[实用新型]一种城轨列车无线传感器监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无线传感器网络技术，特别是一种城轨列车无线传感器监测装置。

背景技术

目前所公知的对城轨列车设备的监测，包括人工巡查和有线传感器监测网络。传统的人工巡查无法保证监测数据的实时性，并且浪费人力物力；而有线网络传感器监测的数据传输需要导体介质，存在规划布线、线路检测、线路扩容等一系列和传输途径有关的问题，另外有些城轨运行环境不易布置电缆，更有一些高速旋转的城轨设备根本无法通过电缆来传输数据信息。而无线传感器监测网络可以有效的解决不易布线问题，保证运行数据可以被实时监测，而且节省了人力、物力。但是无线传感器监测网络节点分布在城轨车辆上，电源不方便来自于工业电源，大都采取单电池供电，所携带的电量相当有限，经常更换传感器监测节点的电池又是不现实的。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种可以降低能耗的城轨列车无线传感器监测装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种城轨列车无线传感器监测装置，包括低频时钟电路单元、基带处理单元、频率合成器单元、IF功率放大电路单元和RF电路单元，所述的低频时钟电路单元分别与基带处理单元、频率合成器单元、IF功率放大电路单元和RF电路单元连接，所述的频率合成器单元的输入端还分别与基带处理单元和IF功率放大电路单元连接，频率合成器单元的输出端与RF电路单元连接。

本实用新型各单元的功能如下：

低频时钟电路单元为任何工作产生一个精准的时间；基带处理单元完成接口的基带处理功能，如编码、复用、调制和扩频等；频率合成器单元通过合成技术产生具有一定频率间隔的高精度频率源；IF功率放大电路将中频信号进行放大输出；利用RF电路进行远距离数据通信。

本实用新型工作时，各功能单元启动时间长短不同，且消耗的电量也不同，低频时钟电路单元耗电较小而启动过渡期长，RF电路单元电流大而启动速度最快。本实用新型设计的低频时钟电路单元、后基带处理单元、频率合成器单元、IF功率放大电路单元和RF电路单元分别按先后顺序启动工作。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型开始工作时，首先激活低频时钟电路单元和基带处理电路单元，进入到空闲状态，这个过程电流不超过1.9mA，而时间是300μs，占用整个过程的大部分时间；其次，从空闲状态到频率合成器正常工作，这大约需要89μs，电流上升到8.7mA；最后启动RF电路单元接收，这个时间极短，比较而言可忽略不计，所以按照本实用新型的启动时序总能耗减少了约82%。

2、本实用新型从物理层上找出影响能耗的因素，在不提高电路工艺复杂度的条件下能够明显地降低能耗，延长城轨列车无线传感器监测网络的生存周期。

附图说明

本实用新型共有附图3张，其中：

图1是本实用新型的组成示意图。

图2是传统各功能单元启动时的能耗曲线图。

图3是本实用新型各功能单元启动时的能耗曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。

在图1中，本实用新型的主要包括低频时钟电路单元、基带处理单元、频率合成器单元、IF功率放大电路单元和RF电路单元。其中，低频时钟电路单元为任何工作产生一个精准的时间；基带处理单元完成接口的基带处理功能，如编码、复用、调制和扩频等；频率合成器单元通过合成技术产生具有一定频率间隔的高精度频率源；IF功率放大电路将中频信号进行放大输出；利用RF电路进行远距离数据通信。

在图2中，横坐标为时间，纵坐标为本实用新型各功能单元的工作功率，在t₀时刻RF电路单元、频率合成电路单元、低频时钟电路单元和基带处理电路单元均开始启动，到t₁时刻RF电路单元到达额定功率，启动完成开始进入稳定期；到t₂时刻频率合成电路单元到达额定功率，启动完成开始进入稳定期；到t₃时刻低频时钟电路单元和基带处理电路单元到达额定功率，启动完成开始进入稳定期，此时本实用新型才可以正常工作。由此可以看出，RF电路单元在t₁到t₃时间内的能量消耗和频率合成电路单元在t₂到t₃时间内的能量消耗是不必要的。

在图3中，横坐标为时间，纵坐标为本实用新型各功能单元的工作功率，在t₀时刻低频时钟电路单元和基带处理电路单元开始启动；到t₁时刻频率合成电路单元开始启动；到t₂时刻RF电路单元开始启动，到t₃时刻RF电路单元、频率合成电路单元、低频时钟电路单元和基带处理电路单元均到达额定功率，开始进入稳定期，这样RF电路单元、频率合成电路单元、低频时钟电路单元和基带处理电路单元同时进入稳定期，避免了一些功能单元等待其他功能单元时造成的能量损耗。减少了无线传感器监测网络节点的能量消耗，延长了城轨列车无线传感器监测网络的生存周期。