一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置，装置包括一个主处理器、至少两个双SPI或四个单SPI协处理器、至少四个无线网关芯片作为射频通路收发Lora数据，网关芯片配备两个射频前端芯片进行数字和模拟信号的基带处理，网关芯片均具有8个独立设置工作频率的射频通道且每通道均可实现速率的自适应调整，无线数据节点通过两级处理器的调度可进行点对点通信和一对多通信，网络容量大且架构清晰易于扩充和维护；主处理器通过以太网和串口可实现人防工程中不同类型的多种数据节点的协议的兼容，完成对整个人防设备网络的管理；本发明专利技术解决了地下空间信号覆盖差的问题，采用两层处理器结构解决了无线设备速率传输慢及网络部署安装的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置
本专利技术属于通信
，具体涉及一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置。
技术介绍
人防指挥所是高级的防空战备设施，在指挥所内有大量用于保障人员安全的设备，如防护门、通风机、生活水、发电机、应急照明电源等。按照人防设施“战时防空，平时服务、急时应急，平战结合”的原则，人防指挥所的各种设备必须专人维护，定期演习。很多人防指挥所在设计初期自动化程度较低，在后期增加智能设备时，由于人防设施的密闭性和抗震性要求，不允许对其进行穿墙、打洞等施工，造成智能化设备无法施工，不能与主控台系统联动。当前的通用型数据网关应用于人防时存在一定缺陷，主要问题为通用网关的信号强度不够难以达到信号覆盖的要求、人防专用设备数据格式解析困难，设备通信网络部署复杂等。
技术实现思路
本专利技术弥补了现有技术的缺陷，提供了一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置，该装置能够显著提高人防指挥所的信息互通效果，提高无线设备速率传输速度，网络部署安装便于布置。本专利技术的具体技术方案是：一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置，关键点是，所述装置包括主处理器、带有SPI接口的协处理器以及与协处理器无线通信连接的网关芯片，网关芯片用于处理无线设备的数据信号，协处理器与主处理器相连，所述网关芯片连接有两个组成正交信号通道的射频前端芯片。所述的协处理器内部设置有用于收发状态控制的缓冲存储器。所述的网关芯片具有8个独立设置工作频率的射频通道。所述的主处理器为一个，协处理器为与主处理器相连的一组，网关芯片与协处理器一一对应连接；所述的主处理器为一个，协处理器为与主处理器相连的一组，网关芯片为一组且每个均与所有协处理器相连；所述的主处理器为一个，协处理器为与主处理器相连的一组，无线设备包括主节点和一组从节点，网关芯片为一组，每个协处理器均与所有网关芯片相连，主设备和从设备分别与不同的网关芯片相连。所述的协处理器至少为两个，且每个协处理器均为双SPI接口；或者协处理器至少为四个，且每个协处理器均为单SPI接口。本专利技术的有益效果是：在本专利技术中，每个网关芯片配备两个射频前端芯片进行数字和模拟信号的基带处理，每个网关芯片均具有8个独立设置工作频率的射频通道且每通道均可实现速率的自适应调整；无线数据节点通过两级处理器的调度可进行点对点通信和一对多通信，网络容量大且架构清晰易于扩充和维护；主处理器通过以太网和串口可实现人防工程中不同类型的多种数据节点的协议的兼容，完成对整个人防设备网络的管理；本专利技术涉及的无线设备信息集成装置利用多个网关芯片解决了地下空间信号覆盖差的问题，采用两层式处理器结构解决了无线设备速率传输慢及网络部署安装的问题。附图说明图1是本专利技术实施例1的结构原理图；图2是本专利技术实施例2的结构原理图；图3是本专利技术实施例3的结构原理图；附图中，1、主处理器，2、协处理器；3、网关芯片，4、无线设备，401、主节点，402、从节点。具体实施方式本专利技术涉及一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置，所述装置包括主处理器1、带有SPI接口的协处理器2以及与协处理器2无线通信连接的网关芯片3，网关芯片3用于处理无线设备4的数据信号，协处理器与主处理器1相连，所述网关芯片3连接有两个组成正交信号通道的射频前端芯片。主处理器1为含有12C总线的MCU，协处理器2为至少两个含有两个SPI接口的用于与无线Lora网关芯片进行通信的数据包协同处理器，或至少四个含有单个SPI接口的用于无线Lora网关芯片进行通信的数据包协同处理器，网关芯片为至少四个基于Lora射频基带技术的无线Lora网关芯片SX1301完成无线信号的调制和解调，每个Lora网关芯片连接两个组成正交信号通道的射频前端芯片SX1255，将无线信号转换成电平信号或控制其反过程。基于上述结构的无线设备信息集成装置具有至少四条可以同时工作的不同频点的无线Lora无线通道，每条通道均可在同一时刻以全双工的方式在其频点上发送接收数据；每条无线通道上的上传数据在由网关芯片解调完毕后，采用SPI中断的方式通知其数据包处理器通过SPI接口完成数据同步；每条无线通道上的下发数据在由数据包处理器打包组帧后，采用SPI中断的方式通知网关芯片3启用SPI接口完成数据传输。协处理器2将上传或下发的数据在其内部建立一个缓冲器，该缓冲器为用于收发状态控制的缓冲存储器，用于大量数据进行收发时，收发控制状态进行切换在其内部进行，以保证其最少的状态等待时间。每个协处理器2将前端数据经过完整性验证后，在其独立的12C总线接口上将无线数据进行汇聚，以保证主处理器1能够访问到所有的数据；Lora网关芯片完成的主要工作包括无线握手、三次验证、自动应答、通道查询、调制解调等，均无需主处理器1或协处理器2的参与；协处理器2的主要工作为中心频率设定、功耗管理、网关芯片启停、接收数据包的有效数据和元数据，发送数据包里的用户有效数据及参数信息。网关芯片3具有8个独立设置工作频率的射频通道，采用无线网关芯片SX1301可预定8个中心频率通道，每一通道可设置6种不同速率的Lora信号，且不同速率的信号切换由无线节点根据通信Qos自适应选择，可明显降低同频干扰，有效提高天线的利用率。无线网关3采用互补备份的运行方式与人防数据设备无线节点之间的交互，无线传输支持LoraWANA类超低功耗的方式进行，人防数据节点发起数据上行请求，网关芯片3根据ALOHA协议确定四个网关中的一个处于空闲状态的芯片与数据节点进行下行通信，其他网关芯片3对此节点处于监视状态。在下行通信信息经过网关的握手连接后，对应的协处理器2开始传输数据，并在数据完成后，再次关闭传输通道以节省无线数据节点的电量消耗；无线数据节点的LoraWANMAC通讯协议由主处理器1进行解析，无线数据节点的数据经协处理器2到达主处理器1，主处理器1对其数据包拆分并根据用户层的功能对无线数据节点执行查询或控制功能。根据上述结构和工作说明，两个人防无线数据节点之间可实现点对点的高速数据通讯，一个人防无线节点发出数据请求后，数据经无线网关和协处理器2后，由主处理器1通知协处理器2保持此链路，若目标数据节点经其他无线网关向主处理器1发出请求后，主处理器1即会连接两个节点之间的路由完成数据交换。多个人防数据节点之间数据交换工作原理类似，但需要主处理器1维持多个链路连接，并控制无线网关的射频通道，多个数据节点之间可形成星形的网络拓扑；根据SX1301的运算能力进行测算，一个人防无线设备集成装置可同时保证32个节点的自由连接，若采用分时复用的方式，以每个节点分配的时间片为200ms，最多可保持240个节点的连接。主处理器1的12C和协处理器2的12C是主从关系，主处理器1的12C接口是主站，协处理器2的12C接口是从站；主处理器1具有以太网接口，能进行以太网协议的扩展和通讯，包括但不限于HTTP、MQTT、MODBUSTCP、COAP协议的透传和转换；主处理器1还具有异步串口，能进行485或232的数据通讯，实现MODBUS协议的透传和转换。实施例1，作为基础性无线数据网关的应用实例，基础性网关是指无线数据集成装置具有一般性的网关的AP连接、自动接入、身份验证、数据汇聚、字节转发等功能；本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置，关键点是，所述装置包括主处理器(1)、带有SPI接口的协处理器(2)以及与协处理器(2)无线通信连接的网关芯片(3)，网关芯片(3)用于处理无线设备(4)的数据信号，协处理器(2)与主处理器(1)相连，所述网关芯片(3)连接有两个组成正交信号通道的射频前端芯片。

【技术特征摘要】
1.一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置，关键点是，所述装置包括主处理器(1)、带有SPI接口的协处理器(2)以及与协处理器(2)无线通信连接的网关芯片(3)，网关芯片(3)用于处理无线设备(4)的数据信号，协处理器(2)与主处理器(1)相连，所述网关芯片(3)连接有两个组成正交信号通道的射频前端芯片。2.根据权利要求1所述的一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置，其特征在于：所述的协处理器(2)内部设置有用于收发状态控制的缓冲存储器。3.根据权利要求1所述的一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置，其特征在于：所述的网关芯片(3)具有8个独立设置工作频率的射频通道。4.根据权利要求1所述的一种用于人防指挥所的无线设备信息集成装置，其特征在于：所述的主处理器(1)为一个，协处理器(2)为与主处理器(1)相连的一组，网关芯片(3)与协处理器(2)一一对应连接。5.根据权利要求1所述的一种用于人防指挥所的无线设备信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，牛英群，燕晓燕，杨林华，赵静，霍骁象，
申请(专利权)人：邯郸职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河北,13