本發(fā)明涉及一種wifi網(wǎng)絡跨接站以及一種基于無線網(wǎng)絡的惡劣環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，能夠使基于AP熱點的wifi網(wǎng)絡擺脫網(wǎng)線的限制, 實現(xiàn)了wifi網(wǎng)絡的純無線覆蓋。

背景技術(shù)：

隧道施工環(huán)境惡劣，工況復雜。有效的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)是保障隧道施工有序進行的有力手段。然而，隧道施工現(xiàn)場布線困難?，F(xiàn)有的有線網(wǎng)絡參數(shù)采集系統(tǒng)很容易因現(xiàn)場的施工和車輛運行而受到破壞，維護工作量大。無線傳感器網(wǎng)絡是一種分布式傳感器網(wǎng)絡，被廣泛地應用于工礦企業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。目前比較流行的無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議包括RF無線射頻技術(shù)、藍牙、Zigbee和Wifi。RF技術(shù)功能較弱，控制方式比較單一，且易受周圍環(huán)境的干擾和屏蔽。藍牙技術(shù)在成本、傳輸距離和功耗方面還很難令人滿意。Zigbee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，被廣泛應用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域。但是其帶寬無法滿足現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展需求。

Wifi是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備等終端以無線方式互聯(lián)的通信技術(shù)，具有速度快、可靠性高等特點。Wifi無線網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)主要有兩種：Infrastructure（基礎(chǔ)架構(gòu)模式）和Ad-Hoc（點對點）。Infrastructure結(jié)構(gòu)是STA（工作站）和無線AP建立的一種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，已網(wǎng)絡中心的AP起橋接作用。Ad-Hoc結(jié)構(gòu)是一種省去了無線AP（Access Point）而搭建起的對等網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。相比較而言。前者具有協(xié)議成熟，傳輸可靠的優(yōu)點；但是AP需要通過有線方式與交換機相連，不適合惡劣工業(yè)環(huán)境。后者具有網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)靈活，完全不需要有線連接的優(yōu)點，但是各層協(xié)議復雜，目前還處于研究之中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種wifi網(wǎng)絡跨接站及基于該wifi網(wǎng)絡跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，基于無線網(wǎng)橋和以AP為核心的Wifi覆蓋方式，實現(xiàn)了wifi網(wǎng)絡的純無線覆蓋，有效解決了惡劣環(huán)境下布線困難的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

一種wifi網(wǎng)絡跨接站，由無線網(wǎng)橋、無線AP、蓄電池及站監(jiān)控單元組成，每一個網(wǎng)絡跨接站均含有兩個無線網(wǎng)橋，兩個無線網(wǎng)橋分別和一個無線AP連接，無線AP向周圍發(fā)射wifi信號；蓄電池為所述無線網(wǎng)橋和無線AP供電，站控制單元負責監(jiān)測電網(wǎng)電壓、蓄電池電量，并在有外部供電的情況下管理蓄電池的充放電。

所述的wifi網(wǎng)絡跨接站，所述站監(jiān)控單元由一個單片機（MCU）、一個充電器、兩個繼電器（RLY）、一個以太網(wǎng)模塊（ET）、一個庫侖計（KLJ）、一個LED應急照明燈和一個穩(wěn)壓器（WY）構(gòu)成；單片機通過SPI接口控制以太網(wǎng)模塊（ET），向網(wǎng)絡服務器傳送本站的參數(shù)；單片機通過I/O口分別采集充電器的充電狀態(tài)（是否有電），控制兩個繼電器實現(xiàn)充電開啟和LED開啟功能；通過串口RX接收庫侖計采集的蓄電池電壓、電流、電量等參數(shù)信息；穩(wěn)壓器（WY）將蓄電池的9V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?V電壓供給單片機；蓄電池經(jīng)過庫侖計（KLJ）后給各個負載（包括無線熱點、無線網(wǎng)橋和LED照明燈）供電。

所述的wifi網(wǎng)絡跨接站，整個網(wǎng)絡跨接站采用防爆外殼封裝，天線及電源通過采用帶密封蓋的航空插頭接入內(nèi)部，以保證整個網(wǎng)絡跨接站的防塵防水性能。

一種基于所述wifi網(wǎng)絡跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)服務器、n個網(wǎng)絡跨接站和m個無線傳感器節(jié)點組成，所述m、n為大于1的自然數(shù)，一個網(wǎng)絡跨接站中的兩個無線網(wǎng)橋分別和相鄰的網(wǎng)絡跨接站通過wifi相連，每相鄰的網(wǎng)絡跨接站之間保持一定的距離，使得彼此的wifi信號覆蓋范圍相互銜接，網(wǎng)絡跨接站之間通過無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)局域網(wǎng)絡的互相連接；所述數(shù)據(jù)服務器和網(wǎng)絡跨接站通過無線網(wǎng)卡連接；無線傳感器節(jié)點和網(wǎng)絡跨接站無線連接。

所述的基于wifi網(wǎng)絡跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，無線傳感器節(jié)點由CPU、wifi模塊、傳感器、接口電路和電池單元組成，CPU采集傳感器數(shù)值并通過wifi模塊將數(shù)據(jù)傳輸至服務器；同時，CPU根據(jù)所在網(wǎng)絡環(huán)境計算所處的位置，并將該位置信息上傳服務器。

所述的基于wifi網(wǎng)絡跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)服務器的IP地址固定以便于其它無線終端對服務器的訪問，其它無線終端的IP地址設(shè)置為自動獲取；所述的其它無線終端，包括：數(shù)據(jù)服務器、無線傳感器節(jié)點、筆記本電腦、平板電腦和手機，可以在各個無線熱點的覆蓋范圍之間進行漫游切換。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明wifi網(wǎng)絡跨界站及采用基于該wifi網(wǎng)絡跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，采用基于無線網(wǎng)橋和以AP為核心的Wifi網(wǎng)絡覆蓋方式，能夠使基于AP熱點的wifi網(wǎng)絡擺脫網(wǎng)線的限制。整個網(wǎng)絡采用純無線wifi連接技術(shù)，實現(xiàn)了wifi網(wǎng)絡的純無線覆蓋，有效解決了惡劣環(huán)境下布線困難的問題。

2、本發(fā)明基于wifi網(wǎng)絡跨接站的惡劣環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，既保持了wifi網(wǎng)絡的適應度強（可連接電腦、手機、平板等多種終端）、帶寬高（可傳輸視頻等大文件）的優(yōu)點，又具有無線傳感器網(wǎng)絡的純無線特點，適合惡劣環(huán)境工況下的參數(shù)采集，無需布線，施工方便，容易實現(xiàn)，電源取之于環(huán)境照明或施工電源，避免了傳統(tǒng)有線采集參數(shù)布線的麻煩，不會與惡劣環(huán)境下的照明線、電源線等產(chǎn)生交叉干擾。

附圖說明

圖1是本發(fā)明隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是本發(fā)明wifi網(wǎng)絡跨接站原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明wifi網(wǎng)絡跨接站站監(jiān)控單元結(jié)構(gòu)原理圖；

圖4是本發(fā)明隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

實施例1

參見圖2，本發(fā)明提出了一種wifi網(wǎng)絡跨接站，所述網(wǎng)絡跨接站由兩個無線網(wǎng)橋、一個無線AP、一個蓄電池和一個站監(jiān)控單元組成。每一個網(wǎng)絡跨接站均含有兩個無線網(wǎng)橋，兩個無線網(wǎng)橋分別和一個無線AP連接，無線AP向周圍發(fā)射wifi信號；兩個無線網(wǎng)橋分別和另外的網(wǎng)絡跨接站通過wifi相連。

蓄電池為所述無線網(wǎng)橋和無線AP供電，站控制單元負責監(jiān)測電網(wǎng)電壓、蓄電池電量，并在有外部供電的情況下管理蓄電池的充放電。大功率無線熱點（無線AP）向周圍發(fā)射wifi信號。Wifi信號覆蓋范圍在100米至300米可調(diào)。

實施例2

參見圖2、圖3。本實施例的wifi網(wǎng)絡跨接站與實施例1的不同之處在于：如圖3所示，站監(jiān)控單元由一個單片機（MCU）、一個充電器、兩個繼電器（RLY）、一個以太網(wǎng)模塊（ET）、一個庫侖計（KLJ）、一個LED照明燈和一個穩(wěn)壓器（WY）構(gòu)成。單片機（MCU）通過SPI接口控制以太網(wǎng)模塊（ET），向網(wǎng)絡服務器傳送本站的參數(shù)；單片機通過I/O口分別采集充電器的充電狀態(tài)（是否有電），控制兩個繼電器實現(xiàn)充電開啟和LED開啟功能；單片機通過串口RX接收庫侖計采集的蓄電池電壓、電流、電量等參數(shù)信息。穩(wěn)壓器（WY）將蓄電池的9V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?V電壓供給單片機；蓄電池經(jīng)過庫侖計（KLJ）后給各個負載（包括無線熱點、無線網(wǎng)橋和LED照明燈）供電。

當蓄電池電量低于一個設(shè)定值時，站控制單元開啟充電電路，為蓄電池充電。在供電線路（取自照明系統(tǒng)）有電的情況下，站控制單元關(guān)閉LED照明燈。當供電線路由于故障斷電時，站控制單元打開LED燈作為應急照明。

整個網(wǎng)絡跨接站采用防爆外殼封裝，天線通過航空插頭接入內(nèi)部，保證整個網(wǎng)絡跨接站的防塵防水性能。電源插頭同樣采用帶密封蓋的航空插頭。

實施例3

參見圖1，本實施例為基于所述wifi網(wǎng)絡跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)服務器、n個網(wǎng)絡跨接站和m個無線傳感器節(jié)點組成，所述m、n為大于1的自然數(shù)，一個網(wǎng)絡跨接站中的兩個無線網(wǎng)橋分別和相鄰的網(wǎng)絡跨接站通過wifi相連，每相鄰的網(wǎng)絡跨接站之間保持一定的距離，使得彼此的wifi信號覆蓋范圍相互銜接，網(wǎng)絡跨接站之間通過無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)局域網(wǎng)絡的互相連接；所述數(shù)據(jù)服務器和網(wǎng)絡跨接站通過無線網(wǎng)卡連接；無線傳感器節(jié)點和網(wǎng)絡跨接站無線連接。

其中，網(wǎng)絡跨接站之間通過無線wifi方式互相連接。同時，網(wǎng)絡跨接站可以通過無線熱點向其周圍覆蓋wifi信號。兩個網(wǎng)絡中繼站之間保持一定的距離（100米至300米），使得彼此的wifi信號覆蓋范圍相互重疊。

所有的網(wǎng)絡跨接站中無線熱點名稱和密碼保持一致。網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)服務器的IP地址固定以便于其它無線終端對服務器的訪問，其它無線終端的IP地址設(shè)置為自動獲取；其它無線終端，包括數(shù)據(jù)服務器、無線傳感器節(jié)點、筆記本電腦、平板電腦和手機，可以在各個無線熱點的覆蓋范圍之間進行漫游切換。

實施例4

參見圖1、圖4，本實施例的基于wifi網(wǎng)絡跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，進一步公開了采用的無線傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，所述的無線傳感器節(jié)點由CPU、wifi模塊、傳感器、接口電路和電池單元組成，CPU采集傳感器數(shù)值并通過wifi模塊將數(shù)據(jù)傳輸至服務器；同時，CPU根據(jù)所在網(wǎng)絡環(huán)境計算所處的位置，并將該位置信息上傳服務器。

CPU采集電池的實時電量，并上傳服務器。CPU通過接口電路完成功能設(shè)置、狀態(tài)顯示和電池充電等管理功能。