專利名稱：一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線傳感器節(jié)點(diǎn)，尤其是涉及一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
目前，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)主要是通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場采集，然后人工將采集的數(shù)據(jù)通過有線或無線方式傳送到數(shù)據(jù)處理服務(wù)器進(jìn)行處理，這種數(shù)據(jù)采集方式實(shí)時(shí)性差，即不能實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)傳輸，因而不能滿足實(shí)際需要。隨著通信、網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)的發(fā)展，基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)和建設(shè)使數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)傳輸成為可能。然而傳感器網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)一直尚未進(jìn)入實(shí)用階段，究其原因，是傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的功能達(dá)不到要求，比如能量受限、通信能力受限、計(jì)算和存儲能力受限等，這些問題中，數(shù)據(jù)采集和處理能力成為制約標(biāo)準(zhǔn)化、普適的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)研制的瓶頸。在數(shù)據(jù)采集上，普通的傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)只能采集單一的數(shù)據(jù)，或只能接入一路模擬量傳感器。在數(shù)據(jù)處理上，普通的傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)采樣分析速度慢，在復(fù)雜環(huán)境中的抗干擾能力不高，容易發(fā)生信息誤傳。另外，實(shí)際使用過程中，大多數(shù)情況下均需要對同一監(jiān)測區(qū)域的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行測量，但是在一些工藝條件要求不高的場合， 并不必須同步對多個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，各參數(shù)之間有主次之分，只有在主要因素處于某一規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)才需對次要因素進(jìn)行監(jiān)測，這樣能有效節(jié)省能量，延長節(jié)點(diǎn)的使用壽命，并且能大大節(jié)能數(shù)據(jù)處理模塊的內(nèi)存空間，提高數(shù)據(jù)采集效率。例如在熱處理過程中，當(dāng)溫度為影響處理質(zhì)量的主要因素，而氣壓、保護(hù)氣體流量、保護(hù)氣體濃度等監(jiān)測參數(shù)為次要因素時(shí)， 則一般情況下只需對主要因素進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)主要因素處于控制范圍的上下限附近但并未超出控制范圍時(shí)，為保證處理質(zhì)量才需對其它次要因素進(jìn)行監(jiān)測。正是由于上述種種原因，現(xiàn)行的傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)無法有效完成實(shí)時(shí)的信息采集任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其設(shè)計(jì)合理、布網(wǎng)及維護(hù)方便、操作簡便且使用效果好、智能化程度高，將傳感器模塊中的多個(gè)傳感器分為主傳感器和次級傳感器，在降低節(jié)點(diǎn)能耗的同時(shí)，大幅提高了節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集效率和數(shù)據(jù)處理能力。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于包括由對被監(jiān)測區(qū)域環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的多個(gè)傳感器組成的傳感器模塊、用于自動搜索鄰近無線傳感器節(jié)點(diǎn)的短距離無線通信模塊、與傳感器模塊相接的數(shù)據(jù)處理模塊、與數(shù)據(jù)處理模塊相接的參數(shù)輸入裝置、由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行控制且對傳感器模塊中處于工作狀態(tài)的傳感器及其所采集信息進(jìn)行同步顯示的LED顯示單元、對多個(gè)所述傳感器的主次類型進(jìn)行設(shè)定的傳感器主次類型設(shè)定模塊、與數(shù)據(jù)處理模塊相接的數(shù)據(jù)存儲模塊以及分別與數(shù)據(jù)處理模塊相接的電源模塊和無線收發(fā)模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過所述無線收發(fā)模塊與上位監(jiān)控機(jī)進(jìn)行雙向通信，所述短距離無線通信模塊、LED顯示單元和傳感器主次類型設(shè)定模塊均與數(shù)據(jù)處理模塊相接；多個(gè)所述傳感器包括由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行激活的主傳感器和根據(jù)主傳感器所檢測信息由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行激活的次級傳感器，所述主傳感器和次級傳感器的數(shù)量均為一個(gè)或多個(gè)，且所述主傳感器和次級傳感器均與數(shù)據(jù)處理模塊相接。上述一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征是還包括與數(shù)據(jù)處理模塊相接的計(jì)時(shí)模塊。上述一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征是所述無線收發(fā)模塊為將數(shù)據(jù)處理模塊接入互聯(lián)網(wǎng)的無線互聯(lián)網(wǎng)接入模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過無線互聯(lián)網(wǎng)接入模塊與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器進(jìn)行雙向通信。上述一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征是所述主傳感器和次級傳感器均為模擬信號傳感器，且所述模擬信號傳感器與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊相接，所述A/D轉(zhuǎn)換電路模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相接且數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相接。上述一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征是所述短距離無線通信模塊為ZigBee短距離無線通信模塊。上述一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征是還包括與數(shù)據(jù)處理模塊相接且由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行控制的告警提示單元。上述一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征是還包括與數(shù)據(jù)處理模塊相接的電量檢測單元，所述電源模塊包括電源管理模塊和與電源管理模塊相接的可充電電池，所述電源管理模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相接，所述電量檢測單元對可充電電池內(nèi)部剩余電量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并將所檢測電量信息同步上傳至數(shù)據(jù)處理模塊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、實(shí)現(xiàn)了不同傳感器同時(shí)使用和數(shù)據(jù)融合技術(shù)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)類型多樣且覆蓋范圍廣，各傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息傳播的范圍和速度大，傳感器工作狀態(tài)采用遠(yuǎn)程喚醒機(jī)制，能節(jié)省電力。2、設(shè)計(jì)合理，各模塊之間協(xié)調(diào)工作效率高，且各組件均采用模塊形式設(shè)置，非常省電，大大延長了傳感器節(jié)點(diǎn)的使用壽命。3、傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)采用可充電電池供電，便于更換，保證節(jié)點(diǎn)供電穩(wěn)定，使整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)具有可重構(gòu)和易調(diào)整性、方便維護(hù)和管理。4、將傳感器模塊中的多個(gè)傳感器分為由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行激活的主傳感器和根據(jù)主傳感器所檢測信息由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行激活的次級傳感器，這樣只有在主傳感器所檢測信息處于某一特定范圍內(nèi)時(shí)才激活次級傳感器進(jìn)行工作狀態(tài)，其它情況下次級傳感器均處于不工作狀態(tài)，在保證有效監(jiān)控的同時(shí)，能大幅度減少傳感器節(jié)點(diǎn)所消耗電量，延長傳感器節(jié)點(diǎn)的使用壽命，并且能大大節(jié)能數(shù)據(jù)處理模塊的內(nèi)存空間，提高數(shù)據(jù)采集效率。5、節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的通信，實(shí)現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議間的轉(zhuǎn)換和傳感器數(shù)據(jù)的無線傳輸。6、用戶只需要啟動相關(guān)命令，發(fā)送控制命令到傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集和傳輸。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、布網(wǎng)及維護(hù)方便、使用操作簡便且使用效果好、智能化程度高，將傳感器模塊中的多個(gè)傳感器分為由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行激活的主傳感器和根據(jù)主傳感器所檢測信息由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行激活的次級傳感器，能大幅度減少傳感器節(jié)點(diǎn)所消耗電量，延長傳感器節(jié)點(diǎn)的使用壽命，并且能提高節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集效率和數(shù)據(jù)處理能力。
下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的電路原理框圖<
附圖標(biāo)記說明
1-傳感器模塊；1-1-主傳感器；
1-3-A/D轉(zhuǎn)換電路模塊；2-數(shù)據(jù)處理模塊
‘、.-
4-參數(shù)輸入裝置；
7-電源模塊；
8-無線互聯(lián)網(wǎng)接入模塊；
11-計(jì)時(shí)模塊；
14-告警提示單元；
1-2-次級傳感器； 3-短距離無線通fi 模塊；
5-傳感器主次類型設(shè) 6-LED顯示單元； 定模塊；
7-1-電源管理模塊； 9-上位監(jiān)控機(jī)；
12-互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器； 15-電量檢測單元。
7-2-可充電電池； 10-數(shù)據(jù)存儲模塊
13-數(shù)據(jù)采集模塊;
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括由對被監(jiān)測區(qū)域環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的多個(gè)傳感器組成的傳感器模塊1、用于自動搜索鄰近無線傳感器節(jié)點(diǎn)的短距離無線通信模塊3、與傳感器模塊 1相接的數(shù)據(jù)處理模塊2、與數(shù)據(jù)處理模塊2相接的參數(shù)輸入裝置4、由數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行控制且對傳感器模塊1中處于工作狀態(tài)的傳感器及其所采集信息進(jìn)行同步顯示的LED顯示單元6、對多個(gè)所述傳感器的主次類型進(jìn)行設(shè)定的傳感器主次類型設(shè)定模塊5、與數(shù)據(jù)處理模塊2相接的數(shù)據(jù)存儲模塊10以及分別與數(shù)據(jù)處理模塊2相接的電源模塊7和無線收發(fā)模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊2通過所述無線收發(fā)模塊與上位監(jiān)控機(jī)9進(jìn)行雙向通信，所述短距離無線通信模塊3、LED顯示單元6和傳感器主次類型設(shè)定模塊5均與數(shù)據(jù)處理模塊2相接。 多個(gè)所述傳感器包括由數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行激活的主傳感器1-1和根據(jù)主傳感器1-1所檢測信息由數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行激活的次級傳感器1-2，所述主傳感器1-1和次級傳感器1-2 的數(shù)量均為一個(gè)或多個(gè)，且所述主傳感器1-1和次級傳感器1-2均與數(shù)據(jù)處理模塊2相接。 本實(shí)施例中，所述主傳感器1-1的數(shù)量為一個(gè)，且所述次級傳感器1-2的數(shù)量為多個(gè)。同時(shí)，本發(fā)明還包括與數(shù)據(jù)處理模塊2相接的計(jì)時(shí)模塊11。本實(shí)施例中，所述無線收發(fā)模塊為將數(shù)據(jù)處理模塊2接入互聯(lián)網(wǎng)的無線互聯(lián)網(wǎng)接入模塊8，所述數(shù)據(jù)處理模塊2 通過無線互聯(lián)網(wǎng)接入模塊8與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器12進(jìn)行雙向通信。所述主傳感器1-1和次級傳感器1-2均為模擬信號傳感器，且所述模擬信號傳感器與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊1-3相接，所述A/D轉(zhuǎn)換電路模塊1-3與數(shù)據(jù)采集模塊13相接且數(shù)據(jù)采集模塊13與數(shù)據(jù)處理模塊2相接。本實(shí)施例中，所述短距離無線通信模塊3為ZigBee短距離無線通信模塊。同時(shí)， 本發(fā)明還包括與數(shù)據(jù)處理模塊2相接且由數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行控制的告警提示單元14。
本實(shí)施例中，本發(fā)明還包括與數(shù)據(jù)處理模塊2相接的電量檢測單元15，所述電源模塊7包括電源管理模塊7-1和與電源管理模塊7-1相接的可充電電池7-2，所述電源管理模塊5-1與數(shù)據(jù)處理模塊4相接，所述電量檢測單元15對可充電電池7-2內(nèi)部剩余電量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并將所檢測電量信息同步上傳至數(shù)據(jù)處理模塊2。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于包括由對被監(jiān)測區(qū)域環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的多個(gè)傳感器組成的傳感器模塊(1)、用于自動搜索鄰近無線傳感器節(jié)點(diǎn)的短距離無線通信模塊(3)、與傳感器模塊(1)相接的數(shù)據(jù)處理模塊O)、與數(shù)據(jù)處理模塊( 相接的參數(shù)輸入裝置G)、由數(shù)據(jù)處理模塊( 進(jìn)行控制且對傳感器模塊(1) 中處于工作狀態(tài)的傳感器及其所采集信息進(jìn)行同步顯示的LED顯示單元(6)、對多個(gè)所述傳感器的主次類型進(jìn)行設(shè)定的傳感器主次類型設(shè)定模塊(5)、與數(shù)據(jù)處理模塊( 相接的數(shù)據(jù)存儲模塊(10)以及分別與數(shù)據(jù)處理模塊( 相接的電源模塊(7)和無線收發(fā)模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊( 通過所述無線收發(fā)模塊與上位監(jiān)控機(jī)(9)進(jìn)行雙向通信，所述短距離無線通信模塊C3)、LED顯示單元(6)和傳感器主次類型設(shè)定模塊( 均與數(shù)據(jù)處理模塊 (2)相接；多個(gè)所述傳感器包括由數(shù)據(jù)處理模塊( 進(jìn)行激活的主傳感器(1-1)和根據(jù)主傳感器(1-1)所檢測信息由數(shù)據(jù)處理模塊( 進(jìn)行激活的次級傳感器(1-2)，所述主傳感器(1-1)和次級傳感器(1-2)的數(shù)量均為一個(gè)或多個(gè)，且所述主傳感器(1-1)和次級傳感器(1- 均與數(shù)據(jù)處理模塊( 相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于還包括與數(shù)據(jù)處理模塊( 相接的計(jì)時(shí)模塊(11)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述無線收發(fā)模塊為將數(shù)據(jù)處理模塊( 接入互聯(lián)網(wǎng)的無線互聯(lián)網(wǎng)接入模塊 (8)，所述數(shù)據(jù)處理模塊( 通過無線互聯(lián)網(wǎng)接入模塊(8)與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器(1 進(jìn)行雙向ififn。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述主傳感器(1-1)和次級傳感器(1- 均為模擬信號傳感器，且所述模擬信號傳感器與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(1- 相接，所述A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(1- 與數(shù)據(jù)采集模塊 (13)相接且數(shù)據(jù)采集模塊(1 與數(shù)據(jù)處理模塊( 相接。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述短距離無線通信模塊(3)為ZigBee短距離無線通信模塊。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)， 其特征在于還包括與數(shù)據(jù)處理模塊( 相接且由數(shù)據(jù)處理模塊( 進(jìn)行控制的告警提示單元(14)。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)， 其特征在于還包括與數(shù)據(jù)處理模塊( 相接的電量檢測單元(15)，所述電源模塊(7)包括電源管理模塊(7-1)和與電源管理模塊(7-1)相接的可充電電池(7-2)，所述電源管理模塊(5-1)與數(shù)據(jù)處理模塊⑷相接，所述電量檢測單元(15)對可充電電池(7-2)內(nèi)部剩余電量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并將所檢測電量信息同步上傳至數(shù)據(jù)處理模塊(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有自觸發(fā)功能的多參數(shù)監(jiān)測用無線傳感器節(jié)點(diǎn)，包括傳感器模塊、短距離無線通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、參數(shù)輸入裝置、對傳感器模塊中處于工作狀態(tài)的傳感器及其所采集信息進(jìn)行同步顯示的LED顯示單元、對多個(gè)傳感器的主次類型進(jìn)行設(shè)定的傳感器主次類型設(shè)定模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及電源模塊和無線收發(fā)模塊，多個(gè)傳感器包括由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行激活的主傳感器和根據(jù)主傳感器所檢測信息由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行激活的次級傳感器。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、布網(wǎng)及維護(hù)方便、操作簡便且使用效果好、智能化程度高，將傳感器模塊中的多個(gè)傳感器分為主傳感器和次級傳感器，在降低節(jié)點(diǎn)能耗的同時(shí)，大幅提高了節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集效率和數(shù)據(jù)處理能力。
文檔編號H04W84/18GK102573118SQ201010595799
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月19日
發(fā)明者吳曉華, 蒙海軍, 陳學(xué)鋒 申請人:西安迅騰科技有限責(zé)任公司