專利名稱：無線傳感裝置及傳感系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感裝置，特別是涉及一種無線傳感裝置及一種傳感系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的不斷發(fā)展，目前的傳感器市場已經(jīng)非常繁榮，各種功能各異的傳感器 業(yè)已在各個領(lǐng)域中被廣泛地使用。如圖1所示，現(xiàn)有的傳感器往往結(jié)構(gòu)簡單，僅具有一個單 一的傳感模塊用于獲得探測數(shù)據(jù)，在使用時只有將其與相應的應用電路電氣相連之后，才 能夠?qū)ζ浍@得的探測數(shù)據(jù)加以處理應用。這樣的應用模式給現(xiàn)有傳感器的使用帶來了極大 的局限性，在所有設置了傳感器的探測節(jié)點處均需要相應地進行電氣布線甚至外圍設備的 安裝，這不但會導致使用不便，還需要耗費大量的人力物力，引起作業(yè)效率的低下，特別是 當探測節(jié)點位于高危環(huán)境中時，則會導致更大的使用成本，并且還容易在作業(yè)過程中引發(fā) 危險。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的傳感裝置應用不便且使 用安全性不高的缺陷，提供一種應用方便且使用安全性很高的無線傳感裝置及一種相應的 傳感系統(tǒng)。本實用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種無線傳感裝置，其 包括一傳感模塊，其特點在于，該無線傳感裝置還包括一與該傳感模塊相連的MCU (微處 理器)；一與該MCU相連的無線通信模塊；一與該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊均相 連的電源模塊，用于向該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊供電。較佳地，該MCU為用于通過該無線通信模塊接收及處理來自外圍設備的控制數(shù) 據(jù)，還用于接收及處理該傳感模塊獲得的探測數(shù)據(jù)、并通過該無線通信模塊發(fā)送至外圍設 備，還用于通過該無線通信模塊接收并轉(zhuǎn)發(fā)來自外圍設備的探測數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的MCU。較佳地，該傳感模塊包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件，該敏感元件包括以下元件集中的 一種或多種熱敏元件、濕敏元件、聲敏元件、光敏元件、力敏元件、磁敏元件、氣敏元件、放 射線敏感元件、色敏元件和味敏元件。較佳地，該MCU具有一個或多個總線接口。較佳地，該無線通信模塊為工作于ISM頻段(工業(yè)、科學研究和醫(yī)用頻段)的 RF (射頻)無線通信模塊。較佳地，該電源模塊包括濾波穩(wěn)壓電路及LDO (低壓差線性穩(wěn)壓器)。本實用新型的另一技術(shù)方案為一種傳感系統(tǒng)，其特點在于，其包括多個上述的無 線傳感裝置以及至少一個用于發(fā)送針對各個無線傳感裝置的控制數(shù)據(jù)的終端設備，該些無 線傳感裝置之間以及該些無線傳感裝置與該終端設備之間均為無線通信，各個無線傳感裝 置為用于將獲得的探測數(shù)據(jù)發(fā)送至該終端設備的無線傳感裝置。較佳地，各個無線傳感裝置為用于從該終端設備接收針對自身的控制數(shù)據(jù)、或經(jīng)過其它無線傳感裝置的轉(zhuǎn)發(fā)接收針對自身的控制數(shù)據(jù)，還用于將獲得的探測數(shù)據(jù)發(fā)送至該 終端設備、或經(jīng)過其它無線傳感裝置的轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送至該終端設備，還用于接收并轉(zhuǎn)發(fā)來自該 終端設備的針對其它無線傳感裝置的控制數(shù)據(jù)以及其它無線傳感裝置獲得的探測數(shù)據(jù)的 無線傳感裝置。本實用新型的積極進步效果在于本實用新型的該無線傳感裝置在現(xiàn)有傳感裝置 的傳感模塊的基礎之上，還增設了 MCU及無線通信模塊，使得該無線傳感裝置能夠通過其 無線通信模塊接收來自終端的控制數(shù)據(jù)，該MCU根據(jù)該控制數(shù)據(jù)對該傳感模塊及該無線通 信模塊進行控制，利用該傳感模塊獲得探測數(shù)據(jù)、并通過該無線通信模塊將該探測數(shù)據(jù)發(fā) 送至終端。這樣的無線傳感裝置在應用時不會再受到布線的限制，使用非常方便，其可以被 設置在各種探測節(jié)點處進行無線作業(yè)，節(jié)省了大量的人力物力，有利于提高作業(yè)效率。更進 一步地，還可以將多個這樣的無線傳感裝置與終端一起構(gòu)成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng) 中的每一個無線傳感裝置均具有接收、發(fā)送以及轉(zhuǎn)發(fā)控制數(shù)據(jù)和探測數(shù)據(jù)的功能，由終端 對該些無線傳感裝置進行統(tǒng)一控制，并且該些無線傳感裝置獲得的探測數(shù)據(jù)也將最終到達 終端以供處理。這樣的傳感系統(tǒng)完全省去了布線負擔，只需在探測區(qū)域中設置多個由上述 的無線傳感裝置構(gòu)成的探測節(jié)點，操作人員便可以在終端處對各個無線傳感裝置獲得的探 測數(shù)據(jù)實現(xiàn)全盤掌握，因此，這樣的傳感系統(tǒng)具有極為廣泛的應用性，不但能夠進一步地降 低探測過程中所耗費的人力物力，極大地提高作業(yè)效率，還能夠在對危險區(qū)域進行探測時， 省去操作人員親身操作所隱含的潛在危險，極大地提高作業(yè)安全性。

圖1為現(xiàn)有的傳感器的應用模式示意圖。圖2為本實用新型的該無線傳感裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實用新型的該傳感系統(tǒng)的一實施例的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術(shù)方案。如圖2所示，本實用新型的該無線傳感裝置首先包括一基礎的傳感模塊1，該傳 感模塊1公知地主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，該敏感元件用于探測周圍環(huán)境中某一特 定物理現(xiàn)象的信息，而該轉(zhuǎn)換元件則用于將探測獲得的該信息按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信 號，以便后續(xù)的模塊對該電信號進行處理。其中，該敏感元件可以為以下元件集中的一種或 多種熱敏元件、濕敏元件、聲敏元件、光敏元件、力敏元件、磁敏元件、氣敏元件、放射線敏 感元件、色敏元件和味敏元件，以分別對以下物理現(xiàn)象的信息進行探測溫度、濕度、噪聲、 光強度、壓力、磁場強度、煙霧濃度、煤氣(天然氣)濃度、火焰、移動物體的大小、速度和方 向等等，上述的各種敏感元件可以直接采用霍尼韋爾、歐姆龍、賀力氏、博世、飛思卡爾、ADI 等公司的成熟產(chǎn)品。除了該傳感模塊1之外，本實用新型的該無線傳感裝置還包括有一與該傳感模 塊1相連的MCU 2，該MCU 2為該無線傳感裝置的中樞控制模塊，其內(nèi)置有高速的處理器內(nèi) 核，并擁有充足的閃存空間，其控制功能將在下文中進行說明；一與該MCU 2相連的無線通 信模塊3，該無線通信模塊3可以采用一工作在免費的ISM頻段的RF無線通信模塊實現(xiàn)，該無線通信模塊3 —方面能夠與該MCU 2進行內(nèi)部的數(shù)據(jù)交互，另一方面還能夠與外圍設備 進行無線通信，此處所謂的外圍設備既可以為其它的無線傳感裝置，也可以為終端設備，例 如一電腦；一與該傳感模塊1、該MCU 2及該無線通信模塊3均相連的電源模塊4，該電源模 塊4用于向該傳感模塊1、該MCU 2及該無線通信模塊3供電，該電源模塊4 一般可以包括 濾波穩(wěn)壓電路部分以及電壓轉(zhuǎn)換電路部分，由于高性能、低功耗的MCU及RF無線通信模塊 中的RF芯片對供電的要求比較高，特別是對輸入電壓調(diào)節(jié)率(Line Regulation)的要求比 較高，因此較佳地采用LDO作為電壓轉(zhuǎn)換電路來轉(zhuǎn)換該無線傳感裝置的各個模塊所需的工 作電壓，另外，通常采用微型電池向該濾波穩(wěn)壓電路以及該電壓轉(zhuǎn)換電路供電。在該無線傳感裝置僅與一個外圍設備進行直接通信的工作狀態(tài)下，該MCU通過該 無線通信模塊接收及處理來自該外圍設備的控制數(shù)據(jù)，并根據(jù)該控制數(shù)據(jù)對該傳感模塊及 該無線通信模塊的運行進行控制，同時，該MCU還接收及處理該傳感模塊獲得的探測數(shù)據(jù)， 然后通過該無線通信模塊將經(jīng)過處理的該探測數(shù)據(jù)發(fā)送至該外圍設備。然而，當整個通信 網(wǎng)絡中不僅僅包括正在進行上述直接通信的該無線傳感裝置和該外圍設備，還包括有一個 或多個其它的外圍設備時，上述的該無線傳感裝置還可以為其它的外圍設備起到數(shù)據(jù)傳遞 節(jié)點的作用，例如，該MCU可以通過該無線通信模塊從一個其它的外圍設備處接收探測數(shù) 據(jù)和控制數(shù)據(jù)，并再次將該些探測數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至另一個其它的外圍設備。另外，該MCU還可以具有豐富的外圍總線接口，例如URAT (通用異步收發(fā)接口 )、 IICdNTER-IC串行總線接口)、SPI(串行外圍接口)等接口，從而操作人員僅需進行簡單 的配置，便可以將該MCU與其它的外接設備連接以實現(xiàn)通信。由于上述的外圍設備既可以是其它的無線傳感裝置，也可以是終端設備，因此，顯 然可以將多個本實用新型的該無線傳感裝置與至少一個終端設備相結(jié)合以建立起一個傳 感系統(tǒng)。終端設備作為整個傳感系統(tǒng)的統(tǒng)一控制端以及最終的探測結(jié)果處理端。操作人員 在終端設備處生成針對各個無線傳感裝置的控制數(shù)據(jù)，然后終端設備以無線通信的方式將 該些控制數(shù)據(jù)向外發(fā)送。距離該終端設備較近的那些無線傳感裝置將直接通過其無線通信 模塊從該終端設備接收與其自身相匹配的控制數(shù)據(jù)，而距離該終端設備較遠的那些無線傳 感裝置則無法直接接收到來自該終端設備的與其自身相匹配的控制數(shù)據(jù)，該些控制數(shù)據(jù)將 經(jīng)過多個無線傳感裝置的轉(zhuǎn)發(fā)后才能夠最終到達相匹配的無線傳感裝置，由此，每個該無 線傳感裝置都能夠根據(jù)接收到的控制數(shù)據(jù)在該終端設備的統(tǒng)一控制之下有條不紊、相互協(xié) 作地運行。上述的控制數(shù)據(jù)中將含有對各個無線傳感裝置的軟件配置信息，從而便可以根據(jù) 不同的具體應用環(huán)境對各個無線傳感裝置所執(zhí)行的主要功能進行控制。例如，如圖2中的 實線箭頭構(gòu)成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)所示，根據(jù)各個無線傳感裝置的設置地點的不同，該終端設備D 會通過控制數(shù)據(jù)將它們劃分為傳感節(jié)點(包括傳感節(jié)點A和傳感節(jié)點B)以及匯聚節(jié)點C 這幾種功能類型。位于探測區(qū)域內(nèi)部或附近的無線傳感裝置將被設置為傳感節(jié)點，并以自 組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡體系，即，大部分的傳感節(jié)點將自動成為傳感節(jié)點A，僅用于獲得自身 所在處的探測數(shù)據(jù)、并將該些探測數(shù)據(jù)向外發(fā)送，而其余的少量傳感節(jié)點則將自動成為傳 感節(jié)點B，不僅用于獲得自身所在處的探測數(shù)據(jù)，還用于接收來自傳感節(jié)點A的探測數(shù)據(jù)， 繼而再將傳感節(jié)點A和B所獲得的全部探測數(shù)據(jù)一同進一步地向外轉(zhuǎn)發(fā)至匯聚節(jié)點C。匯 聚節(jié)點C一般已經(jīng)處于探測區(qū)域之外了，它們僅用于接收來自傳感節(jié)點B的、但是是由全部的傳感節(jié)點探測獲得的探測數(shù)據(jù)，并將該些探測數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)發(fā)至該終端設備D處進行集中 處理。圖2中的實線箭頭構(gòu)成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)僅為本實用新型的該傳感系統(tǒng)的一種網(wǎng)絡組織方 式，根據(jù)探測區(qū)域的分布范圍、無線傳感裝置的設置地點、終端設備的安置地點，該傳感系 統(tǒng)可以具有各種不同的網(wǎng)絡組織方式，例如圖2中的虛線箭頭則展示出了另一種可選的網(wǎng) 絡組織方式下部分無線傳感裝置之間的通信關(guān)系。在各種不同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，每個無線傳 感裝置所擔任的功能類型也可能會發(fā)生變化，例如在某種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，一無線傳感裝置擔 任著一個傳感節(jié)點A的角色，而在另一種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，該無線傳感裝置則可能會在終端設 備D的控制之下成為一個傳感節(jié)點B或者一個匯聚節(jié)點C，但是無論具體的網(wǎng)絡組織方式如 何，各個傳感節(jié)點獲得的探測數(shù)據(jù)都將以無線通信的方式向外傳輸，并直接地，或者是經(jīng)過 多個節(jié)點的多跳后，到達該具體網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的那些匯聚節(jié)點C，并最終到達終端設備D，以 供操作人員在終端設備D處對該些探測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的分析處理，并根據(jù)分析處理的結(jié)果 對針對各個無線傳感裝置的控制數(shù)據(jù)進行調(diào)整，或是根據(jù)該結(jié)果再繼續(xù)執(zhí)行其它的后續(xù)操 作。上述的該MCU及終端設備的各種功能均 以利用現(xiàn)有的硬件條件并結(jié)合現(xiàn)有的 編程手段加以實現(xiàn)，故在此對其實現(xiàn)過程不做贅述。本實用新型的該無線傳感裝置以及該傳感系統(tǒng)可以應用在交通、家居、商業(yè)娛樂 等各種場合，例如，對家庭中的電表及水表上的讀數(shù)進行遠程抄報，或者對交通路段的路況 進行遠程監(jiān)測等等，能夠節(jié)省大量的人力物力，極大地提高作業(yè)效率。更進一步地，該傳感 系統(tǒng)還可以用于較為特殊的探測環(huán)境中，例如煤氣管道中、海洋中等等，普通工作人員一般 難以在這些探測環(huán)境中進行長時間的監(jiān)測，而在采用了本實用新型的該無線傳感裝置之 后，可以通過軟件配置的方式使其在探測區(qū)域中組織成為強大的傳感網(wǎng)絡，而操作人員在 終端設備處便可以方便迅速地接收到全部探測節(jié)點處獲得的實時探測數(shù)據(jù)，由此，不但節(jié) 省了大量的人力物力，還極大地提高了探測過程中的作業(yè)安全性。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當理解， 這些僅是舉例說明，本實用新型的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員在不背離本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修 改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種無線傳感裝置，其包括一傳感模塊，其特征在于，該無線傳感裝置還包括一與該傳感模塊相連的MCU；一與該MCU相連的無線通信模塊；一與該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊均相連的電源模塊，用于向該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊供電。
2.如權(quán)利要求1所述的無線傳感裝置，其特征在于，該MCU為用于通過該無線通信模塊 接收及處理來自外圍設備的控制數(shù)據(jù)，還用于接收及處理該傳感模塊獲得的探測數(shù)據(jù)、并 通過該無線通信模塊發(fā)送至外圍設備，還用于通過該無線通信模塊接收并轉(zhuǎn)發(fā)來自外圍設 備的探測數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的MCU。
3.如權(quán)利要求1所述的無線傳感裝置，其特征在于，該傳感模塊包括敏感元件和轉(zhuǎn)換 元件，該敏感元件包括以下元件集中的一種或多種熱敏元件、濕敏元件、聲敏元件、光敏元 件、力敏元件、磁敏元件、氣敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件。
4.如權(quán)利要求1所述的無線傳感裝置，其特征在于，該MCU具有一個或多個總線接口。
5.如權(quán)利要求1所述的無線傳感裝置，其特征在于，該無線通信模塊為工作于ISM頻段 的RF無線通信模塊。
6.如權(quán)利要求1所述的無線傳感裝置，其特征在于，該電源模塊包括濾波穩(wěn)壓電路及LDO。
7.—種傳感系統(tǒng)，其特征在于，其包括多個權(quán)利要求1所述的無線傳感裝置以及至少 一個用于發(fā)送針對各個無線傳感裝置的控制數(shù)據(jù)的終端設備，該些無線傳感裝置之間以及 該些無線傳感裝置與該終端設備之間均為無線通信，各個無線傳感裝置為用于將獲得的探 測數(shù)據(jù)發(fā)送至該終端設備的無線傳感裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的傳感系統(tǒng)，其特征在于，各個無線傳感裝置為用于從該終端設 備接收針對自身的控制數(shù)據(jù)、或經(jīng)過其它無線傳感裝置的轉(zhuǎn)發(fā)接收針對自身的控制數(shù)據(jù)， 還用于將獲得的探測數(shù)據(jù)發(fā)送至該終端設備、或經(jīng)過其它無線傳感裝置的轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送至該終 端設備，還用于接收并轉(zhuǎn)發(fā)來自該終端設備的針對其它無線傳感裝置的控制數(shù)據(jù)以及其它 無線傳感裝置獲得的探測數(shù)據(jù)的無線傳感裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種無線傳感裝置，其包括一傳感模塊，該無線傳感裝置還包括一與該傳感模塊相連的MCU；一與該MCU相連的無線通信模塊；一與該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊均相連的電源模塊，用于向該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊供電。本實用新型還公開了一種包括多個上述無線傳感裝置以及至少一個終端設備的傳感系統(tǒng)。本實用新型能夠極大地節(jié)省作業(yè)所需的人力物力，極大地提高作業(yè)效率，并且還能夠極大地提高作業(yè)安全性。
文檔編號G08C17/02GK201673594SQ20102020325
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者譚群輝 申請人:希姆通信息技術(shù)(上海)有限公司