一種節能安全的無線路由器設計

康璐

摘 要 本設計是一種基于控制工作時間和溫度監測的自斷電式非商用無線路由器。通過時間檢測器、溫度傳感器和控制面板，檢測路由器的使用時間和工作溫度，如果超出設定的范圍，通過控制面板發出指令發出蜂鳴報警信號，并啟動電源斷電防護功能。同時，我們對路由器的外觀做了改進，在其殼體的兩側設置有散熱板和擋灰板，散熱的同時防止灰塵進入損壞內部電路板。通過有效的改進，提高了無線路由器的節能降耗水平和安全性能。

關鍵詞 無線路由器；溫度檢測；時間檢測器；節能

中圖分類號 TN92 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）211-0104-02

目前，無線路由器作為網絡樞紐，已經是我們工作生活中不可缺少的一部分了。無線路由器最早只是商業化應用，現在普遍使用的無線路由器是由商用路由器演變而來，在功能的設計技術方面雖然很成熟，但其芯片處理性能和散熱性能不好，當氣溫過高、連續使用時間過長和負載過多時，路由器工作溫度過高，不能有效散熱，會出現網絡不穩定或者造成無線路由器的損壞。

1 設計思路

本文設計的對無線路由器的改進內容是基于以下兩方面原因。

1）工作模式：由于無線路由器為常開工作狀態，很容易造成路由器負荷過重，導致溫度升高造成設備損傷，因此路由器的損耗率極高。現在，無線路由器設計往往會過度的考慮其軟硬件性能方面，對于其他功能部件的設計往往簡單化，比如散熱和除塵功能的設計。因此對其散熱除塵功能方面加以改進，避免路由器內部構件受到灰塵污染和工作溫度過高的損害，保持其良好的性能。

2）使用習慣：據專業測試報告結論，無線路由器的待機和滿負載的能耗程度差距并不大，因此，只要不斷開電源，無線路由器就會處于不間斷的工作當中。因此，要從無線路由器的使用習慣作為一個著眼點，通過設計控制面板實現人機對話，增加電源管理。在不使用的期間，及時將它關閉；在其高負荷長時間工作監測工作溫度，并設置超限報警等功能，使路由器在安全、節能的狀態工作，降低其無用功耗。

從工業設計角度來看，無線路由器在溫控、散熱、除塵和電源管理方面還有很大的設計空間。我們設計對無線路由器的殼體內外加裝控制系統和散熱除塵裝置，監測工作時間流量和工作溫度，并及時做出處理動作，使其達到一個穩定、安全、節能的狀態，節能降耗的同時延長其使用壽命。

2 工作原理

通過時間檢測器（TP4303）對無線路由器的工作時間信息進行檢測，并將信號傳輸至控制面板（TM1629D），控制面板檢測到時間流量信息超過設定數值時，將向蜂鳴器發出信號，通過蜂鳴器實現聲光報警的功能。通過溫度傳感器檢測無線路由器殼體內部各電氣元件的運行溫度，并傳輸至控制面板，若檢測溫度較高時，控制面板向散熱裝置發出信號，實現散熱裝置對殼體內部的散熱，同時通過顯示屏對檢測溫度進行檢測。通過防護彈簧體有效的實現了對電源線進行防護，避免損壞，通過漏電保護裝置有效的對供電情況進行檢測，在發生漏電的情況下，及時跳閘進行保護。總體控制系統圖如圖1。

本無線路由器殼體的正面和上面集合了時間流量檢測和溫控等部分，包含：1.殼體；2.時間檢測器；3.顯示屏；4.控制面板；5.溫度傳感器；6.底部散熱裝置；7.防護彈簧體；8.漏電保護裝置；9.蜂鳴器；10.音樂播放裝置。如圖2系統結構示意圖（正面）所示。

本無線路由器殼體的后面和側面集合了散熱除塵部分，包含：1.殼體；2.側面散熱板；3.擋灰板；4.天線；5.端口；6.塑料蓋；7.按鈕；8.USB接頭；9.底殼；10.底座。如圖3系統結構示意圖（后面）所示。

3 具體實施

3.1 時間流量檢測和溫控部分

本裝置時間流量檢測和溫控部分由3部分組成，分別是嵌入在殼體前面的控制部分、殼體的內壁安裝的溫度傳感器和殼體上端的時間流量檢測器。通過溫度傳感器檢測殼體內部的溫度，并傳輸至控制部分處理，通過散熱裝置實現對殼體的散熱，同時將檢測溫度傳輸至顯示屏進行顯示；通過流量檢測器對路由器的使用時間流量檢測，并且在設定的時間范圍外，通過控制面板發出指令，通過蜂鳴器將信號輸出，實現使用流量超時報警。具體方法如下。

1）手動設置：在殼體控制面板設置一個時鐘，我們可以通過按鍵對無線路由器使用時間策略進行輸入，比如設置周一至周五早上9點到17點工作時間段來定時關閉電源。

2）自動檢測：通過時間流量檢測器對無線路由器的工作時間進行監測，一旦超過設定的閾值，發出蜂鳴報警，同時監測到無線路由器的工作溫度超過正常范圍，采用自斷電的方法進行保護。

3.2 改變無線路由器的使用習慣

我們這里提及的是非商用無線路由器，與7×24運行的常開型商用路由器使用環境和受用人群不同，因此對于此種無線路由器要改變其常開模式，加裝電源開關。我們通過對Reset（復位鍵）改造實現為無線硬件開關，這個方法是通過登錄路由器的管理界面，此無線路由器我們已經事先刷入第三方固件openwrt操作系統，具備了一定的腳本模塊功能，我們將硬件開關設置為WIFI/Reset組合和即可將其改為硬件開關。

3.3 散熱除塵部分

本裝置的散熱除塵部分用以對無線路由器內部結構及各端口進行保護，防止灰塵進入和堆積于路由器，保證無線路由器良好的性能和使用壽命。具體實施是在其殼體的兩側設置有凹面型散熱板，且散熱板的一側開有散熱孔，散熱孔呈向上傾斜布置，有利于散熱的實現。散熱板外側加裝擋灰板，防止灰塵進入散熱板，防止內部電路板由于過熱或灰塵附著而損壞。

4 結論

本設計是針對廣泛使用的非商用級無線路由器的一些改進措施，通過對其工作溫度和工作時間流量的共同監測，使其處在安全有效的工作狀態；改變常開型的電源工作模式；增加散熱除塵裝置。通過以上措施保護無線路由器的安全的工作性能，達到節能降耗的效果。

參考文獻

[1]趙英杰.完美圖解Arduino互動設計入門[M].北京：科學出版社，2014.

[2]高安邦.機電一體化系統實用設計案例精選[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]魏亮.路由器設備發展總結及展望[M].北京：信息產業部電信研究院，2015.

[4]馬業盼.無線傳感器網絡中的安全技術研究[J].數字化用戶，2013（8）.