[0001] 本实用新型涉及无线通信技术领域，特别涉及一种小型远距离无线收发系统。

[0002] 光伏供电系统的应用环境为户外，工作环境较为苛刻，通常情况下不适合采用人工现场维护的方式，因此根据项目需求，往往将待采集对象连接具有无线通信功能的专用模块，如DTU(Data Transfer unit)等，实现对光伏供电应用系统设备及运行状态的远程监控。

[0003] DTU是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据，再通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。DTU广泛应用于气象、水文水利、地质等行业。使用时，在DTU中放入一张开通GPRS功能的SIM卡，DTU上电后先注册到GPRS网络，然后通过GPRS网络和数据处理中心建立连接，这条连接涉及了无线网络运营商、因特网宽带供应商、用户公司的网络情况，以及用户的电脑配置等环节，因此要建立这条连接需要把各部分都配置好。

[0004] 不同的应用环境，系统的构成及设备的配置差异较大，如果对系统中的每个设备都连接DTU，那么随着对数据流量需求的增加，势必将增加系统的运营和维护成本。

[0005] 有些设备上设置了无线通信模块，利用433频段来进行数据的无线传输，433频段抗干扰强，并支持各种点对点、一点对多点的无线数据通讯方式，无线信号的穿透性强，能够传播得更远。但是受到传输速率的影响，433MHz无线通信一般只适用于数据传输量较少的应用场合。实用新型内容

[0006] 为了解决上述问题，本实用新型提供了一种小型远距离无线收发系统，集合无线通信和DTU，实现低成本的远程通信。

[0007] 为此，本实用新型的技术方案是：小型远距离无线收发系统，包括无线收发装置，无线收发装置分为主机模块和从机模块，多个从机模块与主机模块之间通过无线通信模块进行信息交互；所述从机模块用于采集设备运行数据信息，并将数据信息发送至主机模块，所述主机模块上连接有DTU，并通过DTU进行远程系统通信。

[0008] 在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述无线收发装置包括主控板和无线通信模块，主控板上设有微处理器，微处理器连接一切换开关，切换开关控制无线收发装置切换成主机模块或从机模块。

[0009] 在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：主控板上还包括有无线通信模块接口电路，所述无线通信模块接口电路包括第一插接件，第一插接件上安装无线通信模块，所述第一插接件与微处理器的无线通信管脚电性连接。

[0010] 在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述主控板上还包括有线通信接口电路，所述有线通信接口电路包括第二插接件，第二插接件上连接有线通信模块，有线通信接口电路为程序下载接口或有线通信接口。

[0011] 在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述主控板上还包括LED通信状态提示电路，LED通信状态提示电路包括四个提示单元，用于提示无线通信模块是否处于无线发送状态、无线通信模块是否处于无线接收状态、有线通信模块是否处于发送状态、有线通信模块是否处于接收状态。

[0012] 在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述主控板上还设有DC‑DC电源电路，DC‑DC电源电路为主控板供电。

[0013] 在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述主控板上还设有仿真及调试接口电路，仿真及调试接口电路包括第三插接件，第三插接件上安装仿真器。

[0014] 本实用新型的无线收发装置具有主机和从机两种工作模式，通过切换开关，将无线收发装置转为主机模块和从机模块，再将主机模块与DTU有线连接，从机模块有线连接各个设备，主机模块和从机模块之间通过无线通信实现数据交换。

[0015] 工作模式不同，无线收发装置所能实现的功能不同：

[0016] 多个从机模块通过有线接口与多个待监测设备连接，在接收来自主机模块的指令后，与待监测设备进行通信，将采集到的数据，通过无线通信模块发送给主机模块。

[0017] 主机模块通过有线接口连接DTU，通过DTU连接相关的应用系统，接收来自系统的指令之后，主机模块将指令发送给从机模块，并接收来自从机模块的应答数据，再发送给DTU，通过DTU实现远程系统的通信，从而降低远程通信的成本。

[0018] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

[0019] 1、数据传输分为两步：第一步，从机模块通过有线接口连接待监测设备，实现一对一检测，从机模块将检测数据通过433MHz无线通信发送到主机模块，433MHz无线通信的穿透性强、能够传播得更远，单个设备的数据量少，可以用433MHz频段进行传送；第二步，主机模块汇总多台设备的数量后，再通过DTU实现数据的最终传送，仅在主机模块上安装DTU，降低了对数据流量的需求，从而降低远程通信的成本。

[0020] 2、相同结构的主控板上，利用切换开关来改变工作模式，从而形成主机模块和从机模块，灵活性高，且降低设备开模成本；

[0021] 3、主控板上采用SMD元件，具有体积小、功耗低、使用灵活的特点，主控板可以作为模块嵌入到其他设备中；

[0022] 4、无线通信模块通过插接件与主控板连接，即插即用，便于更换和维护；采用433MHz通信频率，具有通信距离远、穿透性强的优点；

[0023] 5、主控板上具有4种通信状态显示功能，使用不同颜色的LED来提示无线接收、无线发送、有线接收、有线发送四种状态，受控于相应的电平信号，指示灯点亮或者熄灭，动态提示通信状态，效果直观，方便用户查验；

[0024] 6、主控板上预留仿真及调试接口电路，必要时可以进行仿真及调试源代码，便于进行程序开发及调试。

[0035] 参见附图。本实施例所述小型远距离无线收发装置，包括无线收发装置，无线收发装置分为主机模块和从机模块，无线收发装置由主控板和无线通信模块两部分组成，主控板具有微处理器，微处理器连接一切换开关，切换开关控制无线收发装置切换成主机模块或从机模块。

[0036] 主控板通过微处理器控制无线通信模块以及与待采集设备的数据及指令，如：自动采集太阳能供电系统中设备的运行参数、关键设备运行状态的监测、环境参数检测等数据。

[0037] 多个从机模块通过有线接口与多个待监测设备连接，在接收来自主机模块的指令后，与待监测设备进行通信，将采集到的数据，通过无线通信模块发送给主机模块。无线通信模块选用433MHZ通信频段。

[0038] 主机模块通过有线接口连接DTU，通过DTU连接相关的应用系统，接收来自系统的指令之后，主机模块将指令发送给从机模块，并接收来自从机模块的应答数据，再发送给DTU，通过DTU实现远程系统的通信，从而降低远程通信的成本。

[0039] 从机模块为两层结构，顶层为无线通信模块，底层为主控板，主控板上焊接各元件、模块、接插件等，无线通信模块通过接插件与主控板连接。

[0040] 所述主控板上设有DC‑DC电源电路、微处理器、无线通信模块接口电路、有线通信接口电路、LED通信状态提示电路、外部复位电路和仿真及调试接口电路。

[0041] 1、DC‑DC电源电路

[0042] DC‑DC电源电路包括稳压芯片IC5，型号为SPX1117‑3.3，可将最大输入为DC15V的电压转换为DC3.3V，实现对主控板的供电。

[0043] 其中：

[0044] (1)元件JA4为6管脚的接插件，管脚1为POWER_IN，与外部电源连接；

[0045] (2)电源开关S2闭合后POWER_IN与INPUT导通；

[0046] (3)稳压芯片IC5的管脚3为输入端连接INPUT，管脚1与GND连接，管脚2为输出端，标识为VCC3.3，工作时输出DC3.3V；

[0047] (4)所述稳压芯片IC5的输入端和输出端各连接一极性电容CD5和CD7，分别用于输入和输出端的滤波；

[0048] (5)所述稳压芯片IC5的输入端和输出端各连接一0.1μF电容CD6和CD8，用于电源的去耦；

[0049] (6)红色发光二极管D3与电阻RZ5构成电源的指示电路，上电后正向导通、点亮，提示当前电源模块工作正常。

[0050] 上电后，DC‑DC电源电路为主控板的各模块及元件供电，供电的模块及元件包括：IC1微处理器、外部复位电路、无线通信模块、LED运行状态指示电路、微处理器复位及晶振电路、仿真调试接口电路，分别连接VCC3.3和GND。

[0051] 2、微处理器电路

[0052] 所述微处理器IC2的型号为LPC2132的单片机，工作电压为3.3V，共有64个管脚，连接方式如下：

[0053] (1)管脚7、23、43、51为电源正极，连接VCC3.3，元件CQ1～CQ5为0.1μF的电容；

[0054] (2)管脚6、18、25、42、50为电源负极，连接GND；

[0055] (3)管脚61和62为晶振管脚，分别与元件YA1的管脚1和2连接，YA1的频率为11.0592MHz，CD3和CD4为30pF的电容，公共端与GND连接；

[0056] (4)管脚21和19，为串行通信端口，标识分别为RXD0和TXD0，与元件JA4的管脚5和管脚4连接；

[0057] (5)管脚11为工作状态检测端口，通过RA23(10K电阻)与VCC3.3连接，通过切换开关S1与元件D6连接，用于切换当前装置的工作状态，即该无线收发装置进行主机工作模式还是从机工作模式；

[0058] (6)管脚57为上电复位端口，连接复位芯片IC4的管脚3；

[0059] (7)管脚33和34的标识分别为RF_TX和RF_RX，用于提示无线通信状态；

[0060] (8)管脚41的标识为EINT1，用于在线编程的外部中断服务；

[0061] (9)管脚29、27、30、55、54、53、46、58为无线通信管脚，分别连接元件J_RF的管脚9～管脚6，管脚4～管脚1；

[0062] (10)管脚52、56、24、20、60、64为仿真调试管脚，分别连接元件JA1的管脚2～6、管脚8；

[0063] (11)其余管脚悬空，未使用。

[0064] 3、无线通信模块接口电路

[0065] 无线通信模块接口电路包括管脚间距为1.27mm的10针接插件J_RF，用于插入无线模块，即插即用，J_RF的管脚定义分别如下：

[0066] (1)管脚1～管脚4，分别连接微处理器的管脚58(P0.23)、管脚46(P0.16)、管脚53(P0.18)、管脚54(P0.19)，用于通信控制；

[0067] (2)管脚5连接GND；

[0068] (3)管脚6为中断信号输入，连接微处理器的管脚55(EINT3)；

[0069] (4)管脚7为主从控制信号，连接微处理器的管脚29(MISO0)；

[0070] (5)管脚8为时钟信号，连接微处理器的管脚27(SCK0)；

[0071] (6)管脚9为主从控制信号，连接微处理器的管脚30(MOSI0)；

[0072] (7)管脚10连接VCC3.3。

[0073] 4.有线通信接口电路

[0074] 有线通信接口电路包括管脚间距为2.54mm的6针接插件JA4，管脚具有在线编程和有线通信功能，JA4管脚定义如下：

[0075] (1)管脚1为电源POWER_IN，电源开关S1闭合后，连接外部电源；

[0076] (2)管脚2为程序下载控制管脚，连接微处理器的管脚41(EINT1)；

[0077] (3)管脚3连接GND；

[0078] (4)管脚4为通信数据发送管脚，连接微处理器的管脚19(TXD0)；

[0079] (5)管脚5为通信数据接收管脚，连接微处理器的管脚21(RXD0)；

[0080] (6)管脚6为电源，连接VCC3.3。

[0081] 不同的功能下，管脚的使用方式不同，分别如下：

[0082] (1)作为程序下载接口时，使用JA4的管脚2、3、4、5、6；

[0083] (2)作为有线通信接口时，使用JA4的管脚1、3、4、5。

[0084] 5、LED通信状态提示电路

[0085] LED通信状态提示电路包括四个独立的提示单元，用于提示无线通信模块是否处于无线发送状态、无线通信模块是否处于无线接收状态、有线通信模块是否处于发送状态、有线通信模块是否处于接收状态。

[0086] 每个提示单元均由相同的元件构成，包括：1个1KΩ电阻、1个PNP型三极管、一个LED和1个33Ω的电阻，通过点亮和关闭不同的LED，实现对于不同的通信状态的提示，具体电路及提示功能如下：

[0087] (1)元件D5为蓝色发光二极管，正极连接VCC3.3，负极与三极管QB4的E极连接，QB4的C极通过电阻RZ8连接GND；QB4的B极通过RZ6连接微处理器的管脚RF_TX，当RF_TX输出为低电平时，D5将被点亮，提示当前无线通信模块处于无线发送状态，反之则为熄灭状态；

[0088] (2)元件D4为蓝色发光二极管，正极连接VCC3.3，负极与三极管QB3的E极连接，QB3的C极通过电阻RZ9连接GND；QB3的B极通过RZ7连接微处理器的管脚RF_RX，当RF_RX输出为低电平时，D4将被点亮，提示当前无线通信模块处于无线接收状态，反之则为熄灭状态；

[0089] (3)元件D2为白色发光二极管，正极连接VCC3.3，负极与三极管QB2的E极连接，QB2的C极通过电阻RZ3连接GND；QB2的B极通过RZ2连接微处理器的管脚TXD0，当TXD0输出为低电平时，D2将被点亮，提示当前有线通信发送状态，反之则为熄灭状态；

[0090] (4)元件D1为白色发光二极管，正极连接VCC3.3，负极与三极管QB1的E极连接，QB1的C极通过电阻RZ4连接GND；QB1的B极通过RZ1连接微处理器的管脚RXD0，当RXD0输出为低电平时，D1将被点亮，提示当前有线通信接收状态，反之则为熄灭状态。

[0091] 6、外部复位电路

[0092] 外部复位电路包括复位芯片IC4，型号为MAX809，电路组成如下：

[0093] (1)IC4的管脚1接GND；

[0094] (2)管脚2为电源端，连接VCC3.3，通过元件CD1和CD2连接GND，其中CD1为极性电容用于IC4的输入的滤波，CD2为0.1μF电容，用于电源的去耦；

[0095] (3)管脚3为复位输出，通过电阻RA1连接GND，同时，管脚3连接微处理器的复位端口。

[0096] 7.仿真及调试接口电路

[0097] 仿真及调试接口电路包括管脚间距为1.27mm的9针接插件JA1，用于连接微处理器的仿真器，即插即用，管脚1为电源，连接VCC3.3，电阻RA18为上拉电阻，电阻元件RA14为下拉电阻。主控板上预留仿真及调试接口电路，必要时可以进行仿真及调试源代码，便于进行程序开发及调试。

[0098] 本实施例的主控板为小型化结构，整体尺寸仅为60mm*35mm*6mm，可以作为嵌入式模块，安装到设备中；同一主控板通过切换开关来选择执行主机或从机的工作模式，使用更加灵活；无需通信时采用433MHz的免申请频段，无流量限制要求，同时该频段信号具有穿透性强、通信距离远的特性；主控板上具有4种通信状态显示功能，使用2种颜色共4个LED分别用于提示无线接收、无线发送、有线接收、有线发送四种状态，受控于相应的电平信号，指示灯点亮或者熄灭，动态提示通信状态，效果直观。

[0099] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。