一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪

1.本实用新型涉及一种无线采集传输节点仪，具体而言，涉及一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，能够用于地球物理勘探以及岩土工程勘察领域。

背景技术：

2.无线传感器网络通过自组织方式使传感器节点形成分布式网络，通过节点间的协同工作，实现对网络覆盖区域内目标信息的感知、采集和处理，并将信息以无线多跳的传输方式传送给终端用户。采集传输节点就是兼具采集监测和数据传输的一个网络节点。在部署传感器网络时，用户会根据实际环境和应用领域选用合适的无线采集传输节点仪，其主要考虑的是传输和同步网络类型、网络稳定传输速率、最小采样间隔、传感器性能参数等。
3.根据监测对象和区域的特点，需要选取不同固有频率的振动检波器。传统外接振动检波器机芯起振频率高，频带范围窄，特殊应用中需要对检波器进行重新定制以及不同形式的组合排布，其生产和使用成本过高。在长时间周期性监测时，需要有效地控制系统功耗，可能需要切换传输网络、降低传输速率以延长使用时间；而在短时间高精度监测时，需要采用多网络、多天线结构以实现高速稳定传输，对系统的稳定性、多样性提出了更高的要求。为满足设备在复杂环境下长时间正常工作，需要保证内部设计的密封性，外部封装要求坚固且易于拆装，系统抗电磁干扰性能强，传输网络结构需满足自组织条件。在现有技术中，无线采集传输节点仪存在支持的传输网络单一，标准化和一体化程度低的问题，为满足多样化的采集传输场景的需求，需要高度定制节点仪、供电系统和外接检波器，将导致定制化成本高且施工流程复杂，节点安装和生产难度大。

技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的无线传输节点仪支持的传输网络单一、设计一体化程度低、检波器性能参差不齐、应对复杂应用多场景的通用性差和高度定制化引发的生产和使用的高成本问题，提供一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，通过内置低纹波供电单元和极低频振动检波器模块实现节点的一体化和高性价比标准化设计，采用电路板分层模块化设计和天线可切换设计以满足在不同应用场景下传输网络选择的多样性、灵活性的需求，降低成本，提高通用性。
5.为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：
6.一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，包括外壳、信号采集传输模块、供电单元和极低频振动检波器模块，所述信号采集传输模块包括信号采集传输电路板和顶盖插接件，顶盖插接件包括天线底座、外部天线、旋钮开关、指示灯，外部天线安装在天线底座中，指示灯显示外部天线状态，旋钮开关控制选择不同外部天线进行网络传输；所述供电单元包括电池组与多功能电源板；所述极低频振动传感器模块包括检波器机芯和检波器拓频电路板；所述信号采集传输电路板、多功能电源板和检波器拓频电路板分层设置组成多层电路板，多层电路板安装外壳内腔中，顶盖插接件设置在外壳上端的顶盖上，多功
能电源板接线端口和检波器拓频电路板接线端口分别与电源线和信号线连接。
7.更优地，所述检波器机芯有三个，其中两个水平检波器机芯，一个垂直检波器机芯，两个水平检波器位于同一平面并相互垂直，垂直检波器与水平检波器平面垂直。
8.更优地，所述信号采集处理模块集成gps、4g、wi-fi、zigbee、lora多种无线网络传输模块。
9.更优地，所述顶盖插接件还包括usb底座、电源底座和按钮开关。
10.更优地，指示灯包括单指示灯和三指示灯。
11.更优地，所述外壳包括中筒壳体、顶盖和底盖，壳体上端和下端分别与顶盖和底盖连接，顶盖上设有5个天线底座插孔，5个天线底座分别固定于天线底座插孔中，5个外部天线分别安装于天线底座上；所述外部天线包括gps天线、4g天线、wi-fi天线、lora天线和zigbee天线。
12.更优地，所述顶盖上设置有把手；底盖外部中心连接尾椎。
13.更优地，所述多层电路板用铜柱固定于顶盖下端面。
14.更优地，底盖底部设有三个检波器机芯安装槽，三个检波器机芯安装槽均布于底盖，检波器机芯置于检波器机芯安装槽内并通过检波器机芯压盖壳体紧固，电池盒架设于检波器机芯压盖壳体上。
15.更优地，所述顶盖上设置有顶盖安装螺钉孔，中筒壳体内设有中筒安装螺钉孔，安装螺钉穿过顶盖安装螺钉孔旋入中筒安装螺钉孔将顶盖与中筒壳体3固定在一起；中筒壳体与底盖螺纹连接。
16.本实用新型的有益效果是：（1）采用内置低纹波供电单元和极低频振动检波器模块实现采集传输节点仪的一体化和标准化设计，三分量检波器严格定位安装，尾椎与大地耦合紧密，匹配效果好，提高节点仪采集性能；（2）通过旋转顶盖的旋钮开关可实现网络传输模式的切换；（3）顶盖有5个标准天线插座，可支持多种天线类型的安装，5个指示灯实时反映节点状态，电路板采用模块化分层设计并通过铜柱连接，有利于安装维护，满足各种应用场景的多样化需求；（4）外壳防水、防尘、耐摔、耐磨、隔离外界电磁干扰；（5）可以批量化对各组成部件进行生产，根据需要进行快速组装。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型的立体装配图。
19.图2为本实用新型的结构示意图。
20.图3为顶盖示意图。
21.图4为电池盒示意图。
22.图5为底盖和三分量极低频检波器安装示意图。
23.1顶盖，101单指示灯插孔，102旋钮开关插孔，103按钮开关插孔，104三指示灯插孔，105顶盖凸槽，106天线底座插孔，107把手安装螺钉孔，108电源底座插孔，109usb底座
插孔，110顶盖安装螺钉孔，111铜柱固定孔,112万向水平仪安装槽， 2顶盖插接件，21天线底座，22外部天线，221lora天线，222gps天线，223zigbee天线，224 4g天线，225wi-fi天线，23旋钮开关，24usb底座，25电源底座,26按钮开关,27单指示灯，28三指示灯，3中筒壳体，31中筒安装螺钉孔，32中筒凹槽，33中筒底内螺纹，4多层电路板，41信号采集传输电路板，42多功能电源板，43检波器拓频电路板，5把手， 6电池盒，61电池盒引线口，62电池盒壳体，63电池盒盖板，64电池盒安装螺钉孔,65盖板螺钉孔，66垂直检波器机芯引线口，67水平检波器机芯引线口，7检波器机芯，71、72水平检波器机芯，73垂直检波器机芯，8底盖，81检波器机芯安装槽，82底盖安装外螺纹，83尾椎安装螺纹孔，91第一铜柱，92第二铜柱，10尾椎，11紧固螺母，12a、12b 、12c、12d安装螺钉，13水平检波器机芯压盖壳体，13a第一引线口,14垂直检波器机芯压盖壳体，14a第二引线口，14b螺纹孔。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.如图1和图2所示，一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，包括外壳、信号采集传输模块、供电单元和极低频振动检波器模块，所述信号采集传输模块包括信号采集传输电路板41和顶盖插接件2，顶盖插接件2包括天线底座21、外部天线22、旋钮开关23和指示灯，外部天线22安装在天线底座21中，指示灯显示外部天线22所对应的网络状态，旋钮开关23控制选择不同外部天线22进行网络传输；所述供电单元包括电池组与多功能电源板42；所述极低频振动传感器模块包括检波器机芯7和检波器拓频电路板43；所述信号采集传输电路板41、多功能电源板42和检波器拓频电路板43分层设置组成多层电路板4，多层电路板4安装外壳内腔中，顶盖插接件2设置在外壳上端的顶盖1上，多功能电源板42接线端口和检波器拓频电路板43接线端口分别与电源线和信号线连接。
27.本实施例中，所述外壳包括中筒壳体3、顶盖1和底盖8，壳体上端和下端分别与顶盖1和底盖8连接，作为一种优选方式，在中筒壳体3内设有中筒安装螺钉孔31，顶盖上设置有顶盖安装螺钉孔110，安装螺钉12b穿过顶盖安装螺钉孔110旋入中筒安装螺钉孔31将顶盖1与中筒壳体3固定在一起，同时顶盖凸槽105压紧中筒凹槽32中的橡胶密封条以增强密封性。而底盖安装外螺纹82与中筒底内螺纹33的配套螺纹组旋转拧紧可实现中筒壳体3与底盖8的连接。该结构连接简单、方便，密封性能好。
28.如图3所示，顶盖1带有把手5和插接件通孔。两个安装螺钉12a穿过把手安装螺钉孔107将顶盖1与把手5固定。顶盖插接件2包括天线底座21、外部天线22、旋钮开关23、指示灯、usb底座24、电源底座25和按钮开关26等，而指示灯包括单指示灯27和三指示灯28，相应地，插接件通孔包括天线底座插孔106、旋钮开关插孔102、单指示灯插孔101、三指
示灯插孔104，usb底座插孔109、电源底座插孔108和按钮开关插孔103等用于将相应的顶盖插接件2固定在顶盖1上。按钮开关26和旋钮开关23分别紧固于按钮开关插孔103和旋钮开关插孔102；天线底座21紧固于天线底座插孔106。本实施例中在顶盖1上设有5个天线底座插孔106，5个天线底座21分别固定于天线底座插孔106中，5个外部天线22分别安装于天线底座21上；外部天线22包括gps天线222、4g天线224、wi-fi天线225、lora天线221和zigbee天线223。lora天线221可采用433mhz天线。在顶盖1上还设有万向水平仪安装槽112用于固定迷你水平仪。旋钮开关23和按钮开关26分别连接于信号采集传输电路板41和多功能电源板42。通过旋转旋钮开关23可实现网络传输模式的切换，长按按钮开关26可实现节点仪的开关机操作，信号采集传输模块与不同类型天线的组合可支持多种无线传输网络，具有高性能、实用性强、通用性广等优点。
29.采用usb底座24紧固螺母11将usb底座24安装于顶盖1上的usb底座插孔109。可通过usb底座24上的usb接口与外部计算机进行高速数据通信，无需拆卸内部存储单元，便于大量采集数据的查阅和拷贝整理。
30.电源底座25紧固于电源底座插孔108中，电源底座25上的外插口用于连接配套适配器以获取外部供电，电源底座25内部引线连接多功能电源板42接线端子。多功能电源板42内置电源管理芯片，可实现供电方式的智能切换，在内部电池组电量过低时自动切换外部供电，避免过放电以延长电池寿命，同时可为内置锂电池快速充电。
31.三指示灯28和多个单指示灯27分别紧固于三指示灯插孔104和单指示灯插孔101。本设备指示灯采用冷发光技术，亮度高且能耗低；设备内置电池电量、网络连接及工作模式等状态信息，可用不同颜和类型的指示灯表示。三指示灯28和单指示灯27的混合使用，不仅高效利用节点仪顶盖空间资源，还便于操作人员和后期维护人员快速确认节点仪的工作状态。
32.由信号采集传输电路板41、多功能电源板42和检波器拓频电路板43组成的多层电路板4采用第一铜柱91与顶盖1固定，顶盖1上设置有铜柱固定孔111，多层电路板4与第一铜柱91固定，第一铜柱91上端插入顶盖1的铜柱固定孔111中，从而将多层电路板4与顶盖1固定。顶盖1与中筒壳体3装配，多层电路板4置于中筒壳体3内腔。
33.本实施例中就，检波器机芯7有三个，其中两个水平检波器机芯71、72，一个垂直检波器机芯73，两个水平检波器位于同一平面并相互垂直，垂直检波器与水平检波器平面垂直。本实用新型基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪由于采用三分量振动检波器可进行三维三分量同步采集，使得采集数据同时包含纵波和横波信息，有利于获得更丰富的地下信息，提高勘探分辨率，便于复杂隐蔽油气藏的研究。
34.为了实现三分量振动检波器的准确定位、快速固定，在底盖8设有与三个检波器机芯7相对应的三个检波器机芯安装槽81，垂直检波器机芯73和水平检波器机芯71、72分别置于垂直检波器机芯压盖壳体14和水平检波器机芯压盖壳体13中，m3安装螺钉12c穿过检波器机芯压盖壳体上的固定孔和底盖8螺钉孔紧固安装。水平检波器机芯压盖壳体13侧面设有第一引线口13a，垂直检波器机芯压盖壳体14的顶端设有第二引线口14a，第一引线口13a和第二引线口14a用于将水平检波器机芯71、72和垂直检波器机芯73的信号线引出。
35.本实施例中，电池组安装在电池盒6中，如图1和图4所示，电池盒6包括电池盒壳体62和电池盒盖板63，电池盒壳体62顶部设置盖板螺钉孔65，底部设有电池盒安装螺钉孔64，
安装螺钉12d穿入盖板螺钉孔65将电池盒盖板63和电池盒壳体62安装固定。在与电池盒安装螺钉孔64位置对应的水平检波器机芯压盖壳体13上设有第二铜柱92，第二铜柱92上有螺纹孔，垂直检波器机芯压盖壳体14上也设有螺纹孔14b，安装螺钉（图中未显示）穿过电池盒安装螺钉孔64及第二铜柱92螺纹孔或垂直检波器机芯压盖壳体14上的螺纹孔14b将电池盒壳体62装配于水平检波器机芯压盖壳体13和垂直检波器机芯压盖壳体14顶部。电池盒6子盖板上设置有电池盒引线口61，电池盒壳体62底部设有垂直检波器机芯引线口66和水平检波器机芯引线口67，垂直检波器信号线、水平检波器信号线和供电线路分别穿过垂直检波器机芯引线口66、水平检波器机芯引线口67和电池盒引线口61接入多层电路板4的相应引线端口。
36.本实施例中，底盖8外部中心设有尾椎安装螺纹孔83，尾椎10装配于尾椎10螺纹孔中。尾椎10与底盖8底部的尾椎10螺纹孔保证装配紧固，用于提高极低频振动传感器布设时的耦合可靠性。
37.本实用新型的多层电路板4采用模块化合理分层设计，使得各个功能模块的电路板方便维护。信号采集传输电路板41能够同时集成gps、wi-fi、zigbee、4g、lora多种无线传输模块，配合插接在顶盖1的相应类型天线，完成数据的采集处理和传输工作；多功能电源板42同时集成电池充放电管理、多级稳压滤波、电路保护和电量监控功能；检波器拓频电路板43针对特定振动检波器机芯7进行拓频，降低检测频率，平滑频响曲线，拓宽频响范围，提高了节点的微振动拾取性能。
38.本实用新型基于混合异构网络的无线采集传输节点仪的生产厂家在平时只需要分别对各个模块按照要求进行生产、组装以及储备。该节点仪具有坚固、防水、防尘、防电磁干扰、多样化无线传输、低频特性好、响应频带宽的特点，能满足多种应用环境不同的监测需求，而其网络传输模块可切换、同时兼容多种传输网络模式的特点，有利于增强系统通用性和多样性。
39.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，包括外壳、信号采集传输模块、供电单元和极低频振动检波器模块，其特征在于：所述信号采集传输模块包括信号采集传输电路板和顶盖插接件，顶盖插接件包括天线底座、外部天线、旋钮开关、指示灯，外部天线安装在天线底座中，指示灯显示外部天线状态，旋钮开关控制选择不同外部天线进行网络传输；所述供电单元包括电池组与多功能电源板；所述极低频振动传感器模块包括检波器机芯和检波器拓频电路板；所述信号采集传输电路板、多功能电源板和检波器拓频电路板分层设置组成多层电路板，多层电路板安装外壳内腔中，顶盖插接件设置在外壳上端的顶盖上，多功能电源板接线端口和检波器拓频电路板接线端口分别与电源线和信号线连接。2.根据权利要求1所述的一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其特征在于：所述信号采集传输模块集成gps、4g、wi-fi、zigbee、lora多种无线网络传输模块。3.根据权利要求1所述的一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其特征在于：所述外壳包括中筒壳体、顶盖和底盖，壳体上端和下端分别与顶盖和底盖连接，所述顶盖上设置有顶盖安装螺钉孔，中筒壳体内设有中筒安装螺钉孔，安装螺钉穿过顶盖安装螺钉孔旋入中筒安装螺钉孔将顶盖与中筒壳体固定在一起；中筒壳体与底盖螺纹连接。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其特征在于：顶盖上设有5个天线底座插孔，5个天线底座分别固定于天线底座插孔中，5个外部天线分别安装于天线底座上；所述外部天线包括gps天线、4g天线、wi-fi天线、lora天线和zigbee天线。5.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其特征在于：所述检波器机芯有三个，其中两个水平检波器机芯，一个垂直检波器机芯，两个水平检波器位于同一平面并相互垂直，垂直检波器与水平检波器平面垂直。6.根据权利要求5所述的一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其特征在于：底盖底部设有三个检波器机芯安装槽，三个检波器机芯安装槽均布于底盖，检波器机芯置于检波器机芯安装槽内并通过检波器机芯压盖壳体紧固，电池盒架设于检波器机芯压盖壳体上。7.根据权利要求3所述的一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其特征在于：所述顶盖上设置有把手；底盖外部中心连接尾椎。8.根据权利要求3所述的一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其特征在于：所述多层电路板用第一铜柱固定于顶盖下端面。9.根据权利要求1所述的一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其特征在于：所述顶盖插接件还包括usb底座、电源底座和按钮开关。10.根据权利要求1所述的一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其特征在于：指示灯包括单指示灯和三指示灯。

技术总结

本申请公开了包括一种基于混合异构网络的极低频无线采集传输节点仪，其信号采集传输模块包括信号采集传输电路板和顶盖插接件，顶盖插接件包括多个外部天线，通过旋钮开关控制选择不同外部天线进行网络传输；供电单元包括电池组和多功能电源板；极低频振动传感器模块包括检波器机芯和检波器拓频电路板；信号采集传输电路板、多功能电源板和检波器拓频电路板分层设置组成多层电路板，多层电路板安装外壳内腔中，顶盖插接件设置在外壳上端的顶盖上，多功能电源板接线端口和检波器拓频电路板接线端口分别与电源线和信号线连接。本实用新型通过信号采集传输模块与不同类型天线的组合可支持多种无线传输网络，具有高性能、实用性强、通用性广等优点。通用性广等优点。通用性广等优点。