CN101873349B - 无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统 - Google Patents

无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101873349B
CN101873349B CN201010200972.7A CN201010200972A CN101873349B CN 101873349 B CN101873349 B CN 101873349B CN 201010200972 A CN201010200972 A CN 201010200972A CN 101873349 B CN101873349 B CN 101873349B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy consumption
wireless sensor
measuring device
wireless
network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201010200972.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101873349A (zh
Inventor
李文锋
张帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201010200972.7A priority Critical patent/CN101873349B/zh
Publication of CN101873349A publication Critical patent/CN101873349A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101873349B publication Critical patent/CN101873349B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

一种无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统，以WiFi网络作为系统的网络连接，包括：无线传感器节点(5)，能耗测量装置(4)，无线路由器(3)，数据服务器(2)；用户(1)通过因特网访问系统数据服务器(2)，数据服务器与无线路由器相连，无线传感器节点的能耗由测量装置采集，并通过WiFi接口发送到无线路由器。本系统的效果是：小体积、可移动，便于接入无线传感器网络、对节点工作无干扰。可测量无线传感器网络中节点在实际环境工作时的能耗。

Description

无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统
技术领域
本发明涉及一种无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统，尤其是一种面向低功耗无线传感器网络节点实时能耗检测的数据采集系统。
背景技术
无线传感器网络是由多个传感器节点布置于环境中实现监测环境的，目前在低功耗设计时主要以靠仿真为技术手段，这样的估计不可靠，无法反应实际环境中各种因素对能耗的影响。因此在设计之初，就需要考虑能在实际环境监测节点实时能耗。随着电子技术、微电子机械系统(MEMS)技术、无线通讯技术的发展，无线传感器网络的节点越多，体积越小，对其能耗的监测就越困难，结果出现各种各样的传感器节点没有统一的技术标准衡量其性能指标。传统的仿真或者有线网络方式都不能很好的满足对无线传感器网络的实时在环境能耗监测。对于实际能耗数据采集问题，需要有一套能随节点布置到实际环境中的系统。
发明内容
为了克服以上所述的不足，本发明的目的旨在提供一种具有可扩展性、移动便携、组态灵活，通用性好、工作效率高、安全可靠、能跟随被测无线传感器网络布置的、实时能耗监测系统，其可实现实时的采集无线传感器节点的能耗数据，且具有远程查看记录数据的功能。
为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统，以能耗测量装置为核心，以WiFi网络作为系统的网络连接，包括：无线传感器节点，能耗测量装置，无线路由器，和数据服务器；用户可通过因特网访问系统数据服务器，数据服务器与无线路由器相连，无线传感器节点的能耗由能耗测量装置采集，并通过WiFi接口发送到无线路由器。
能耗测量装置以单片机为核心，主要包括测量、处理、和无线传输三部分。
与现有的技术相比，本发明有以下的优点：
1.系统可实现多节点的在环境测量。本系统是基于微电子机械系统(MEMS)技术设计的，测量装置体积小、移动便携、电池供电，可随节点一起布置在实际环境中。
2.安全可靠。本发明以无线网络的方式连接，节点之间互相影响小，一旦有出现故障，或者能量耗尽的节点，不会对网络造成影响。同时因为采用了无线网络的方式，测量数据直接通过无线路由器输送到数据服务器，大大减少了中间环节和有线电缆，从而减少了如插件漏水
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
图2是本发明的能耗测量装置结构示意图。
图3是本发明的能耗测量装置单片机软件流程图
具体实施方式
下面结合附图和实施方法对本发明做进一步详细说明：
本发明的无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统结构如图1所示，采用能耗测量装置为核心，WiFi网络作为系统的网络连接，硬件由多个无线传感器节点5、多个能耗测量装置4、无线路由器3、数据服务器2组成，其中能耗测量装置4(见图2)包括单片机4-1，高精度模数转换电路4-2，无线数据传输模块4-5，以及与高精度模数转换电路4-2相连的电流测量电路4-3；通过节点的电流6和电压7分别被采集。电流6的信息由电流测量电路4-3转换为电压值，然后经过高精度模数转换电路4-2转化为数字量输出到单片机4-1；电压则由单片机内置的模数转换电路采集；能耗测量装置以及所有的无线传感器网络节点都通过WiFi连接在一起，构成WiFi网络。软件由能耗测量装置的单片机程序组成，其程序包括数据采集程序、网络通信程序组成，用户1接口库采用标准数据库查询的方式提供给用户编制的上层控制软件调用。
数据服务器采用的操作系统为Linux，安装MYSQL数据库，并配置为数据库服务器。单片机程序采用C语言编制，存储在其内部的非易失性存储器中。
如图1所示，无线传感器节点5连接到能耗测量装置4的电源探测接口上，各个能耗测量装向无线路由器3发送测量数据，互相之间没有通信。无线路由器3主要负责从各个单片机节点4-1收集测量数据，将数据上传到数据服务器2等任务。WiFi通信速率最大为54Mbit/s，实现高速的数据传输；各能耗测量装置的单片机通过WiFi驱动芯片连接到网络上。
图2所示的能耗监测装置4，包括：单片机4-1，以单片机为中心连接的直流电源驱动装置，高精度模数转换电路4-2，无线数据传输模块4-5，以及与高精度模数转换电路4-2相连的电流测量电路4-3。通过负载8的电流6和电压7分别被采集。电流6的信息由电流测量电路4-3转换为电压值，然后经过模数转换电路4-2转化为数字量输出到单片机4-1。电压7则由单片机4-1内置的模数转换电路采集。
其中，所述的无线传感器节点属于被测量的负载，由能耗测量装置测量。能耗测量装置单片机程序采用C语言编制，汇编后储存在单片机的电可擦除存储器里，上电后自动运行，然后根据设定的采样频率，进行采集电压、电流信息的操作。根据任务的不同，程序中执行的命令不同，每个单片机程序结构基本一样，如图3所示，具体流程为：程序运行时先执行初始化，然后等待定时器中断，在中断中读取数据，无线路由器根据接收的命令进行执行，并向数据服务器发送数据。
所述服务器小体积工控机，如STD.PC/104工控机等。无线传感器节点器以及无线路由器、外围电路接口插件和芯片皆为现有电子技术，单片机可以采用AVR系列等常规单片机实现。
总之，本发明以网络的形式把无线传感器网络的多节点连接起来，实现实时能耗监测，从而满足多节点在环境的能耗测量需求，系统效率提高；一旦单个节点和测量装置出现故障，不会影响到整个网络的工作，因此系统的可靠性高；它具有开放式的架构，可任意增加或减少所携带的传感器节点，不会造成系统硬件线路的大幅改动，同时它还可以减少环境的影响，如减少电缆接触不良或电缆接头漏水的概率。

Claims (2)

1.一种无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统，其特征在于，以WiFi网络作为系统的网络连接，包括:无线传感器节点，能耗测量装置，无线路由器，数据服务器；用户通过因特网访问系统数据服务器，数据服务器与无线路由器相连，无线传感器节点的能耗由能耗测量装置采集，并通过WiFi接口发送到无线路由器,能耗测量装置通过高速网络WiFi连接在一起，组成能耗监测系统，WiFi通信速率最大为54Mbit/s，所述的系统采用电池供电，与无线传感器网络分别独立工作，可以随无线传感器网络节点布置在实际环境中，对在中运行的无线传感器网络进行实时能耗监测；
无线传感器节点连接到能耗测量装置的电源探测接口上，各个能耗测量装置向无线路由器发送测量数据；
所述的能耗测量装置采集负载的电流和电压信息，并通过WiFi接口发送到无线路由器；能耗测量装置包括：单片机，以单片机为中心连接的直流电源驱动装置，高精度模数转换电路，无线数据传输模块，以及与高精度模数转换电路相连的电流测量电路；通过负载的电流和电压分别被采集；电流的信息由电流测量电路转换为电压值，然后经过模数转换电路转化为数字量输出到单片机；电压则由单片机内置的模数转换电路采集；
所述的无线传感器节点属于被测量的负载。
2.根据权利要求1所述的无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统，其特征在于，所述的能耗测量装置采用ADI公司的电流感应放大器。
CN201010200972.7A 2010-06-08 2010-06-08 无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统 Expired - Fee Related CN101873349B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010200972.7A CN101873349B (zh) 2010-06-08 2010-06-08 无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010200972.7A CN101873349B (zh) 2010-06-08 2010-06-08 无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101873349A CN101873349A (zh) 2010-10-27
CN101873349B true CN101873349B (zh) 2016-03-09

Family

ID=42998009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010200972.7A Expired - Fee Related CN101873349B (zh) 2010-06-08 2010-06-08 无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101873349B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102075969B (zh) * 2010-12-09 2013-09-25 北京联合大学 一种传感网络节点状态能耗监测系统及监测方法
EP2699979B1 (en) * 2011-04-18 2022-02-23 Eaton Intelligent Power Limited Information technology (it) power supply, power distribution, or environmental control apparatus and method
CN102325175A (zh) * 2011-09-05 2012-01-18 何靖宇 一种接力式传感器网
CN103049988A (zh) * 2012-11-09 2013-04-17 上海爱控自动化设备有限公司 基于WiFi无线网络的仓储空间参数监控系统及其方法
CN103220340B (zh) * 2013-03-28 2016-08-17 北京交通大学 一种道路交通传感器网络节点的语义编码方法
CN103825936B (zh) * 2013-12-17 2017-02-15 同济大学 一种分布式实时能耗数据的监测系统及方法
CN104155957B (zh) * 2014-08-20 2015-08-26 成都联星微电子有限公司 一种基于多节点的工控采集系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1889486A (zh) * 2005-06-30 2007-01-03 都科摩（北京）通信技术研究中心有限公司 无线传感器网络中的动态能量管理方法与装置
CN101449525A (zh) * 2006-04-29 2009-06-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 控制传感器网络节点能量消耗的方法及装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1889486A (zh) * 2005-06-30 2007-01-03 都科摩（北京）通信技术研究中心有限公司 无线传感器网络中的动态能量管理方法与装置
CN101449525A (zh) * 2006-04-29 2009-06-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 控制传感器网络节点能量消耗的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101873349A (zh) 2010-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101873349B (zh) 无线传感器网络的多节点在环境中实时能量消耗监测系统
CN102116847B (zh) 用于电池组的单体电池性能参数采集系统
CN101464671B (zh) 一种六氟化硫气体及其衍生气体监测监控的装置
CN101661276A (zh) 一种通用数据采集装置及其数据采集方法
CN102331485A (zh) 一种便携式水质监测仪
CN103298087B (zh) 基于状态机的无线传感器网络节点低功耗方法
CN103699029B (zh) 一种能耗数据采集终端
CN103822667A (zh) 基于蓝牙技术的温湿度采集系统
CN104502649B (zh) 一种低功耗单相智能电能表
CN205156949U (zh) 风力发电机故障检测装置
CN203069733U (zh) 基于振动检测的用于gis型式试验时局部放电点定位装置
CN202013206U (zh) 现场便携式温湿度检定校准装置
CN202057736U (zh) 手持式电力负控设备故障检测仪
CN205449141U (zh) 基于智能终端的测量设备、控制装置及系统
CN201917610U (zh) 一种电能计量装置
CN201247150Y (zh) 一种便携式水轮机调速器测试装置
CN202904042U (zh) 一种太阳能电池矩阵环境数据采集单元
CN105425029A (zh) 一种低功耗单相智能电能表
CN107132391A (zh) 一种智能电表
CN204389714U (zh) 一种基于sht2x芯片实现温湿度检测的气象监测仪
CN206610140U (zh) 一种风力发电场的监测系统
CN201018631Y (zh) Gsm/gprs综合测试仪
CN202904298U (zh) 一种抽油机远程测控装置
CN203133603U (zh) 建筑结构健康监测系统
CN201174139Y (zh) 时率工况监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160309

Termination date: 20180608

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee