自适应双向自动切换无线通讯装置制造方法

自适应双向自动切换无线通讯装置制造方法
【专利摘要】实用新型提供自适应双向自动切换无线通讯装置，该装置的核心特点之一在于该装置可以根据工作环境中的网络连接质量状况在GPRS网络与ZigBee网络之间自动切换。该特点可以保证终端的通讯质量并实现终端模块的功耗最低化，满足终端的低功耗高可靠性要求。该装置包括：管理其他模块并负责切换网络的核心控制模块、为其他模块供电的电源模块、与GPRS网络进行收发通讯的GPRS通讯模块、与ZigBee网络进行收发通讯的ZigBee通讯模块、与现场采集或控制设备通讯的串口通讯模块，所述电源模块与其他模块之间串接有快速熔断器。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种无线通讯装置，具体地说是一种自适应双向自动切换无线通 讯装置。 自适应双向自动切换无线通讯装置

【背景技术】
[0002] 在现有应用中，GPRS因为可以直接利用移动运营商架设的通讯网络，较容易实现 远距离通讯；而ZigBee的低功耗、自组织和免协议专利费的特性，适合现场多结点的短距 离通讯；二者相结合，以ZigBee单模块通讯装置作为终端节点和中继节点组成局域网进行 现场短距离通讯，GPRS作为中心节点将ZigBee局域网传输的现场数据与远距离上位机进 行收发通讯。这种模式对于终端易于维护的场合较为适用，但是难以胜任一些关键领域的 远距离监控应用（例如风力发电、太阳能发电等）。这些领域的监控对终端的通讯可靠性和 低维护频次要求很高，现有的ZigBee单模块通讯装置因功耗低可以减少电池更换次数以 降低维护频次，但ZigBee模块一旦失效，可能导致整个ZigBee单模块通讯装置与上位机的 通讯失效，难以保证其通讯可靠性。
[0003] 有鉴于此，针对上述问题，提出一种能改善上述缺失的融合GPRS、ZigBee双通讯 模块的自适应双向自动切换无线通讯装置。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供自适应双向自动切换无线通讯装置，该设备与现场采 集或控制设备进行数据交互及协议转换，并与GRPS及ZigBee无线网络进行数据交互及协 议转换。克服现有ZigBee单模块通讯装置的缺点和不足，在ZigBee通讯失效时，仍然能够 保证通讯装置能够与上位机进行通讯，在ZigBee通讯恢复时，能够切换到ZigBee网络保持 低功耗运行；为了保证安全，还能进快速熔断。
[0005] 为了达成上述目的，本实用新型提供了自适应双向自动切换无线通讯装置，包括 具有管理功能并负责切换网络的核心控制模块、与现场采集或控制设备通讯的串口通讯模 块、与ZigBee网络进行收发通讯的ZigBee通讯模块、与GPRS网络进行收发通讯的GPRS通 讯模块；所述串口通讯模块与核心控制模块相互连接，所述ZigBee通讯模块和GPRS通讯模 块分别连接于核心控制模块；另外还包括有电源模块，该电源模块分别连接核心控制模块、 串口通讯模块、ZigBee通讯模块、GPRS通讯模块，并且为他们提供电力；所述ZigBee通讯 模块、GPRS通讯模块根据网络连接质量由核心控制模块控制二者进行自动切换；所述电源 模块集内置电池与外部供电于一体；所述电源模块与其他模块之间串接有快速熔断器，快 速熔断器包括熔管、设于熔管两端的铜帽和触刀以及设于熔管内的熔体，铜帽分别罩设于 熔管的两端，触刀分别与两铜帽的外侧面相连接，熔体包括复数个银片，每个银片上平行设 有复数列断口，每列断口内的纵向开有相等数量的通孔；上述每列断口的两边部分别呈半 矩形结构，通孔为矩形孔；在每个银片一端断口的内侧纵向焊接有一锡桥。
[0006] 相较于现有技术，本实用新型在集成ZigBee模块的通讯装置的基础上，增加 GPRS 模块，并实现两种模块的自适应双向切换。可以根据工作环境中的网络连接质量状况在 GRPS网络与ZigBee网络之间自动切换。在ZigBee网络可靠的情况下，自动关闭GPRS模块 并自动选择ZigBee线路，充分利用ZigBee网络的低功耗特性；在ZigBee网络中断的情况 下，自动启动GPRS模块，保证通讯正常。该装置同时具备低功耗和网络高可靠性的特性。
[0007] 设置锡桥，用以产生冶金效应，当银片的温度上升到锡桥的熔点时，锡桥立即发生 熔化，从而可促进银片的熔断，这样有利于熔体在较低过载时的快速熔断，可使电路较低的 过载也能得到保护。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 图1为本实用新型自适应双向自动切换无线通讯装置的结构框图；
[0009] 图2为熔断器的结构示意图；
[0010] 图3为图2所示熔断器的银片结构示意图。

【具体实施方式】
[0011] 有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合【专利附图】

【附图说明】如下，然而附图仅提供参 考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。
[0012] 图1为本实用新型的结构原理框图，本实用新型的自适应双向自动切换无线通讯 装置，包括具有管理功能并负责切换网络的核心控制模块，该模块的功能主要在于协调控 制其他模块的运行，检测网络连接质量并切换网络；设置其他模块的运行参数、压缩与解压 缩数据、对数据进行协议转换、定时控制等；
[0013] 与现场采集或控制设备通讯的串口通讯模块；与ZigBee网络进行收发通讯的 ZigBee通讯模块；与GPRS网络进行收发通讯的GPRS通讯模块；所述串口通讯模块与核心 控制模块相互连接，所述ZigBee通讯模块和GPRS通讯模块分别连接于核心控制模块；另外 还包括有电源模块，该电源模块分别连接核心控制模块、串口通讯模块、ZigBee通讯模块、 GPRS通讯模块，并且为他们提供电力。所述电源模块集内置电池与外部供电于一体。
[0014] 所述ZigBee通讯模块、GPRS通讯模块根据网络连接质量由核心控制模块控制二 者进行自动切换。
[0015] 核心控制模块选用了美国德州仪器（TI)推出的MSP430系列单片机，它是一种16 位超低功耗、具有精简指令集（RISC)的混合信号处理器。GPRS通讯模块选用了西门子的 MC35i GSM/GPRS双模模块，它采用紧凑型设计，为用户提供了简单，内嵌式的无线GPRS模 块连接。ZigBee通讯模块选用了 Chipcon As公司推出的符合2. 4GHz IEEE802. 15. 4标准 的射频收发器CC2420,该芯片具有成本低、功耗小，适合使用电池进行供电等特点。
[0016] 核心控制模块的控制程序启动后的工作流程如下：
[0017] (1)首先启动Zigbee通讯模块；
[0018] (2)之后核心控制模块与Zigbee模块进行通讯以获取Zigbee网络联通状况；
[0019] (3)如果可以连通且通讯质量良好，则选用Zigbee网络与上位机进行通讯；
[0020] (4)如果不可以连通或者联通质量不佳，则启动GPRS通讯模块；
[0021] (5)在与上位机进行工况数据的通讯的同时，将Zigbee网络故障上传给上位机， 上位机可以据此记录该信息，以便让专业人员及时获知并排除Zigbee网络故障；
[0022] (6)此外，核心控制模块还会在选择GPRS通讯模块之后，定时检查Zigbee网络恢 复情况；
[0023] (7)如果检测到Zigbee网络正常，将会关闭GPRS通讯模块，选择Zigbee线路，以 获得更长的电池使用时间，保证装置的可用。
[0024] 核心控制模块在选择了 Zigbee线路的正常运行阶段也会轮询检测Zigbee线路， 如果通讯质量不佳，将切换到GPRS线路以保证通讯质量。Zigbee线路质量的轮询检测与自 动切换能够实现该装置无线通讯的高可用性，实现双通讯线路的冗余备份。
[0025] 本实用新型的装置可用于风力发电的现场即远程监控装置，检测到风力发电机的 震动、温度等传感信息，之后通过Zigbee子网连接到GPRS骨干网络，或者在Zigbee子网不 正常时，直接连接到GPRS骨干网络，将传感信息发送到远程监控中心的上位机。
[0026] 如图2和3所示，电源模块与其他模块之间设有熔断器，所述熔断器为快速熔断 器，包括熔管31、设于熔管31两端的铜帽311和触刀32以及设于熔管31内的熔体、石英砂 等，铜帽311分别罩设于熔管31的两端，触刀32分别与两铜帽311的外侧面相连接。熔体 包括数个银片33,每个银片33上平行设有数列断口 331，每列断口 331内的纵向开有相等 数量的通孔。上述每列断口 331的两边部分别呈半矩形结构，通孔为矩形孔332。银片33 的数量为一个或对称设置的两个，并且银片33两端分别与铜帽311内壁相连接。银片其断 口 331数量为三个，每个断口 331内纵向开有一个矩形孔332,该熔断器的体积较小，其总 长度即两触刀之间的长度为5(T52mm，而熔管31的直径只有18_。在此需要说明的是，传 统的快速熔断器的熔体一般仅采用银质材料制作，并取变截面状，使其狭颈部分取较高的 电流密度，以达到快速分断的效果。而本实用新型中的快速熔断器为了更好的降低该银片 33的熔化温度，提高其低倍过载的保护性能，因此还在每个银片33 -端断口 331的内侧纵 向焊接有一锡桥34,用以产生冶金效应，当银片33的温度上升到锡桥34的熔点时，锡桥34 立即发生熔化，从而可促进银片33的熔断，这样有利于熔体在较低过载时的快速熔断，可 使电路较低的过载也能得到保护。
[0027] 另外，由于银片33的通孔采用了矩形孔332,便于银片冲孔模的制作，可降低加工 难度以及成本。而且在触刀32上分别还设有一用于螺栓连接的U型开口，可通过螺栓方便 连接在电路里。
[0028] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其 他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。
【权利要求】
1.自适应双向自动切换无线通讯装置，其特征在于：包括具有管理功能并负责切换网 络的核心控制模块、与现场采集或控制设备通讯的串口通讯模块、与ZigBee网络进行收发 通讯的ZigBee通讯模块、与GPRS网络进行收发通讯的GPRS通讯模块；所述串口通讯模块 与核心控制模块相互连接，所述ZigBee通讯模块和GPRS通讯模块分别连接于核心控制模 块；另外还包括有电源模块，该电源模块分别连接核心控制模块、串口通讯模块、ZigBee通 讯模块、GPRS通讯模块，并且为他们提供电力；所述电源模块集内置电池与外部供电于一 体；所述电源模块与其他模块之间串接有快速熔断器，快速熔断器包括熔管、设于熔管两端 的铜帽和触刀以及设于熔管内的熔体，铜帽分别罩设于熔管的两端，触刀分别与两铜帽的 外侧面相连接，熔体包括复数个银片，每个银片上平行设有复数列断口，每列断口内的纵向 开有相等数量的通孔；上述每列断口的两边部分别呈半矩形结构，通孔为矩形孔；在每个 银片一端断口的内侧纵向焊接有一锡桥。
【文档编号】H04W36/36GK203896510SQ201420028127
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】李芳
申请人:重庆城市管理职业学院