[发明专利]基于光通信的室内多传感器数据传输装置、系统及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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IEEE 802.154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IEEE 802.11。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（Radio Frequency，RF）通信互不干涉。狭义而言，VLC采用现有的半导体照明器件（Light Emitting Diodes，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。