[发明专利]具有用于现场安装的接入点天线的集成本质安全输出的无线传感器网络网关

说明书

无线传感器网络网关(102)包括由壳体(126)支撑的安全侧电路(120)、危险侧电路(124)和隔离电路(122)。安全侧电路(120)包括安全侧电源电路(140)和安全侧数据输入/输出(I/O)电路(142)。危险侧电路(124)包括危险侧电源电路(148)和危险侧数据I/O电路(152)。隔离电路(122)将安全侧电路(120)与危险侧电路(124)分开。隔离电路(122)包括将安全侧电源电路(140)耦合到危险侧电源电路(148)并在安全侧电源电路(140)和危险侧电源电路(148)之间形成本质安全屏障的电源隔离电路(154)以及将安全侧数据I/O电路(142)耦合到危险侧数据I/O电路(152)并在安全侧数据I/O电路(142)和危险侧数据I/O电路(152)之间形成本质安全屏障的数据隔离电路(156)。

技术领域

本公开的实施方案总体上针对一种无线传感器网络网关，该无线传感器网络网关用于为位于危险环境中的无线传感器的一个或多个接入点智能天线供电并与其通信。

背景技术

工业过程现场设备用于工业过程控制和监视系统中，以使用过程传感器(例如压力传感器、温度传感器等)来监视工业过程变量和/或控制一个或多个与工业过程互动的控制设备(例如，致动器、阀门等)。

通常，受控制或监视的工业过程位于危险环境中，诸如具有易燃气体或蒸气、易燃液体、可燃粉尘、可燃纤维等的空气环境，在这种环境中始终存在可能着火或爆炸的风险。根据行业公认的危险环境分类惯例，在正常运行条件下具有或可能具有可燃浓度的易燃气体或蒸气的环境被指定为0区、1区或1分区区域，而仅在异常条件下才可能出现可燃浓度的易燃气体或蒸气的环境被指定为2区或2分区区域。不存在可燃或易燃材料的环境通常被称为非危险或安全区域。

通常，必须使用诸如“本质安全”之类公认的技术来构造将要位于危险环境中的现场设备，使其具有防爆保护。本质安全设备通过限制电子器件中存在的能量并确保电子组件之间的距离足够远以防止在发生电气故障时产生电弧，从而防止易燃气体着火。电子元件产生的热量也得到控制。在2区或2分区危险环境中使用的设备要求不那么严苛，因为仅在异常条件下，易燃或可燃材料才以可燃浓度存在。

发明内容

本公开的实施方案针对于无线传感器网络网关，其被配置为位于非危险环境中，并为位于危险环境中的无线传感器网络的一个或多个天线供电并与其通信数据。在一个实施方案中，网关包括安全侧电路、危险侧电路和隔离电路。安全侧电路包括被配置为从非本质安全电源接收电力的安全侧电源电路，以及被配置为与非本质安全设备通信数据的安全侧数据输入/输出(I/O)电路。危险侧电路包括被配置为向天线传送电力的危险侧电源电路，以及被配置为向或从天线传递数据信号的危险侧数据I/O电路。隔离电路将安全侧电路与危险侧电路分开。隔离电路包括将安全侧电源电路耦合到危险侧电源电路并在安全侧电源电路和危险侧电源电路之间形成本质安全屏障的电源隔离电路，以及将安全侧数据I/O电路耦合到危险侧数据I/O电路并在安全侧数据I/O电路和危险侧数据I/O电路之间形成本质安全屏障的数据隔离电路。网关的壳体支撑安全侧电路、危险侧电路和隔离电路。

网关的另一个实施方案被配置为向位于危险环境中的无线传感器网络的多个天线供应电力并与其通信数据。网关包括安全侧电路、危险侧电路和隔离电路。安全侧电路包括被配置为从非本质安全电源接收电力的安全侧电源电路，以及多个安全侧数据输入/输出(I/O)电路，每个安全侧数据输入/输出电路被配置为与非本质安全设备通信数据。危险侧电路包括被配置为向多个天线传送电力的危险侧电源电路；以及多个危险侧数据I/O电路，每个危险侧数据I/O电路被配置为将向或从多个天线中的一个传递数据信号。隔离电路将安全侧电路与危险侧电路分开。隔离电路包括将安全侧电源电路耦合到危险侧电源电路并在安全侧电源电路和危险侧电源电路之间形成本质安全屏障的电源隔离电路，以及多个数据隔离电路，每个数据隔离电路将多个安全侧数据I/O电路中的一个耦合到多个危险侧数据I/O电路中的对应的一个，并在多个安全侧数据I/O电路与对应的多个危险侧数据I/O电路之间形成本质安全屏障。网关的壳体支撑安全侧电路、危险侧电路和隔离电路。