基于光通信的室内多传感器数据传输装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种基于光通信的室内多传感器数据传输装置、系统及方法，所述传输装置包括光发射模块、光接收模块，光发射模块包括发光二极管，光接收模块包括光感应器，所述传输装置还包括处理器、内存、内控制寄存器、外部接口，处理器与内存、内控制寄存器、外部接口、光发射模块及光接收模块电连接，外部接口用于连接对应的多个传感器。本发明专利技术实施例通过采用光通信代替无线射频通信以及通过协议转换使串口协议与光通信协议兼容，使所述传输装置作为传感网的节点，进而提高了传感网节点的接口兼容性、节点布设的简洁性、传感网通信的可靠性以及提高传感网布设环境的安全性，降低了传感网布设的电磁污染。

【技术实现步骤摘要】
基于光通信的室内多传感器数据传输装置、系统及方法
本专利技术涉及无线传感网领域，尤其涉及一种基于光通信的室内多传感器数据传输装置、系统及方法。
技术介绍
无线传感器网络是由大量体积小、成本低，具有无线通信、传感、数据处理的传感器节点通过无线通信技术组成的可自组织，多跳的无线分布式网络，传感器节点是网络的基本单元，而节点的稳定运行是整个网络可靠运行的基本保证。无线传感器网络主要具有传感器节点数量多、动态拓扑结构、多跳路由、自组织网络、以数据为中心等特点。目前，主流的无线传感器网络技术包括ZigBee、WiFi和Bluetooth等。ZigBee协议在IEEE802.154标准的基础上制定了网络层、应用层及安全层，是一个完整的标准协议，已经成为无线传感器网络的国际标准协议。ZigBee作为一种具有统一技术标准的无线网络通信技术，具有以下鲜明的特点：低能耗、节点容量大、安全性高。WiFi是一种无线局域网数据传输的技术与规格，也就是IEEE所定义的无线通信标准IEEE802.11。基于IP的联网技术能够非常方便地实现与已经安装在企业和家庭中的网络进行无缝连接，而且还具有一定的安全性。此外，WiFi的传输速度很快，最高可达54Mb/s，并且覆盖范围广。Bluetooth（蓝牙）技术采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，其数据速率为1Mbps左右，采用时分双工传输方案实现全双工传输。Bluetooth技术致力于在10~100m的空间内使所有支持该技术的移动或非移动设备可以方便地建立网络联系、进行语音和数据通信。综上所述：ZigBee技术适合低速传感应用，通信距离较短，成本最低，功耗也相对最小；WiFi技术目前已经批量使用，主要在家庭和办公室环境用于PC等设备的局域网络，其信号传输速度最快，通信距离远，使用成本相对较高；Bluetooth无线技术是在两个设备之间进行无线短距离通信的最简单、最便捷的方法，其信息传递安全性高、功耗较低、成本低、应用范围广泛。可见光通信（VLC）技术是一种利用可见光光波作为信号载体进行无线高速通信的无线光通信技术。VLC利用的可见光光谱是一种无监管的、自由使用的频谱资源，最重要的是VLC与现有的射频（RadioFrequency，RF）通信互不干涉。狭义而言，VLC采用现有的半导体照明器件（LightEmittingDiodes，LED）作为通信的发射机，利用LED光源高速的亮灭传递信号。可见光照明与数字通信一体化的VLC技术推动着下一代照明与接入网技术的进步。通照一体也使VLC系统迅速发展成为一种可行并且富有吸引力的通信技术，进而成为一种发展最快的无线光通信技术。在过去几年时间里，VLC技术得到了更多的关注，有更多的研究人员投入到VLC技术的研究事业中，特别是室内可见光通信领域。针对目前无线传感网中通信技术的研究，还普遍存在以下几点不足：、通信速率低；、存在电磁污染；、通信距离受限；、频谱资源紧张等。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于光通信的室内多传感器数据传输装置、系统及方法，以使提高传感网节点的接口兼容性、节点布设的简洁性、传感网通信的可靠性以及提高传感网布设环境的安全性，降低传感网布设的电磁污染。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提出了一种基于光通信的室内多传感器数据传输装置，包括光发射模块、光接收模块，光发射模块包括发光二极管，光接收模块包括光感应器，所述传输装置还包括处理器、内存、内控制寄存器、外部接口，处理器与内存、内控制寄存器、外部接口、光发射模块及光接收模块电连接，外部接口用于连接外部对应的多个传感器；发射时，处理器通过外部接口接收传感器采集的数据，将与外部接口对应的串口协议转换为光通信协议，再采用预设的调制技术和电光转换技术通过光发射模块将传感器采集的数据发射出去；接收时，处理器通过光接收模块接收外部的光信息，然后通过预设的解调技术解调并将光通信协议转换为对应的串口协议，使接收到的光信息采用对应的串口协议通过外部接口控制外部对应的传感器。相应地，本专利技术实施例还提供了一种基于光通信的室内多传感器数据传输系统，包括上述的基于光通信的室内多传感器数据传输装置，还包括LED中转节点及服务器，所述传输装置均连接各自对应的一个或多个传感器，所述LED中转节点包括LED灯模块及光电检测模块；所述LED中转节点轮流发送针对不同的基于光通信的室内多传感器数据传输装置的使能信号，按顺序触发不同的基于光通信的室内多传感器数据传输装置的发光二极管，使各个基于光通信的室内多传感器数据传输装置按顺序向LED中转节点反馈所采集的相应数据，所述LED中转节点收集到数据后，再通过可见光通信技术将数据发送至服务器进行保存。相应地，本专利技术实施例还提供了一种基于光通信的室内多传感器数据传输方法，应用于上述的基于光通信的室内多传感器数据传输系统中，包括：发射步骤：接收并处理传感器采集的数据，将处理后的数据存入内存中，然后将内存中的数据复制到内控制寄存器中进行处理得到对应的发射数据包，最后将发射数据包进行按序组合，并对每帧的数据位进行记录，然后将发射数据包进行拆包，设计物理层帧格式，将拆包后的数据长度调整为适合RS编码的长度得到调整后的数据，再采用预设的调制技术和电光转换技术通过光发射模块将调整后的数据发射出去；接收步骤：通过光接收模块接收外部的光信息，对光信息的数据帧进行组合得到对应的接收数据包，然后将接收数据包存放在内控制寄存器中进行处理，并将处理后的数据存入内存中，下载处理后的数据并通过光通信协议转换为对应的串口协议，使处理后的数据通过对应的外部接口控制外部对应的传感器。本专利技术实施例通过提出一种基于光通信的室内多传感器数据传输装置、系统及方法，所述传输装置包括光发射模块、光接收模块、处理器、内存、内控制寄存器、外部接口，通过采用光通信代替无线射频通信以及通过协议转换使串口协议与光通信协议兼容，使所述传输装置作为传感网的节点，进而提高了传感网节点的接口兼容性、节点布设的简洁性、传感网通信的可靠性以及提高传感网布设环境的安全性，降低了传感网布设的电磁污染。附图说明图1是本专利技术实施例的基于光通信的室内多传感器数据传输装置的结构示意图。图2是本专利技术实施例的光发射模块的电路图。图3是本专利技术实施例的光接收模块的电路图。图4是本专利技术实施例的协议转换示意图。图5是本专利技术实施例的发射控制电路的电路图。图6是本专利技术实施例的基于光通信的室内多传感器数据传输系统的结构示意图。图7是本专利技术实施例的基于光通信的室内多传感器数据传输方法的流程示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光通信的室内多传感器数据传输装置，包括光发射模块、光接收模块，光发射模块包括发光二极管，光接收模块包括光感应器，其特征在于，还包括处理器、内存、内控制寄存器、外部接口，处理器与内存、内控制寄存器、外部接口、光发射模块及光接收模块电连接，外部接口用于连接外部对应的多个传感器；发射时，处理器通过外部接口接收传感器采集的数据，将与外部接口对应的串口协议转换为光通信协议，再采用预设的调制技术和电光转换技术通过光发射模块将传感器采集的数据发射出去；接收时，处理器通过光接收模块接收外部的光信息，然后通过预设的解调技术解调并将光通信协议转换为对应的串口协议，使接收到的光信息采用对应的串口协议通过外部接口控制外部对应的传感器。

【技术特征摘要】
1.一种基于光通信的室内多传感器数据传输装置，包括光发射模块、光接收模块，光发射模块包括发光二极管，光接收模块包括光感应器，其特征在于，还包括处理器、内存、内控制寄存器、外部接口，处理器与内存、内控制寄存器、外部接口、光发射模块及光接收模块电连接，外部接口用于连接外部对应的多个传感器；发射时，处理器通过外部接口接收传感器采集的数据，将与外部接口对应的串口协议转换为光通信协议，再采用预设的调制技术和电光转换技术通过光发射模块将传感器采集的数据发射出去；接收时，处理器通过光接收模块接收外部的光信息，然后通过预设的解调技术解调并将光通信协议转换为对应的串口协议，使接收到的光信息采用对应的串口协议通过外部接口控制外部对应的传感器。2.如权利要求1所述的基于光通信的室内多传感器数据传输装置，其特征在于，还包括：发射模块：将传感器采集的数据通过处理器进行处理，并将处理后的数据存入内存中，然后将内存中的数据复制到内控制寄存器中进行处理得到对应的发射数据包，最后将发射数据包进行按序组合，并对每帧的数据位进行记录，然后将发射数据包进行拆包，设计物理层帧格式，将拆包后的数据长度调整为适合RS编码的长度得到调整后的数据，再采用预设的调制技术和电光转换技术通过光发射模块将调整后的数据发射出去；接收模块：通过光接收模块接收外部的光信息，对光信息的数据帧进行组合得到对应的接收数据包，然后将接收数据包存放在内控制寄存器中进行处理，并将处理后的数据存入内存中，处理器下载处理后的数据并通过光通信协议转换为对应的串口协议，使处理后的数据通过对应的外部接口控制外部对应的传感器。3.如权利要求1所述的基于光通信的室内多传感器数据传输装置，其特征在于，还包括与处理器及光发射模块电连接的发射控制电路；处理器通过光接收模块感应外部的光信息的光强度，并根据光强度触发发射控制电路，通过发射控制电路控制发光二极管的开/关。4.如权利要求1所述的基于光通信的室内多传感器数据传输装置，其特征在于，所述外部接口包括RS232接口、RS485接口、SPI接口、I2C接口及...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴江，
申请(专利权)人：深圳市光域物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44