通讯通道；嵌入式微处理器U1的管脚"IRQ、 PC2、 PC3"分别接无线控制器U2的"IRQ、 ATTN、 RxTxEN"构成控制通道，微处 理器U1的管脚"PC4"接无线控制器U2的管脚"RST"构成无线控制器的复位电 路；微处理器U1的管脚"EXTAL"接无线控制器U2的管脚"CLK0"构成微处理 器的时钟信号；第一变压器T1、第二电感器L2、第二电容C2构成输入阻抗匹配 电路，其输入接输入输出选择器U3，输入阻抗匹配电路的输出接无线控制器U2 输入脚"RFIN+、 RFIN-";第二变压器T2、第三电感器L3构成输出阻抗匹配电 路，其输出接输入输出选择器U3;输入阻抗匹配电路的输入端接无线控制器U2 输出脚"PA0+、 PA0-",输入输出选择器U3的输入端接印制板天线Al或接外置 天线P1。
专利摘要嵌入式无线网络测站监测装置涉及的是一种用于监测水文数据的监测装置，该装置的雨量接口电路(1)、水位接口电路(2)的输出端接嵌入式微处理控制器电路(3)的输入端；嵌入式微处理控制器电路的通讯控制端接无线收发控制电路(4)的通讯控制端，控制输出端接无线输入输出选择器(7)的控制端；无线收发控制电路的射频RF发送端接无线输出阻抗变换器(6)的输入端，无线输出阻抗变换器的输出端接无线输入输出选择器(7)的第二输入端，无线输入输出选择器(7)的第三输入端接印制板天线(8)、外置天线(9)之一，无线输入输出选择器的输出端接无线输入阻抗变换器(5)的输入端，无线输入阻抗变换器(5)的输出端接无线收发控制电路(4)的RF接收端，印制板天线(8)、外置天线(9)相互连通。
文档编号H04B17/00GK201018632SQ200720033290
公开日2008年2月6日 申请日期2007年1月12日 优先权日2007年1月12日
发明者严锡君, 徐立中, 李臣明, 王慧斌, 城 钢, 马小平, 黄凤辰 申请人:黄凤辰