一种节能安全的无线路由器设计

康璐

摘 要 本设计是一种基于控制工作时间和温度监测的自断电式非商用无线路由器。通过时间检测器、温度传感器和控制面板，检测路由器的使用时间和工作温度，如果超出设定的范围，通过控制面板发出指令发出蜂鸣报警信号，并启动电源断电防护功能。同时，我们对路由器的外观做了改进，在其壳体的两侧设置有散热板和挡灰板，散热的同时防止灰尘进入损坏内部电路板。通过有效的改进，提高了无线路由器的节能降耗水平和安全性能。

关键词 无线路由器；温度检测；时间检测器；节能

中图分类号 TN92 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）211-0104-02

目前，无线路由器作为网络枢纽，已经是我们工作生活中不可缺少的一部分了。无线路由器最早只是商业化应用，现在普遍使用的无线路由器是由商用路由器演变而来，在功能的设计技术方面虽然很成熟，但其芯片处理性能和散热性能不好，当气温过高、连续使用时间过长和负载过多时，路由器工作温度过高，不能有效散热，会出现网络不稳定或者造成无线路由器的损坏。

1 设计思路

本文设计的对无线路由器的改进内容是基于以下两方面原因。

1）工作模式：由于无线路由器为常开工作状态，很容易造成路由器负荷过重，导致温度升高造成设备损伤，因此路由器的损耗率极高。现在，无线路由器设计往往会过度的考虑其软硬件性能方面，对于其他功能部件的设计往往简单化，比如散热和除尘功能的设计。因此对其散热除尘功能方面加以改进，避免路由器内部构件受到灰尘污染和工作温度过高的损害，保持其良好的性能。

2）使用习惯：据专业测试报告结论，无线路由器的待机和满负载的能耗程度差距并不大，因此，只要不断开电源，无线路由器就会处于不间断的工作当中。因此，要从无线路由器的使用习惯作为一个着眼点，通过设计控制面板实现人机对话，增加电源管理。在不使用的期间，及时将它关闭；在其高负荷长时间工作监测工作温度，并设置超限报警等功能，使路由器在安全、节能的状态工作，降低其无用功耗。

从工业设计角度来看，无线路由器在温控、散热、除尘和电源管理方面还有很大的设计空间。我们设计对无线路由器的壳体内外加装控制系统和散热除尘装置，监测工作时间流量和工作温度，并及时做出处理动作，使其达到一个稳定、安全、节能的状态，节能降耗的同时延长其使用寿命。

2 工作原理

通过时间检测器（TP4303）对无线路由器的工作时间信息进行检测，并将信号传输至控制面板（TM1629D），控制面板检测到时间流量信息超过设定数值时，将向蜂鸣器发出信号，通过蜂鸣器实现声光报警的功能。通过温度传感器检测无线路由器壳体内部各电气元件的运行温度，并传输至控制面板，若检测温度较高时，控制面板向散热装置发出信号，实现散热装置对壳体内部的散热，同时通过显示屏对检测温度进行检测。通过防护弹簧体有效的实现了对电源线进行防护，避免损坏，通过漏电保护装置有效的对供电情况进行检测，在发生漏电的情况下，及时跳闸进行保护。总体控制系统图如图1。

本无线路由器壳体的正面和上面集合了时间流量检测和温控等部分，包含：1.壳体；2.时间检测器；3.显示屏；4.控制面板；5.温度传感器；6.底部散热装置；7.防护弹簧体；8.漏电保护装置；9.蜂鸣器；10.音乐播放装置。如图2系统结构示意图（正面）所示。

本无线路由器壳体的后面和侧面集合了散热除尘部分，包含：1.壳体；2.侧面散热板；3.挡灰板；4.天线；5.端口；6.塑料盖；7.按钮；8.USB接頭；9.底壳；10.底座。如图3系统结构示意图（后面）所示。

3 具体实施

3.1 时间流量检测和温控部分

本装置时间流量检测和温控部分由3部分组成，分别是嵌入在壳体前面的控制部分、壳体的内壁安装的温度传感器和壳体上端的时间流量检测器。通过温度传感器检测壳体内部的温度，并传输至控制部分处理，通过散热装置实现对壳体的散热，同时将检测温度传输至显示屏进行显示；通过流量检测器对路由器的使用时间流量检测，并且在设定的时间范围外，通过控制面板发出指令，通过蜂鸣器将信号输出，实现使用流量超时报警。具体方法如下。

1）手动设置：在壳体控制面板设置一个时钟，我们可以通过按键对无线路由器使用时间策略进行输入，比如设置周一至周五早上9点到17点工作时间段来定时关闭电源。

2）自动检测：通过时间流量检测器对无线路由器的工作时间进行监测，一旦超过设定的阈值，发出蜂鸣报警，同时监测到无线路由器的工作温度超过正常范围，采用自断电的方法进行保护。

3.2 改变无线路由器的使用习惯

我们这里提及的是非商用无线路由器，与7×24运行的常开型商用路由器使用环境和受用人群不同，因此对于此种无线路由器要改变其常开模式，加装电源开关。我们通过对Reset（复位键）改造实现为无线硬件开关，这个方法是通过登录路由器的管理界面，此无线路由器我们已经事先刷入第三方固件openwrt操作系统，具备了一定的脚本模块功能，我们将硬件开关设置为WIFI/Reset组合和即可将其改为硬件开关。

3.3 散热除尘部分

本装置的散热除尘部分用以对无线路由器内部结构及各端口进行保护，防止灰尘进入和堆积于路由器，保证无线路由器良好的性能和使用寿命。具体实施是在其壳体的两侧设置有凹面型散热板，且散热板的一侧开有散热孔，散热孔呈向上倾斜布置，有利于散热的实现。散热板外侧加装挡灰板，防止灰尘进入散热板，防止内部电路板由于过热或灰尘附着而损坏。

4 结论

本设计是针对广泛使用的非商用级无线路由器的一些改进措施，通过对其工作温度和工作时间流量的共同监测，使其处在安全有效的工作状态；改变常开型的电源工作模式；增加散热除尘装置。通过以上措施保护无线路由器的安全的工作性能，达到节能降耗的效果。

参考文献

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