本實(shí)用新型涉及一種wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站以及一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的惡劣環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，能夠使基于AP熱點(diǎn)的wifi網(wǎng)絡(luò)擺脫網(wǎng)線的限制, 實(shí)現(xiàn)了wifi網(wǎng)絡(luò)的純無(wú)線覆蓋。

背景技術(shù)：

隧道施工環(huán)境惡劣，工況復(fù)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(jìn)行的有力手段。然而，隧道施工現(xiàn)場(chǎng)布線困難。現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)采集系統(tǒng)很容易因現(xiàn)場(chǎng)的施工和車輛運(yùn)行而受到破壞，維護(hù)工作量大。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)，被廣泛地應(yīng)用于工礦企業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。目前比較流行的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括RF無(wú)線射頻技術(shù)、藍(lán)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(lán)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(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域。但是其帶寬無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展需求。

Wifi是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備等終端以無(wú)線方式互聯(lián)的通信技術(shù)，具有速度快、可靠性高等特點(diǎn)。Wifi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有兩種：Infrastructure（基礎(chǔ)架構(gòu)模式）和Ad-Hoc（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）。Infrastructure結(jié)構(gòu)是STA（工作站）和無(wú)線AP建立的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，已網(wǎng)絡(luò)中心的AP起橋接作用。Ad-Hoc結(jié)構(gòu)是一種省去了無(wú)線AP（Access Point）而搭建起的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)；但是AP需要通過(guò)有線方式與交換機(jī)相連，不適合惡劣工業(yè)環(huán)境。后者具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活，完全不需要有線連接的優(yōu)點(diǎn)，但是各層協(xié)議復(fù)雜，目前還處于研究之中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站及基于該wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，基于無(wú)線網(wǎng)橋和以AP為核心的Wifi覆蓋方式，實(shí)現(xiàn)了wifi網(wǎng)絡(luò)的純無(wú)線覆蓋，有效解決了惡劣環(huán)境下布線困難的問(wèn)題。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案：

一種wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站，由無(wú)線網(wǎng)橋、無(wú)線AP、蓄電池及站監(jiān)控單元組成，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)跨接站均含有兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋，兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋分別和一個(gè)無(wú)線AP連接，無(wú)線AP向周圍發(fā)射wifi信號(hào)；蓄電池為所述無(wú)線網(wǎng)橋和無(wú)線AP供電，站控制單元負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)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(luò)跨接站，所述站監(jiān)控單元由一個(gè)單片機(jī)（MCU）、一個(gè)充電器、兩個(gè)繼電器（RLY）、一個(gè)以太網(wǎng)模塊（ET）、一個(gè)庫(kù)侖計(jì)（KLJ）、一個(gè)LED應(yīng)急照明燈和一個(gè)穩(wěn)壓器（WY）構(gòu)成；單片機(jī)通過(guò)SPI接口控制以太網(wǎng)模塊（ET），向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳送本站的參數(shù)；單片機(jī)通過(guò)I/O口分別采集充電器的充電狀態(tài)（是否有電），控制兩個(gè)繼電器實(shí)現(xiàn)充電開(kāi)啟和LED開(kāi)啟功能；通過(guò)串口RX接收庫(kù)侖計(jì)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(jī)；蓄電池經(jīng)過(guò)庫(kù)侖計(jì)（KLJ）后給各個(gè)負(fù)載（包括無(wú)線熱點(diǎn)、無(wú)線網(wǎng)橋和LED照明燈）供電。

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

一種基于所述wifi網(wǎng)絡(luò)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(wù)器、n個(gè)網(wǎng)絡(luò)跨接站和m個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成，所述m、n為大于1的自然數(shù)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)跨接站中的兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋分別和相鄰的網(wǎng)絡(luò)跨接站通過(guò)wifi相連，每相鄰的網(wǎng)絡(luò)跨接站之間保持一定的距離，使得彼此的wifi信號(hào)覆蓋范圍相互銜接，網(wǎng)絡(luò)跨接站之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)的互相連接；所述數(shù)據(jù)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)跨接站通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡連接；無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)跨接站無(wú)線連接。

所述的基于wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)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(guò)wifi模塊將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器；同時(shí)，CPU根據(jù)所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境計(jì)算所處的位置，并將該位置信息上傳服務(wù)器。

所述的基于wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)服務(wù)器的IP地址固定以便于其它無(wú)線終端對(duì)服務(wù)器的訪問(wèn)，其它無(wú)線終端的IP地址設(shè)置為自動(dòng)獲?。凰龅钠渌鼰o(wú)線終端，包括：數(shù)據(jù)服務(wù)器、無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)、筆記本電腦、平板電腦和手機(jī)，可以在各個(gè)無(wú)線熱點(diǎn)的覆蓋范圍之間進(jìn)行漫游切換。

本實(shí)用新型的有益效果：

1、本實(shí)用新型wifi網(wǎng)絡(luò)跨界站及采用基于該wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，采用基于無(wú)線網(wǎng)橋和以AP為核心的Wifi網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式，能夠使基于AP熱點(diǎn)的wifi網(wǎng)絡(luò)擺脫網(wǎng)線的限制。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用純無(wú)線wifi連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了wifi網(wǎng)絡(luò)的純無(wú)線覆蓋，有效解決了惡劣環(huán)境下布線困難的問(wèn)題。

2、本實(shí)用新型基于wifi網(wǎng)絡(luò)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(luò)的適應(yīng)度強(qiáng)（可連接電腦、手機(jī)、平板等多種終端）、帶寬高（可傳輸視頻等大文件）的優(yōu)點(diǎn)，又具有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的純無(wú)線特點(diǎn)，適合惡劣環(huán)境工況下的參數(shù)采集，無(wú)需布線，施工方便，容易實(shí)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(huì)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(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是本實(shí)用新型wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站站監(jiān)控單元結(jié)構(gòu)原理圖；

圖4是本實(shí)用新型隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型提出了一種wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站，所述網(wǎng)絡(luò)跨接站由兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋、一個(gè)無(wú)線AP、一個(gè)蓄電池和一個(gè)站監(jiān)控單元組成。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)跨接站均含有兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋，兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋分別和一個(gè)無(wú)線AP連接，無(wú)線AP向周圍發(fā)射wifi信號(hào)；兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋分別和另外的網(wǎng)絡(luò)跨接站通過(guò)wifi相連。

蓄電池為所述無(wú)線網(wǎng)橋和無(wú)線AP供電，站控制單元負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)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(wú)線熱點(diǎn)（無(wú)線AP）向周圍發(fā)射wifi信號(hào)。Wifi信號(hào)覆蓋范圍在100米至300米可調(diào)。

實(shí)施例2

參見(jiàn)圖2、圖3。本實(shí)施例的wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站與實(shí)施例1的不同之處在于：如圖3所示，站監(jiān)控單元由一個(gè)單片機(jī)（MCU）、一個(gè)充電器、兩個(gè)繼電器（RLY）、一個(gè)以太網(wǎng)模塊（ET）、一個(gè)庫(kù)侖計(jì)（KLJ）、一個(gè)LED照明燈和一個(gè)穩(wěn)壓器（WY）構(gòu)成。單片機(jī)（MCU）通過(guò)SPI接口控制以太網(wǎng)模塊（ET），向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳送本站的參數(shù)；單片機(jī)通過(guò)I/O口分別采集充電器的充電狀態(tài)（是否有電），控制兩個(gè)繼電器實(shí)現(xiàn)充電開(kāi)啟和LED開(kāi)啟功能；單片機(jī)通過(guò)串口RX接收庫(kù)侖計(jì)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(jī)；蓄電池經(jīng)過(guò)庫(kù)侖計(jì)（KLJ）后給各個(gè)負(fù)載（包括無(wú)線熱點(diǎn)、無(wú)線網(wǎng)橋和LED照明燈）供電。

當(dāng)蓄電池電量低于一個(gè)設(shè)定值時(shí)，站控制單元開(kāi)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(dāng)供電線路由于故障斷電時(shí)，站控制單元打開(kāi)LED燈作為應(yīng)急照明。

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)跨接站采用防爆外殼封裝，天線通過(guò)航空插頭接入內(nèi)部，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)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(shí)施例3

參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例為基于所述wifi網(wǎng)絡(luò)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(wù)器、n個(gè)網(wǎng)絡(luò)跨接站和m個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成，所述m、n為大于1的自然數(shù)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)跨接站中的兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋分別和相鄰的網(wǎng)絡(luò)跨接站通過(guò)wifi相連，每相鄰的網(wǎng)絡(luò)跨接站之間保持一定的距離，使得彼此的wifi信號(hào)覆蓋范圍相互銜接，網(wǎng)絡(luò)跨接站之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)的互相連接；所述數(shù)據(jù)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)跨接站通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡連接；無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)跨接站無(wú)線連接。

其中，網(wǎng)絡(luò)跨接站之間通過(guò)無(wú)線wifi方式互相連接。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨接站可以通過(guò)無(wú)線熱點(diǎn)向其周圍覆蓋wifi信號(hào)。兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)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(hào)覆蓋范圍相互重疊。

所有的網(wǎng)絡(luò)跨接站中無(wú)線熱點(diǎn)名稱和密碼保持一致。網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)服務(wù)器的IP地址固定以便于其它無(wú)線終端對(duì)服務(wù)器的訪問(wèn)，其它無(wú)線終端的IP地址設(shè)置為自動(dòng)獲取；其它無(wú)線終端，包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)、筆記本電腦、平板電腦和手機(jī)，可以在各個(gè)無(wú)線熱點(diǎn)的覆蓋范圍之間進(jìn)行漫游切換。

實(shí)施例4

參見(jiàn)圖1、圖4，本實(shí)施例的基于wifi網(wǎng)絡(luò)跨接站的隧道施工環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)，進(jìn)一步公開(kāi)了采用的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，所述的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)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(guò)wifi模塊將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器；同時(shí)，CPU根據(jù)所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境計(jì)算所處的位置，并將該位置信息上傳服務(wù)器。

CPU采集電池的實(shí)時(shí)電量，并上傳服務(wù)器。CPU通過(guò)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。