基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無線自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的能耗數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)，包括：由分布在工業(yè)企業(yè)中的測量節(jié)點(diǎn)組成的無線自組網(wǎng)絡(luò)；由基站節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控終端相連接形成的監(jiān)控裝置；所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無線自組網(wǎng)絡(luò)之間無線通信。本通訊系統(tǒng)是建立一種使用無線自組網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)合各種能耗數(shù)據(jù)測量傳感器定時采集工業(yè)企業(yè)的能耗數(shù)據(jù)信息的采集通信系統(tǒng)，同時能夠具有本地顯示工作模式和遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式。
【專利說明】基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是一種基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]能源消耗一直是工業(yè)企業(yè)的最主要的成本支出，如何降低成本是企業(yè)長期以來一直面臨的重要問題。近年來，為實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展，國家提出樹立科學(xué)發(fā)展觀，轉(zhuǎn)變粗放型的經(jīng)濟(jì)增長模式。落實節(jié)能減排政策更成為企業(yè)的一項重要任務(wù)。如何有效地降低能源損耗、合理調(diào)配能源、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，首先必須建立一個覆蓋全廠的能源使用數(shù)據(jù)采集及監(jiān)管系統(tǒng)，對全廠各部門的電、水、蒸汽、空壓氣、天然氣和燃燒油等主要能源使用數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集，進(jìn)而統(tǒng)計、分析，采取相應(yīng)的節(jié)能降耗措施。
[0003]另外，隨著我國工業(yè)向優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)工業(yè)的發(fā)展，各種新的控制技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其中分布式工業(yè)控制系統(tǒng)已成為當(dāng)前的一個重要發(fā)展方向。分布式工業(yè)控制系統(tǒng)同時也需要先進(jìn)的能耗數(shù)據(jù)信息采集裝置。目前此類系統(tǒng)多基于各種工業(yè)總線和工控設(shè)備構(gòu)成，其不足在于:工業(yè)總線和工控設(shè)備的成本較高；不適合地點(diǎn)較為分散和對價格較為敏感的工業(yè)企業(yè)；而且工業(yè)總線和工控設(shè)備均采用有線方式，這種有線通信方式在長距離布線時非常麻煩，使得成本高、建設(shè)周期長、維護(hù)困難等缺陷。
[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，較為理想的是建立一種使用無線自組網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)合各種能耗數(shù)據(jù)測量傳感器定時測量工業(yè)企業(yè)的能耗數(shù)據(jù)信息的采集通信系統(tǒng)，更為理想的是能夠具有本地顯示工作模式和遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
一種基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，包括:由分布在工業(yè)企業(yè)中的測量節(jié)點(diǎn)組成的無線自組網(wǎng)絡(luò)；由基站節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控終端相連接形成的監(jiān)控裝置；所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無線自組網(wǎng)絡(luò)之間無線通信；其中，所述測量節(jié)點(diǎn)包括:用于測量各種能耗數(shù)據(jù)信息的傳感器、用于與鄰居測量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信的無線收發(fā)電路和用于顯示測量結(jié)果的顯示器件分別與一數(shù)據(jù)處理器相連接，每個所述測量節(jié)點(diǎn)具有一個電源為測量節(jié)點(diǎn)供電；所述監(jiān)控終端通過發(fā)送控制命令將通信系統(tǒng)設(shè)置為本地顯示工作模式或遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式兩種模式；在本地顯示工作模式中，設(shè)置測量節(jié)點(diǎn)中的無線收發(fā)電路和監(jiān)控裝置不工作，所述數(shù)據(jù)處理器定時采集能耗傳感器的數(shù)據(jù)并控制顯示器件顯示當(dāng)前能耗數(shù)據(jù)；在遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式中，對通信系統(tǒng)設(shè)置如下:使顯示器件不工作，設(shè)置測量節(jié)點(diǎn)上電后II分鐘內(nèi)，所述數(shù)據(jù)處理器每砠秒采集一次能耗數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)電路發(fā)送出去，無線收發(fā)電路同時對鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行偵聽，記錄鄰居節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)示號碼，以建立路由表；在路由穩(wěn)定階段，所述數(shù)據(jù)處理器的發(fā)送數(shù)據(jù)速率通過監(jiān)控終端來控制，測量節(jié)點(diǎn)按照建立好的路徑通過多跳方式把數(shù)據(jù)包發(fā)送到監(jiān)控終端；所述II為10-30之間的任意實數(shù)，III為1-20之間的任意實數(shù)。
[0007]在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述測量節(jié)點(diǎn)之間通過無線通信方式構(gòu)成無線傳感器自組網(wǎng)。
[0008]在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無線自組網(wǎng)絡(luò)的其中一個測量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明具有體積小、功耗少、快速組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并通過監(jiān)控終端進(jìn)行接收數(shù)據(jù)、發(fā)送命令，具有部署方便，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)裝置示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明實施例中測量節(jié)點(diǎn)的示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明實施例中基站節(jié)點(diǎn)的不意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，以便于更清楚的理解本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)思想。
[0014]按照圖1，本發(fā)明的基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，包括由分布在工業(yè)企業(yè)10中的測量節(jié)點(diǎn)11組成的無線自組網(wǎng)絡(luò)，由基站節(jié)點(diǎn)12和監(jiān)控終端13相連接形成的監(jiān)控裝置14，所述基站節(jié)點(diǎn)12與所述無線自組網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行無線通信。作為例子，測量節(jié)點(diǎn)11的數(shù)目比如為15個。測量節(jié)點(diǎn)11之間通過無線通信方式構(gòu)成無線傳感器自組網(wǎng)?；竟?jié)點(diǎn)12只與所述無線自組網(wǎng)絡(luò)的其中一個測量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，比如可以與距離最近的測量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，而自組網(wǎng)中的其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都通過該測量節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)交竟?jié)點(diǎn)12。
[0015]如圖2所示，測量節(jié)點(diǎn)11是由用于測量周圍環(huán)境的能耗數(shù)據(jù)信息的能耗數(shù)據(jù)傳感器20、用于與鄰居測量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信的無線收發(fā)電路22、用于顯示測量結(jié)果的顯示器件23分別與一數(shù)據(jù)處理器21相連接組成，每個所述測量節(jié)點(diǎn)11具有一個電源為測量節(jié)點(diǎn)的各器件供電。電源為鋰電池，具有體積小、低功耗的優(yōu)點(diǎn)。顯示器件23可以采用一液晶顯示器件。無線收發(fā)電路22負(fù)責(zé)與鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，建立路由，從而實現(xiàn)無線發(fā)送、接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)處理器21為一單片機(jī)，采用低功耗的單片機(jī)，負(fù)責(zé)定時采集能耗數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行校正；將能耗數(shù)據(jù)信息發(fā)送給液晶顯示器件23和無線收發(fā)電路22，或?qū)o線收發(fā)電路22收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，發(fā)出相關(guān)響應(yīng)。
[0016]如圖3所示，基站節(jié)點(diǎn)12是與測量節(jié)點(diǎn)11結(jié)構(gòu)基本相同的電路，但是要去掉測量節(jié)點(diǎn)11中的傳感器，包括:基站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理器31、基站節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)電路32，還要增加一個用于與監(jiān)控終端13連接的串口電路33。當(dāng)然，基站節(jié)點(diǎn)12也可以采用具有相同功能的其他電路結(jié)構(gòu)。
[0017]監(jiān)控終端13為一計算機(jī)，負(fù)責(zé)接收所有測量節(jié)點(diǎn)11發(fā)送來的數(shù)據(jù)包，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，并根據(jù)用戶要求向測量節(jié)點(diǎn)11構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)發(fā)出命令。
[0018]因為測量節(jié)點(diǎn)11部署在工業(yè)企業(yè)內(nèi)的不同位置，測量獲得的信號輸出就很重要。采取有線方式輸出非常麻煩，施工成本高，節(jié)點(diǎn)放置位置也受諸多限制。本發(fā)明采用了無線自組網(wǎng)的方法將采集到的數(shù)據(jù)輸出。每個測量節(jié)點(diǎn)11上的單片機(jī)將采集獲得的數(shù)據(jù)送給無線收發(fā)電路，無線收發(fā)電路通過偵聽鄰居節(jié)點(diǎn)來建立路由。無線收發(fā)電路工作在470-510冊12的頻率上，帶寬為38.姐取。測量節(jié)點(diǎn)11之間通過無線方式形成多跳自組網(wǎng)，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控終端進(jìn)行存儲和處理。
[0019]因為采用無線方式發(fā)送數(shù)據(jù)，測量節(jié)點(diǎn)11也沒有電源線，所以測量節(jié)點(diǎn)11采用電池供電。為了節(jié)省電能，測量節(jié)點(diǎn)采用低功耗設(shè)計。測量節(jié)點(diǎn)使用低功耗的八1121單片機(jī)，并進(jìn)行嚴(yán)格的電源管理控制，具體方法為:暫時不工作的器件全部斷電，單片機(jī)和無線收發(fā)電路在不工作時自動進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0020]整個基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)包括測量工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)并本地液晶顯示工作模式和測量工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)并遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式兩種工作模式。
[0021]在測量工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)并本地液晶顯示工作模式中，設(shè)置測量節(jié)點(diǎn)11中的無線收發(fā)電路和監(jiān)控裝置14不工作，單片機(jī)定時采集能耗數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)，然后控制液晶顯示器顯示當(dāng)前能耗數(shù)據(jù)。
[0022]在測量工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)并遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式中，對通信系統(tǒng)的設(shè)置如下:液晶顯示器件不工作；測量節(jié)點(diǎn)11上電后前10分鐘內(nèi)，為建立路由階段，單片機(jī)每2秒采集一次能耗數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)電路發(fā)送出去，無線收發(fā)電路同時對鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行偵聽，記錄鄰居節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)示號碼(1(16010,簡稱10),以建立路由表；以后為路由穩(wěn)定階段，單片機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)速率可以通過監(jiān)控終端設(shè)定，監(jiān)控終端有一輸入裝置，使用戶通過該輸入裝置來控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，設(shè)置默認(rèn)的發(fā)送數(shù)據(jù)速率為每30分鐘發(fā)送一次。節(jié)點(diǎn)按照建立好的路徑通過多跳方式把數(shù)據(jù)包發(fā)送到監(jiān)控終端，以節(jié)省能耗，減少冗余數(shù)據(jù)。
[0023]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，包括:由分布在工業(yè)企業(yè)中的測量節(jié)點(diǎn)組成的無線自組網(wǎng)絡(luò)；由基站節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控終端相連接形成的監(jiān)控裝置；所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無線自組網(wǎng)絡(luò)之間無線通信；其中，所述測量節(jié)點(diǎn)包括:用于測量周圍環(huán)境的能耗數(shù)據(jù)信息的能耗數(shù)據(jù)傳感器、用于與鄰居測量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信的無線收發(fā)電路和用于顯示測量結(jié)果的顯示器件分別與一數(shù)據(jù)處理器相連接，每個所述測量節(jié)點(diǎn)具有一個電源為測量節(jié)點(diǎn)供電；所述監(jiān)控終端通過發(fā)送控制命令將通信系統(tǒng)設(shè)置為本地顯示工作模式或遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式兩種模式；在本地顯示工作模式中，設(shè)置測量節(jié)點(diǎn)中的無線收發(fā)電路和監(jiān)控裝置不工作，所述數(shù)據(jù)處理器定時采集能耗數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)并控制顯示器件顯示當(dāng)前能耗數(shù)據(jù)；在遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式中，對通信系統(tǒng)設(shè)置如下:使顯示器件不工作，設(shè)置測量節(jié)點(diǎn)上電后η分鐘內(nèi)，所述數(shù)據(jù)處理器每m秒采集一次能耗數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)電路發(fā)送出去，無線收發(fā)電路同時對鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行偵聽，記錄鄰居節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)示號碼，以建立路由表；在路由穩(wěn)定階段，所述數(shù)據(jù)處理器的發(fā)送數(shù)據(jù)速率通過監(jiān)控終端來控制，測量節(jié)點(diǎn)按照建立好的路徑通過多跳方式把數(shù)據(jù)包發(fā)送到監(jiān)控終端；所述η為10-30之間的任意實數(shù)，m為1-20之間的任意實數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，其特征是，所述無線自組網(wǎng)絡(luò)的測量節(jié)點(diǎn)之間通過無線通信方式構(gòu)成無線傳感器自組網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線微蜂窩組網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)，其特征是，所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無線自組網(wǎng)絡(luò)的其中一個測量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信。
【文檔編號】G08C17/02GK104318738SQ201410506856
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】黎聲零, 黎宇, 李平, 陳德成, 樂立強(qiáng), 宋金驥, 張毅榮, 王來, 李燕珊 申請人:廣東斯靈通科技有限公司