[发明专利]多频段无线传感器网数据路由器及系统

摘要

本发明公开了一种多频段无线传感器网数据路由器及系统，要解决的技术问题是使物联网接入传感设备的方式灵活多样。本发明的网络处理模块与3G接入、433M收发器和蓝牙4.0收发器模块建立通信连接，网络处理模块内置有无线路由器和有线局域网路由器。本发明的多频段无线传感器网数据路由器系统，设有下发模块和上送模块。本发明与现有技术相比，可以将多个频率和多种通信协议的传感器接入物联网，物联网感知层的多频率多通信协议的传感器被接入物联网的网络层，实现物联网感知区域多频率多通信协议节点传感器与外部网络直接通信，传感器的接入方式可以根据实际应用需求添加或删除，接入方式灵活多样，使用方便，系统稳定可靠。

主权项

一种多频段无线传感器网数据路由器，其特征在于：所述多频段无线传感器网数据路由器由网络处理模块、3G接入模块、433M收发器模块、蓝牙4.0收发器模块和WiFi模块组成，网络处理模块与3G接入模块、433M收发器模块和蓝牙4.0收发器模块建立通信连接，所述网络处理模块内置有与WiFi模块建立通信连接的无线路由器和与以太网建立通信连接的有线局域网路由器；所述网络处理模块设有网络处理器，网络处理器连接有网络处理时钟模块、16M字节的同步动态随机存储器(SDRAM)、8M字节的闪存器、WiFi射频匹配模块、变压器阵列、通用串行总线(USB)接口、通用异步收发传输器(UART)接口、串行外设接口(SPI)和通用异步收发传输器(UART)接口；所述网络处理器采用RT5350；所述WiFi模块由WiFi射频匹配模块连接WiFi天线构成；所述变压器阵列由5个以太网变压器PE68517并联连接组成，变压器的原端连接到网络处理器的以太网物理层接口，副端连接到RJ45连接器；所述WiFi射频匹配模块由两组WiFi射频匹配电路构成，WiFi射频匹配电路由WiFi电感电容T型电路和平衡到非平衡转换元件(Balun)2450BL15B100串联组成，一组WiFi射频匹配电路的WiFi电感电容T型电路一端连接WiFi发射天线，平衡到非平衡转换元件(Balun)连接到网络处理器的WiFi射频功率放大接口；另一组WiFi射频匹配电路的WiFi电感电容T型电路连接WiFi接收天线，平衡到非平衡转换元件(Balun)连接到网络处理器的射频接收接口；所述WiFi接收天线和发射天线射频频率为2.4GHz，最大功率18dBm；所述3G接入模块通过通用串行总线(USB)接口与网络处理模块建立通信连接，433M收发器模块通过通用异步收发传输器(UART)接口与网络处理模块建立通信连接，蓝牙4.0收发器模块经串行外设接口(SPI)和通用异步收发传输器(UART)与网络处理模块建立通信连接，所述网络处理模块上设有与以太网建立通信连接的局域网(LAN)接口；所述433M收发器模块与1‑20个传感器上的433M收发器无线通信连接，蓝牙4.0收发器模块与1‑15个传感器上的蓝牙4.0收发器无线通信连接，WiFi模块与1‑5个语音和视频设备的WiFi收发器无线通信连接；所述433M收发器模块设有射频收发芯片，射频收发芯片经433M射频匹配电路与433M射频天线连接；所述433M射频收发芯片采用CC430F5137；所述433M射频匹配电路由433M电感电容T型电路、433M电感电容π型电路和两个433M电感电容L型电路构成，433M电感电容T型电路与433MHz射频天线连接，433M电感电容π型电路一端连接到433M电感电容T型电路，另一端经两个串联的433M电感电容L型电路，连接到CC430F5137的RF_N和RF_P脚；所述3G接入模块设有3G模块，3G模块经3G匹配电路连接天线；3G模块采用LISA‑U200‑01S；所述3G匹配电路由3G电感电容π型电路和3G电容电感T型电路串联构成，其中3G电感电容π型电路直接与天线连接，3G电感电容T型电路与LISA‑U200‑01S模块的ANT脚连接；所述蓝牙4.0收发器模块设有蓝牙4.0收发器，蓝牙4.0收发器经2.4射频匹配电路与板载天线连接；所述蓝牙4.0收发器采用CSR8811；所述2.4G射频匹配电路由2.4G电感电容π型电路和2.4G电感电容T形电路串联连接构成，2.4G电感电容π型电路和板载天线连接，2.4G电感电容T型电路与CS8811的天线管脚连接；所述433M收发器模块与采集家居安全、智能电表、矿井瓦斯监控、人员定位或设备管理数据的传感器上连接的433M收发器无线连接，蓝牙4.0收发模块与采集个人医疗健康监护或音频数据的传感器上连接的蓝牙4.0收发器无线连接，WiFi模块与网络浏览、即时通信、图片传输、音频或视频通信上连接的WiFi收发器无线连接；所述433M收发器模块与采集环境数据的传感器上连接的433M收发器无线连接，蓝牙4.0收发模块与采集人体生理数据的传感器上连接的蓝牙4.0收发器无线连接，WiFi模块与语音和视频设备上连接的WiFi收发器无线连接；所述16M字节的同步动态随机存储器(SDRAM)中设有多频段无线传感器网数据路由器系统，所述多频段无线传感器网数据路由器系统设有下发模块和上送模块；所述下发模块设有服务器数据接收模块、服务器数据管理模块、433M传感器数据发送模块、蓝牙4.0传感器数据发送模块和WiFi传感器数据发送模块；所述上送模块设有传感器数据发送模块、传感器数据管理模块、433M传感器数据接收模块、蓝牙4.0传感器数据接收模块和WiFi传感器数据接收模块；所述服务器数据接收模块接收网络服务器经以太网或通用移动通信系统发来的开或关采集环境数据和采集人体生理数据的传感器、改变采集环境数据和采集人体生理数据的传感器参数、开或关语音与视频设备和/或改变语音与视频设备参数的控制命令，或反馈来的音频与视频数据，去掉数据包中的包头、进行数据校验、去掉冗余的校验数据，发送到服务器数据管理模块；所述服务器数据管理模块接收到服务器数据接收模块发来的数据，分别将目标地址为433M收发器模块的数据暂存在数据队列4中，将目标地址为蓝牙4.0收发器模块的数据暂存在数据队列5中，将目标地址为WiFi模块的数据暂存在数据队列6中，按照设定的从高到低的级别顺序为：433M收发器模块级别最高优先，蓝牙4.0收发器模块级别中等次之，WiFi模块级别最低，首先将数据队列4中的数据分别打包发往433M传感器数据发送模块，然后再将数据队列5中的数据分别打包发往蓝牙4.0传感器数据发送模块，最后再将数据队列6中的数据分别打包发往WiFi传感器数据发送模块；所述433M传感器数据发送模块接收到服务器数据管理模块发送来的开或关采集环境数据的传感器、改变采集环境数据的传感器参数的命令数据包，指令射频收发芯片将该命令数据包调制放大后输出到天线发射，发送到采集环境数据的传感器上连接的433M收发器；所述蓝牙4.0传感器数据发送模块接收到服务器数据管理模块发送来的开或关采集人体生理数据的传感器、改变采集人体生理数据的传感器参数的命令的数据包，指令蓝牙收发器将该命令数据包调制放大后输出到天线发射，发送到采集人体生理数据的传感器上连接的蓝牙4.0收发器；所述433M传感器数据发送模块和蓝牙4.0传感器数据发送模块对发送的数据包进行校验，如果数据包发送错误或数据包丢失，则重发数据包；所述WiFi传感器数据发送模块接收到服务器数据管理模块发送来的开或关语音和视频设备、改变语音和视频设备参数的命令的数据包，指令WiFi射频匹配模块调制放大后输出到天线发射，发送到语音和视频设备上连接的WiFi收发器；所述433M传感器数据接收模块按时分复用方式接收采集环境数据的传感器上连接的433M收发器发送来的环境数据的信号，滤波放大，然后解调出环境数据，发送到传感器数据管理模块；所述蓝牙4.0传感器数据接收模块按时分复用方式接收采集人体生理数据的传感器上连接的蓝牙4.0收发器发送来的人体生理数据的信号，滤波放大，解调出人体生理数据，发送到传感器数据管理模块；所述WiFi传感器数据接收模块按时分复用方式接收语音和视频设备上连接的WiFi收发器发送来的语音和视频数据的信号，滤波放大解调，发送到传感器数据管理模块；所述传感器数据管理模块分别对接收到的环境数据、人体生理数据和语音与视频数据，去掉数据包中的包头、进行数据校验、去掉冗余的校验数据，建立数据队列1、数据队列2和数据队列3，将来433M收发器模块的环境数据、自蓝牙4.0收发器模块的人体生理数据和WiFi模块的语音和视频数据，分别暂存在数据队列1、2和3中，每个列队中按照每次数据到达的时间次序依次放入队列，组成数据包，将路由器的网络地址Mac地址作为包头的一部分，发送到传感器数据发送模块；所述传感器数据发送模块将收到的数据队列1、2和3的数据包经有线局域网或通用移动通信系统，发送到网络服务器；发送的顺序按设置级别从高到低为：数据队列1为来自433传感器数据接收模块的数据包，数据队列2为来自蓝牙4.0传感器数据接收模块的数据包，数据队列3为来自WiFi传感器数据接收模块的数据包。