煤矿井下无线传感器网络网关节点的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤矿安全监测领域，其特征是一种煤矿井下无线传感器网络网关节点。
【背景技术】
[0002]随着煤矿井下无线传感器网络技术的不断研究与发展，提出了许多基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统、人员定位系统等。其中一个关键的技术需求是如何实现井上远程监控端与井下无线传感器网络节点相互通讯、交互信息。
【发明内容】
[0003]为了克服井上远程监控端与井下无线传感器网络节点相互通讯、交互信息的难题，考虑到井上通讯系统一般采用工业以太网方式，本实用新型提出一种煤矿井下无线传感器网络网关节点，主要技术涉及通讯协议转换问题。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]煤矿井下无线传感器网络网关节点，包括电源模块、通讯接口模块、主控模块、射频模块，电源模块分别与通讯接口模块、主控模块和射频模块连接，通讯接口模块与工业以太网线缆和主控模块相连接，主控模块与射频模块相连接，所有模块集中在一块电路板上。
[0006]所述的电源模块包括5V锂电池，3.3V电压转换芯片AMS1117-3.3。
[0007]所述的通讯接口模块采用低功耗、高性能以太网接口芯片W5500，网口变压器芯片HH1102NL。
[0008]所述的主控模块采用TI公司生产的超低功耗16位微处理器MSP430F169。
[0009 ]所述的射频模块采用TI公司生产的带射频单元的8位微处理器CC2530。
[0010]本实用新型的有益效果是:
[0011]实现了工业以太网与无线传感器网络之间的协议转换，确保井上远程监控端与井下无线传感器网络节点相互通讯、交互信息的可行性，充分发挥无线传感器网络技术在煤矿井下的优势。
【附图说明】
[0012]图1为煤矿井下无线传感器网络网关节点原理框图
[0013]图2为电源模块电路原理图
[0014]图3为通讯接口模块电路原理图
[0015]图4为主控模块电路原理图
[0016]图5为射频模块电路原理图
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型做详细的说明:
[0018]如图1所示，煤矿井下无线传感器网络网关节点包括4个主要部分:电源模块、通讯接口模块、主控模块和射频模块。
[0019]如图2所示，所述的电源模块，采用5 V锂电池供电，通过AMS1117-3.3芯片把5V电压转换成3.3V，给通讯接口模块、主控模块和射频模块供电。
[0020]如图3所示，所述的通讯接口模块，采用低功耗、高性能以太网接口芯片W5500、网口变压器HH1102NL和RJ45网口，W5500内部由TCP/IP协议栈+MAC+PHY构成，拥有非常完善的官方应用库，内置32KB收发缓存，支持80MHz速率高效SPI协议，可以完美实现以太网接入要求。3.3V供电下，通过SPI协议方式与控制模块连接(M0SI1、MI SO 1、SCLK、SCSn)，通过工业以太网方式与远程终端连接，实现控制模块与远程终端信息交互。
[0021]如图4所示，所述的主控模块，采用TI公司生产的超低功耗16位微处理器MSP430F169，活动模式，在1MHz、2.2V下，330uA，关闭模式，0.2uA，待机模式，1.luA，从待机模式下唤醒只需少于6us时间，且拥有60KB+256B Flash和2KBRAM存储空间和支持2路SPI协议接口。3.3V供电下，通过SPI协议方式与通讯接口模块和射频模块分别连接，实现从无线传感器网络各个节点到工业以太网远程监控端之间的信息交互，并把一些重要的相关信息通过IXD显示出来。
[0022]如图5所示，所述的射频模块，采用TI公司生产的CC2530作为处理器芯片，经济且低功耗，集成了高效射频单元和增强型8051核微控制器、8KB的RAM和A/D采样转换单元和丰富的外设。3.3V供电下，由脚接天线实现无线传感器网络信号的收发，通过SPI协议方式与控制模块连接(MOS10、MIS00、SCK、CSn)，实现信息交互。
【主权项】
1.一种煤矿井下无线传感器网络网关节点，包括电源模块、通讯接口模块、主控模块、射频模块，电源模块分别与通讯接口模块、主控模块和射频模块连接，通讯接口模块与工业以太网线缆和主控模块相连接，主控模块与射频模块相连接，所有模块集中在一块电路板上。2.根据权利要求1所述的煤矿井下无线传感器网络网关节点，其特征在于，所述的电源模块包括5V锂电池，3.3V电压转换芯片AMS1117-3.3。3.根据权利要求1所述的煤矿井下无线传感器网络网关节点，其特征在于，所述的通讯接口模块采用低功耗、高性能以太网接口芯片W5500，网口变压器芯片HH1102NL。4.根据权利要求1所述的煤矿井下无线传感器网络网关节点，其特征在于，所述的主控模块采用TI公司生产的超低功耗16位微处理器MSP430F169。5.根据权利要求1所述的煤矿井下无线传感器网络网关节点，其特征在于，所述的射频模块采用TI公司生产的带射频单元的8位微处理器CC2530。
【专利摘要】一种煤矿井下无线传感器网络网关节点，包括电源模块、通讯接口模块、主控模块、射频模块，电源模块分别与通讯接口模块、主控模块和射频模块连接，通讯接口模块与工业以太网线缆和主控模块相连接，主控模块与射频模块相连接，所有模块集中在一块电路板上。本实用新型的有益效果是实现了工业以太网与无线传感器网络之间的协议转换，确保井上远程监控端与井下无线传感器网络节点相互通讯、交互信息的可行性，充分发挥无线传感器网络技术在煤矿井下的优势。
【IPC分类】H04W88/16
【公开号】CN205105405
【申请号】CN201520955859
【发明人】王政, 陈珍萍, 孙苗苗, 刘曙琴, 李雪梅
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月24日