專利名稱：1.0GHz以內(nèi)頻段無線智能自組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)的采集與傳輸，特別是溫度、濕度、壓力、流量、電能、電壓、電流等數(shù)據(jù)的采集、傳輸與集中分析和管理等，是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。
二、技術(shù)背景物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。物聯(lián)網(wǎng)從技術(shù)層面上分為三層結(jié)構(gòu)感知層、傳輸層和應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)是無線射頻識(shí)別 (RFID)和無線或有線傳感網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是借助于傳感設(shè)備，如光電感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等手段測(cè)量環(huán)境中的溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)、氣壓、污染成分，還有就是移動(dòng)物體的大小、速度和方向、狀態(tài)等多種物理、化學(xué)、生物現(xiàn)象參數(shù)，然后通過網(wǎng)絡(luò)將這些信息收集并傳輸?shù)街醒胄畔⑻幚硐到y(tǒng)作進(jìn)一步的處理。物聯(lián)網(wǎng)具有廣闊的行業(yè)應(yīng)用需求，在不久的將來，將給人們的生活方式帶來革命性的變化。城市公共安全、公共衛(wèi)生、安全生產(chǎn)、智能交通、貨運(yùn)物流、智能家居、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療服務(wù)等領(lǐng)域?qū)⒊蔀槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)未來互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，乃至于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都起著重要的作用。在物聯(lián)網(wǎng)的很多應(yīng)用場(chǎng)合，有相當(dāng)大一部分需要采集的信息點(diǎn)、傳感器等集中在某一特定的局部區(qū)域，如何將這些局部區(qū)域、多點(diǎn)的信息匯集起來，然后通過單一的出口發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上，這樣在降低成本的同時(shí)，也大大的節(jié)省了互聯(lián)網(wǎng)的IP資源，在技術(shù)領(lǐng)域，這個(gè)問題也是人們面對(duì)的主要問題。在解決局部區(qū)域、多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)膯栴}上，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為有線和無線，有線的方式是通過總線將所有的傳感器連接起來，比如在工業(yè)上大多采用RS-485總線，最后匯集到一點(diǎn)，集中點(diǎn)再通過串口服務(wù)器轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議，連接到互聯(lián)網(wǎng)或者計(jì)算機(jī)控制中心，使用RS-485有線連接存在布線困難，施工難度大，周期長(zhǎng)，花費(fèi)大量的人力和物力，并且有些場(chǎng)合是不允許進(jìn)行破壞性的工作或者走明線。無線的方式通常有幾種， 比如zigbee網(wǎng)絡(luò)，WLAN網(wǎng)絡(luò)或者利用GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)等等，Zigbee和WLAN網(wǎng)絡(luò)的頻率都為 2. 4GHz,頻率很高，優(yōu)點(diǎn)是傳送數(shù)據(jù)的速率比較高，但缺點(diǎn)也很明顯，傳輸距離近，穿透力很差，而在實(shí)際的工作環(huán)境中，大部分是環(huán)境比較差、障礙物比較多的場(chǎng)合，另外如果不是視頻監(jiān)控的需要，絕大部分場(chǎng)合都是低速率的數(shù)據(jù)采集，不需要高速率的數(shù)據(jù)傳輸；如果通過GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的數(shù)據(jù)中心，會(huì)造成大量的IP資源浪費(fèi)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用的問題，而有些應(yīng)用是M小時(shí)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量非常大，就會(huì)產(chǎn)生高額的費(fèi)用，另外此類的GPRS/3G采集器的造價(jià)通常也比較昂貴，運(yùn)營(yíng)成本會(huì)大幅增加。為解決上述問題，我公司開發(fā)了 “1. OGHz以內(nèi)頻段無線智能自組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與設(shè)備”，即GR1000型無線智能自組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。該技術(shù)和系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種局部區(qū)域(300米 10千米內(nèi))、多點(diǎn)、低速率的數(shù)據(jù)采集傳輸應(yīng)用，諸如電力設(shè)備儀表， 煤氣表，水表，溫度，濕度等計(jì)量器具的數(shù)據(jù)采集和傳輸。GR1000設(shè)備與儀表或傳感器的有機(jī)結(jié)合，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸與管理的最佳方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題傳統(tǒng)的電能、流量、溫度、濕度等參數(shù)數(shù)據(jù)的采集傳輸方案中，有線傳輸線路存在施工周期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)成本、時(shí)間成本和人力成本較高的問題。使用現(xiàn)有的公共無線GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)每月都需要向運(yùn)營(yíng)商支付網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)或大量的數(shù)據(jù)流量費(fèi)， 運(yùn)營(yíng)成本昂貴。使用2. 4GHz Zigbee或WLAN技術(shù)，速率雖高，但穿透力較差，投資成本也不是最合適的?？傊?，原有的無線和有線方案，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)點(diǎn)眾多，數(shù)據(jù)量不大，對(duì)速率要求不高，布網(wǎng)費(fèi)用較低，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用免費(fèi)的需求無法滿足。本發(fā)明可以解決這些問題。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的方法本發(fā)明針對(duì)之前傳統(tǒng)方案中存在的問題，利用1. OGHz以內(nèi)的免費(fèi)頻率資源，比如 315MHz 510MHz、779MHz 960MHz等等，同時(shí)利用本發(fā)明人自有的無線自組網(wǎng)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)
數(shù)據(jù)的可靠穩(wěn)定傳輸。GR1000系列無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備包括GRC-1000系列網(wǎng)絡(luò)集中器和 GRT-1000系列采集終端。GRC-1000網(wǎng)絡(luò)集中器和GRT-1000采集終端配合使用，可以組成高性能、穩(wěn)定、可靠、方便的、免運(yùn)營(yíng)費(fèi)的智能無線數(shù)據(jù)采集傳輸網(wǎng)絡(luò)，最后通過以太網(wǎng)接口或者3G網(wǎng)絡(luò)傳送到指定的服務(wù)器。系統(tǒng)框圖參見附

圖1。整個(gè)采集傳輸網(wǎng)絡(luò)以發(fā)明人擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GST-P智能自組網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)， 該技術(shù)對(duì)組網(wǎng)、路由選擇、網(wǎng)絡(luò)管理等全部智能化自動(dòng)化。以多跳方式構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，自由方便， 可以極大的擴(kuò)展傳輸距離和網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，對(duì)于復(fù)雜的環(huán)境，它以智能中轉(zhuǎn)的方式繞過障礙物的遮擋，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。即使在復(fù)雜或者危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境中也能夠組建穩(wěn)定、可靠、具有區(qū)域性覆蓋的無線智能網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)某節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集不受影響，路由自動(dòng)選擇。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)，可以自動(dòng)重新及時(shí)構(gòu)建新的無線網(wǎng)絡(luò)。歌銳公司提供完備的組網(wǎng)軟件，簡(jiǎn)單、方便、直觀的讓客戶建立自己的數(shù)據(jù)采集傳輸網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，利用歌銳提供的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行監(jiān)控軟件，可以隨時(shí)利用hternet互聯(lián)網(wǎng)查看每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的工作狀況，出現(xiàn)問題系統(tǒng)軟件自動(dòng)報(bào)警，通知客戶，實(shí)現(xiàn)真正的智能化、自動(dòng)化、可視化的數(shù)據(jù)采集傳輸網(wǎng)絡(luò)。GR1000設(shè)備是低功率發(fā)射，綠色產(chǎn)品，電磁環(huán)保，工作在免費(fèi)頻段，載頻頻率在 1.0GHz范圍以內(nèi)，符合ISM頻段通信標(biāo)準(zhǔn)，無需申請(qǐng)頻點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)采集終端為透明數(shù)據(jù)傳送，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議。GR1000設(shè)備可以自行監(jiān)控運(yùn)行狀況，即使射頻芯片被干擾(如雷電干擾)也可重新啟動(dòng)，自動(dòng)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)，不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。改變了目前無線通訊行業(yè)的致命問題，使該產(chǎn)品永不死機(jī)，滿足各種級(jí)別的工業(yè)客戶需求， GRT-1000系列采集終端可以提供標(biāo)準(zhǔn)的RS-485/RS-232接口，可以滿足任何嚴(yán)格的工業(yè)場(chǎng)合使用。GRC-1000系列采集集中器可以提供標(biāo)準(zhǔn)USB、TCP/IP以太網(wǎng)、RS-485接口、GPRS 接口。設(shè)備采用單片射頻集成電路及高性能處理器，外圍電路少，可靠性高，故障率低， 靈敏度高，1200bps的靈敏度為-112dBm，115200bps的靈敏度為-95dBm，工作壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性好。工作溫度范圍寬GR1000設(shè)備所有器件均按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選用，產(chǎn)品出廠經(jīng)過嚴(yán)格的高低溫測(cè)試，工作溫度均在-40 +85攝氏度范圍，器件年老化率均不超過0. 5ppm。GRC-1000集中器技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種用于數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)姆椒?，載頻在IGHz以內(nèi)的ISM頻段，多跳、級(jí)聯(lián)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是以集中器作為控制和協(xié)調(diào)中心，無線終端作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和傳輸終端，組成多跳級(jí)聯(lián)的智能網(wǎng)絡(luò)。
2.一種由權(quán)利要求1所制造的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括無線網(wǎng)絡(luò)集中器GRC-1000和無線網(wǎng)絡(luò)終端GRT-1000。其中GRC-1000采用帶以太網(wǎng)控制器的控制芯片，和1.0GHz以內(nèi)頻段的射頻芯片，同時(shí)采用相關(guān)技術(shù)將發(fā)射功率控制在IOOmW以內(nèi)。GRT-1000采用帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，和1. OGHz以內(nèi)頻段的射頻芯片，同時(shí)采用相關(guān)技術(shù)將發(fā)射功率控制在10mW。在組網(wǎng)和進(jìn)行傳輸時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是以GRC-1000為控制和協(xié)調(diào)中心，GRT-1000作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和傳輸終端，組成多跳級(jí)聯(lián)的智能網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)可以直接連接智能檢測(cè)儀，帶有MODBUS規(guī)約。
全文摘要
本發(fā)明為一種智能無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備，主要服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的各種傳感器數(shù)據(jù)傳輸項(xiàng)目上。我公司開發(fā)了“1GHz內(nèi)頻段無線智能自組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與設(shè)備”，即GR1000型無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)工作在1GHz內(nèi)工業(yè)免申請(qǐng)頻道，同時(shí)利用本發(fā)明人自有的無線自組網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。具有傳輸距離遠(yuǎn)(可達(dá)10公里)，智能組網(wǎng)，智能路由，穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。該技術(shù)和系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種局部區(qū)域、多點(diǎn)、低速率的數(shù)據(jù)采集傳輸應(yīng)用，諸如電力設(shè)備儀表，煤氣表，水表，溫度，濕度等計(jì)量器具的數(shù)據(jù)采集和傳輸。GR1000設(shè)備與儀表或傳感器的有機(jī)結(jié)合，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸與管理的最佳方案。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102469624SQ201010553878
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者徐發(fā)榮, 王慶超 申請(qǐng)人:上海歌銳網(wǎng)絡(luò)科技有限公司