[实用新型]混合型远距离无线传感器网络系统

说明书

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种混合型远距离无线传感器网络系统。

背景技术

在抢险救援、户外探险等野外活动中，经常会出现信息传输的需求。如救援队员的地理位置信息的传递，指挥信息的下达等。目前在该类活动中，通常使用对讲机系统实现数据传输。然而对讲机方式通常只能实现半双工通信，且功耗大、中继架设不便，不能满足野外活动中对通信设备的电池续航能力，网络的快速灵活架设的要求。近年来，随着通信技术的发展尤其是物联网技术的发展，不同的物联网技术尤其是无线传感器网络(WSN)开始应用到户外/野外活动中，用以解决数据传输问题。

目前户外/野外场景中常用的WSN技术包括Zigbee技术、RFID技术。其中RFID技术具有终端RFID标签成本低，数据率高的优点。但极大地限制了RFID标签与读卡器之间的距离，通常小于几米。且通常只支持单向的数据传输，终端与终端之间无法通信，不适用于具有远距离、自组网需求的应用场景，如探险、救援等野外活动中的数据传输。Zigbee技术终端功耗低，支持双向通信。但终端传输距离近，主要应用于短距离的无线传输场景，对于远距离的无线传输需求，则需要搭建大量中继，大大提高了通信的成本和通信协议的复杂性。

近年来，支持低功耗远距离的无线通信技术开始出现，如Semtech公司的LoRa调制技术，Sigfox技术等。这些技术的出现，使得构建一个低功耗远距离的WSN成为了可能。目前对于这些技术的应用及研究，大多集中在利用其传输距离远的特点，构建星型网络，从而大大降低网络拓扑结构和通信协议的复杂度，实现对一定分布范围内的数量众多的网络终端的数据传输和控制。

中国专利CN105813099A公开了一种基于LoRa自组网的户外无线通信系统，用于解决现有户外无线通信系统存在的恶劣环境移动网络信号差、传输距离近和无信息共享的交互界面的技术问题，其包括中央处理器、定位模块、蓝牙模块、外围设备接口、电源模块、LoRa通信模块和手机APP终端；中央处理器分别与定位模块、蓝牙模块、外围设备接口、电源模块和LoRa通信模块连接；LoRa通信模块与其他系统LoRa通信模块构建无线Mesh网络，通过CSMA/CA协议和AODV路由算法进行可靠的数据通信；手机APP终端与蓝牙模块通过蓝牙进行数据交换。但该专利只对网络终端系统的构成进行了说明，在网络本身的构建方面则采用了传统的MESH网络和CSMA/CA协议。在MESH拓扑结构中，网络各个终端同时承担终端和中继路由的功能。在流量非平均分布的网络结构中，如抢险救援中，其指挥中心通常为信息的主要汇聚点和发出点，会造成靠近汇聚点的节点承载的数据流量大、耗能多，从而对这些节点的数据处理能力和供电提出了要求。而基于竞争机制的CSMA/CA协议会导致随着终端节点的增多，网络冲突增多，网络效率急剧下降。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷和不足，提供一种混合型远距离无线传感器网络系统，用于在野外等环境下，灵活方便地搭建通信网络，提供避免冲突、传输可靠、终端续航能力强的远距离无线通信。

本实用新型采用的技术方案是：

一种混合型远距离无线传感器网络系统，其包括若干个无线终端、一个以上的中继和一个网关；

所述无线终端包括第一MCU、第一射频模块、传感器模块、电源管理模块和天线，第一射频模块、传感器模块和电源管理模块分别与第一MCU连接，第一射频模块连接天线；

所述的中继包括第二MCU、基于低功耗远距离无线技术的第二射频模块和天线，第二射频模块分别与第二MCU和天线连接；

所述的网关包括第三MCU、基于低功耗远距离无线技术的第三射频模块和天线，第三射频模块分别与第三MCU和天线连接；

所述的无线终端的第一射频模块与中继的第二射频模块无线通信连接，无线终端的第一射频模块与网关的第三射频模块无线通信连接，中继的第二射频模块与网关的第三射频模块无线通信连接，所述的无线终端与其上一级节点即网关或中继构成星型网络，网关与中继构成MESH网络。

优选地，所述的网关还包括Internet接入模块，Internet接入模块与第三MCU连接。所述的Internet接入模块可根据不同需求提供不同接入方式，如ESP-12F WIFI模块，ATK-RM04以太网模块。

优选地，所述的第一射频模块、第二射频模块、第三射频模块均为低功耗远距离通信模块。再优选地，所述的低功耗远距离通信模块采用LoRa通信模块。