无线通信装置的制作方法

本发明属于信号传输领域，具体涉及一种能够通过无线通信方式满足多个设备的同步控制需求并且传输过程安全可靠的无线通信装置。

背景技术：

随着智能制造、大数据分析、云计算等高新技术的不断发展，智慧城市的概念也被正式提出。智慧城市是指利用各种信息技术或创新意念，集成城市的组成系统和服务，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。在智慧城市的建设中，城市作为主体，涵盖的内容非常多，各种基础设施基本都已实现信息化控制。通过通信线缆连接设备和控制端，控制端的消息能够及时发送给设备端从而控制设备执行对应操作。

然而，由于大多设备端与控制端之间都采用通信线缆连接，为了避免错综复杂的通信线缆对城市活动造成障碍，通常采用的办法就是将线缆架在高空中或掩埋在地下，而这就对维修或改建升级造成很大麻烦；另外，有线通信方式也无法满足智慧城市中大部分基础设施的同步控制需求，如交通信号灯、路灯等等。针对这问题，现有技术中wifi技术虽已发展很成熟，但若将wifi技术应用到智慧城市的各个基础设施中的话，由于个人企业的wifi热点众多，wifi固有的通信机制势必对智慧城市的运营造成干扰，不利于各个基础设施运营。

综上所述，在通信技术领域缺乏一种既能够通过无线方式进行信号传输且传输过程安全可靠的无线通信装置。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够通过无线通信方式满足多个设备的同步控制需求并且传输过程安全可靠的无线通信装置。

本发明提供了一种无线通信装置，用于在具有一个总控制装置与复数个子控制装置的设备管理系统中进行信号传输，具有这样的特征，包括：通信网关，与总控制装置相连接；以及复数个通信节点，与复数个子控制装置的数量相同且一一对应连接，其中，通信网关与复数个通信节点之间基于无线通信方式以及跳频通信机制和时间同步通信机制进行通信，使得总控制装置发出的控制命令经由通信网关同时发送至每个通信节点中。

在本发明提供的无线通信装置中，还可以具有这样的特征：其中，通信网关包含：网关本体、中心节点单元以及网络管理单元，网关本体的一端与总控制装置相连接，另一端与中心节点单元相连接，中心节点单元与所有的通信节点中均设有无线hart通信模块，使得中心节点单元与每个通信节点可无线通信，网络管理单元用于对中心节点单元与所有的通信节点之间组成的通信网络进行网络管理。

在本发明提供的无线通信装置中，还可以具有这样的特征：其中，在通信网络中，通过网络管理单元为每个通信节点分配了多个通信信道，跳频通信机制为：中心节点单元与任意的通信节点之间或者两个通信节点之间，在进行通信时基于预先分配的多个通信信道切换使用。

在本发明提供的无线通信装置中，还可以具有这样的特征：其中，时间同步通信机制为：中心节点单元从网关本体处接收到总控制装置发来的控制命令后，将该控制命令以广播的方式发送给所有的通信节点，使得所有的通信节点同时接收到控制命令，进一步使得所有的子控制装置能够控制对应的设备同时执行对应操作。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的无线通信装置，在任意一个设备管理系统中，当总控制装置发出控制命令时，该控制命令首先被发送给通信网关，由通信网关以无线通信方式发送给所有的通信节点，再由通信节点发送给对应的子控制器，这样子控制装置就能够基于该控制命令控制对应设备进行操作；在通信网关与每个通信节点的通信过程中，采用的跳频通信机制保证了通信传输的安全可靠性，即便发生通信的信道故障，通过跳频通信机制可以选择其它的信道继续进行通信；另外，在通信网关接收到控制命令时，采用了时间同步通信机制将控制命令同时发送给所有的通信节点，保证了所有的通信节点能够同时接收到该控制命令，进一步保证了所有的设备能够被控制同步执行对应操作，满足设备控制的同步性需求。

附图说明

图1是本发明的实施例中十字路口交通信号灯分布示意图；

图2是本发明的实施例中设备管理系统的结构示意图；以及

图3是本发明的实施例中无线通信装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、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发明的无线通信装置作具体阐述。

图1是本发明的实施例中十字路口交通信号灯分布示意图。

如图1所示，在本实施例中，以十字路口10为例进行详细说明。该十字路口10形成了四个方向的车辆通行方向。在该十字路口10处设置了四个机动车信号灯杆11、八个行人信号灯杆12。

四个机动车信号灯杆11分别位于四条道路的右侧，所谓右侧是基于每条道路的通行方向来看的。在本实施例中，四个机动车信号灯杆11除了安装的位置不同，其它结构都是相同的，在此仅对其中一个进行详细说明，省略对其它三个的详细说明。

每个机动车信号灯杆11上安装有三个信号灯组，分别是：左转信号灯组11a、直行信号灯组11b、右转信号灯组11c，让该机动车信号灯杆11对应的方向驶来车辆根据对应目标方向的指示灯状态选择直接通行还是等待通行。每个信号灯组分别包含：一个红灯、一个绿灯和一个黄灯。

八个行人信号灯杆12分别位于四条道路的两侧路边并且靠近交叉口处。在本实施例中，八个行人信号灯杆12除了安装的位置不同，其它结构都是相同的，在此仅对其中一个进行详细说明，省略对其它七个的详细说明。

每个行人信号灯杆12上安装有一个信号灯组，即通行信号灯组12a，包含：一个红灯和一个绿灯。该通行信号灯组12a朝向道路设置，用于让道路对面的行人根据该信号灯的只是状态选择直接通行还是等待通行。

在本实施例中，为了让车辆和行人在该十字路口10处能够有序通行，提高通行效率，避免交通阻塞，在该十字路口10处设有图中未显示的设备管理系统20，通过设备管理系统20来管理所有信号灯组按照既定顺序显示通行(绿灯亮起)或等待(红灯亮起)状态，指导车辆和行人的通行与否。

图2是本发明的实施例中设备管理系统的结构示意图。

如图2所示，设备管理系统20用于对图1中十字路口10处的车辆和行人的进行交通管理，保证其有序通行。

设备管理系统20包含：一个总控制装置21、十二个子控制装置22以及无线通信装置30。

总控制装置21内置了计算机程序，用于发出控制命令，在本实施例中，该控制命令为交通控制信号，基于该交通控制信号来控制八个行人信号灯杆10和四个机动车信号灯杆20上的所有信号灯组按设定好的规则亮起对应的灯，从而来指示该十字路口的车辆和行人通行或等待，保证通行秩序。

十二个子控制装置22一一对应地设置在四个机动车信号灯杆11上和八个行人信号灯杆12上，用来控制对应的信号灯杆上的信号灯组的显示状态，该显示状态包括：红灯亮起、绿灯亮起或黄灯亮起。在本实施例中，十二个子控制装置22除了安装的位置不同，其它结构都是相同的。每个子控制装置22的一端与对应的信号灯杆上的所有信号灯组相连接，另一端与交通信号无线通信装置30相连接，从而接收到总控制装置21发出的交通控制信号，进一步控制对应的信号灯组执行预定的显示状态。

无线通信装置30设置在总控制装置21与十二个子控制装置22之间，用于将总控制装置21发出的交通控制信号发送给每个子控制装置22。

图3是本发明的实施例中无线通信装置的结构示意图。

如图3所示，无线通信装置30包含：一个通信网关31和十二个通信节点32。

通信网关31的一端与总控制装置21相连接，另一端与十二个通信节点32相连接，用于对总控制装置21发出的交通控制信号进行传输。

十二个通信节点32的另一端与十二个子控制装置22一一对应连接，用于将通信网关31传输来的交通控制信号发送给对应的子控制装置22。

又如图3所示，通信网关31包含：网关本体311、中心节点单元312以及网络管理单元313。

网关本体311的一端与总控制装置21相连接，另一端与中心节点单元312相连接，用于接收总控制装置21发出的交通控制信号并将该交通控制信号发送给中心节点单元312。在本实施例中，网关本体311的功能与现有技术中的网关是相同的，在此不再赘述。

中心节点单元312具有图中未显示的十三个端口，其中一个端口与网关本体311相连接，其它十二个端口与十二个通信节点32一一对应地相通信连接。中心节点单元312用于接收网关本体311发送来的交通控制信号并将其发送给所有的通信节点32。由描述可见，中心节点单元312与十二个通信节点32之间形成了星状网络，使得中心节点单元312能够与每个通信节点32直接进行通信。

网络管理单元313与网关本体311相连接，用于对中心节点单元312与所有的通信节点32之间组成的通信网络进行网络管理，例如增加新通信节点、删除已有通信节点、修改通信节点的参数信息(包括网络id、设备地址、频点等信息)等。本实施例中，在任意一个通信节点32与中心节点单元312成功建立通信后，网络管理单元313则对该通信节点32进行参数配置，其中包括预先分配多个通信信道供该通信节点32通信时使用；另外，在通信过程中，还可以通过网络管理单元313对整个通信网络进行优化，调整分配给每个通信节点32的通信信道。

在本实施例中，十二个通信节点32的结构完全相同，在此仅对其中一个通信节点32进行详细说明，省略对其它十一个通信节点32的说明。

通信节点32的一端与中心节点单元312相连接，另一端与对应的一个子控制装置22相连接，用于将中心节点单元312发送来的交通控制信号发送至对应的子控制装置22中。在本实施例中，中心节点单元312中和十二个通信节点32中分别内设有基于无线hart通信协议进行通信的无线hart通信模块，使得中心节点单元312与每个通信节点32之间都能够基于无线hart通信协议按照预定通信规则进行通信。这里，预定通信规则包含跳频通信机制和时间同步通信机制。

跳频通信机制为：

中心节点单元312与任意的通信节点32之间或者任意两个通信节点32之间，在进行通信时均基于被分配的多个通信信道逐次切换使用，即为跳频通信机制。这样，当正在进行的通信因信道故障而不能成功通信时，通过切换其它信道使用，可以避免下一次的通信因当前的信道故障而受到影响。

时间同步通信机制为：

总控制装置21发来的交通控制信号经由网关本体311发送给中心节点单元312后，中心节点单元312将该交通控制信号以广播的方式发送给所有的通信节点32，使得所有的通信节点32能够同时接收到该交通控制信号，从而保证所有的子控制装置22能够基于该交通控制信号同时控制对应的信号灯组执行相应的操作。

基于以上预定规则进行通信，使得通信节点32与中心节点单元312之间的无线通信更安全、更稳定、更快速、更可靠；而且能够满足任意路口的交通信号灯的同步控制需求。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的无线通信装置，在任意一个设备管理系统中，当总控制装置发出控制命令时，该控制命令首先被发送给通信网关，由通信网关以无线通信方式发送给所有的通信节点，再由通信节点发送给对应的子控制器，这样子控制装置就能够基于该控制命令控制对应设备进行操作；在通信网关与每个通信节点的通信过程中，采用的跳频通信机制保证了通信传输的安全可靠性，即便发生通信的信道故障，通过跳频通信机制可以选择其它的信道继续进行通信；另外，在通信网关接收到控制命令时，采用了时间同步通信机制将控制命令同时发送给所有的通信节点，保证了所有的通信节点能够同时接收到该控制命令，进一步保证了所有的设备能够被控制同步执行对应操作，满足设备控制的同步性需求。

在本实施例中，仅以路口的交通信号灯为典型例子进行说明，该无线通信装置同样适用于智慧城市、生产制造等其它领域的应用。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。