CN102498370B - 传感器和传感器网络及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测量至少一个测量值的传感器。此外本发明涉及具有多个传感器的传感器网络和运行传感器网络的方法。根据本发明的传感器首先包括一个用于将测量值转换成电信号的测量值接收机。转换器用于将电信号转换成测量数据。传感器包括用于按照第一协议传输测量数据和其它数据的第一通信接口和用于按照第二协议传输测量数据和其它数据的第二通信接口。传感器还包括用于在转换器、第一通信接口和第二通信接口间交换数据的数据交换单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量至少一个测量值的传感器。此外本发明涉及一种具有多个传感器的传感器网络和运行该传感器网络的方法。
背景技术
DE 103 26 249 A1示出了一种测量装置，具有用于操纵测量装置功能和/或处理测量数据的操纵装置。测量装置具有通信接口，以便可以和同类测量装置通信。
DE 101 60 395 A1示出了用于从多个测量段选择性地传输数据到至少一个无线询问设备的数据传输装置。由一个或多个发送器产生的数据持续地以无线方式通过接收器和无线发送设备和/或通过内置的接收-发送单元被传递至无线询问设备。
DE 195 19 164 B4公开了一种分布式装置，用于通过安装在检测区域内的地震设备来操纵采集、传输和监控功能。地震数据从多个局部单元传输至局部中心站。从一个或多个局部中心站将地震数据传输至中心站。
DE 100 64 420 B4示出了用于分布式采集和分析物理事件的装置。一个或多个测量元件和内部总线系统相连并且可通过其编程。在内部总线系统上传输的数据可以通过至少一个单组件或多组件的分析单元传至外部。该解决方案的缺点在于提升了分析单元的成本，而没有分析单元就不能向外传输一个或多个测量元件的测量数据。测量元件和内部总线系统的连接使装置内部的通信成为可能，以此测量数据和用于对测量元件编程的数据可以在测量元件和分析单元之间互相交换。
发明内容
本发明的任务是，以现有技术为出发点，可以简单地实现传感器网络中的传感器相互之间的联接以及向外部的联接。
所述任务通过一种新型的传感器解决。此外所述任务通过一种新型的传感器网络解决。本发明还提供了用于运行上述传感器网络的方法。
根据本发明的传感器用于测量至少一个测量值，例如物理或化学特征-诸如压力、转速、力、加速度、温度。根据本发明的功能并不限于特定类型的测量值。传感器首先包括至少一个测量值接收机用于将测量值转换成电信号。至少一个转换器将电信号转换成测量数据。转换器可以例如由提供数字测量数据的模/数转换器形成。根据本发明的传感器具有用于按照第一协议传输测量数据和其它数据的第一通信接口。此处它可以例如是私有的总线接口、根据RS422的串行接口或WLAN接口。根据本发明的传感器还包括用于按照第二协议传输测量数据和其它数据的第二通信接口。第二通信接口也可以是任意类型的接口，例如双绞线网络接口或GSM接口。无论如何根据本发明的传感器具有两个不同的通信接口。传感器另外包括用于在转换器、第一通信接口和第二通信接口之间交换数据的数据交换单元。被交换的数据主要是测量数据，例如转换器给出的测量数据，以及从另一个传感器传输至第一通信接口的测量数据。此外数据也可以包括例如用于操纵转换器的操纵数据或进程参数。
根据本发明的传感器可以普遍地在传感器网络中使用或单独被使用。第一通信接口允许多个传感器间的数据传输。第二传感器允许向外部装置传输。其中不仅是由连接在外部装置上的传感器测得的测量数据，还包括从其它传感器通过第一通信接口传输至该传感器的那些测量数据，都可以被传输至外部装置。这里不需要具有网关功能的装置来将一个或多个根据本发明的传感器的测量数据传输至外部装置。此外其它数据(例如操纵数据)可以通过第二通信接口从外部装置传输至传感器，其中该操纵数据可以通过第一通信接口传输至其它 的传感器。
特别优选的是根据本发明的传感器被实现为振动传感器，以便可以在系统内用于状态和进程监控。待监控系统的机械振动在此处是测量值。
按照要求选择第一通信接口和第二通信接口。第一通信接口优选适用于将测量数据和其它数据从根据本发明的传感器传输至其它根据本发明的传感器。第二通信接口优选适用于将测量数据和其它数据从根据本发明的传感器传输至外部装置，例如传输至控制台。其中第一通信装置和第二通信装置可以基于不同的介质，例如电线连接、光纤连接或者无线连接。
在根据本发明的传感器的一个优选实施形式中数据交换单元包括可编程处理器。借助于可编程处理器例如可以调整在转换器、第一通信接口和第二通信接口之间的数据交换以适应不同的要求。另外通过可编程处理器可以进行测量数据的处理和/或分析。
优选可以通过第一通信接口和/或第二通信接口对处理器编程。以此例如可以实现从控制台对处理器编程。只要可以通过第一通信接口对根据本发明的传感器的处理器编程，那么当它未通过第二通信接口直接和控制台连接时也可以被编程。
在根据本发明的传感器的另一个优选的实施形式中可以通过第一通信接口和/或第二通信接口操纵转换器。以此例如可以调整模/数转换器的采样频率以适应变化的测量值，而不必为此在现场设置转换器。
根据本发明的传感器网络包括多个根据本发明的通过其第一通信接口互连的传感器。根据本发明的传感器网络还包括由其中一个传感器的第二通信接口构成的控制台接口。在传感器网络内可以通过传感器的第一通信接口传输测量数据和其它数据。为了将测量数据传输至传感器网络外部，要通过控制台接口传输该测量数据。具有控制台接口的传感器确保了传感器网络和外部装置(例如控制台)之间的通信。这里不需要额外的具有网关功能的装置来实现传感器网络和控制 台间的数据传输。
根据本发明的传感器网络的特别优势在于它可以被简单地更改，例如通过将其它的根据本发明的传感器后续连接到传感器网络。后续连接的传感器的第一通信接口确保了该传感器的测量数据可以被传输至网络中，以便之后通过控制台接口传输至外部装置。根据本发明的传感器网络的另一个优点在于，其它数据(例如操纵数据或进程数据)可以在传感器网络内部传输以及通过控制台接口从外部或向外部传输。以此可以通过外部装置调整传感器以适应不同的测量要求，而不需要为此在现场访问各个传感器。这在传感器的安装地点特别难以企及时尤其有优势。
根据本发明的传感器网络适用于自然和科技中千差万别的测量任务，例如用于采集地震数据或者用于监控复杂技术装置。也可以为各个技术组件-例如泵或者风扇-分别配备唯一的根据本发明的传感器，其中使用者可以将多个该技术组件连接在一起以实现根据本发明的传感器网络。
根据本发明的传感器网络可以用于监控复杂的自然或技术过程。在这里可以设置网络中的传感器用于千差万别的测量值。
根据本发明的方法用于运行根据本发明的传感器网络。该方法首先包括第一步，其中将第一传感器的测量数据通过其第一通信接口传输至具有控制台接口的传感器。在下一步中，第一个传感器的测量数据和具有控制台接口的传感器的测量数据通过控制台接口被传输。这里涉及的可以是传感器的所有测量数据或者传感器所选择的测量数据。第一传感器和具有控制台接口的传感器的测量数据优选在通过控制台接口传输前先被处理和/或分析。如果待运行的传感器网络包括除第一传感器和具有控制台接口的传感器外的其它传感器，优选将其它传感器的测量数据也通过其第一通信接口传输至具有控制台接口的传感器。这优选通过将第二传感器的测量数据通过其第一通信接口传输至第一传感器完成。此外第二传感器的测量数据通过第一传感器的第一通信接口被传输至具有控制台接口的传感器。第二传感器的测量数 据也如第一传感器的测量数据和具有控制台接口的传感器的测量数据那样通过控制台接口被传输。
在根据本发明的方法的一个优选实施形式中还通过控制台接口传输操纵数据。操纵数据由具有控制台接口的传感器通过其第一通信接口传输至第一传感器，在那里它被用于操纵第一传感器的转换器。借助于该方法步骤可以通过从外部经过控制台接口传输至传感器网络的操纵数据调整第一传感器的转换器以适应变化的测量要求。操纵数据当然也可以在具有控制台接口的传感器和其它传感器中用于操纵那里的转换器。
附图说明
接下来借助附图描述根据现有技术的测量系统和具有根据本发明的传感器网络的测量系统。其中：
图1 示出了具有根据本发明的传感器网络的优选实施形式的测量系统的框图，以及
图2 示出了按照现有技术的测量系统的框图。
具体实施方式
图2示出了根据现有技术的测量系统的框图。测量系统目前包括三个传感器，通过它们各测量一个测量值。三个传感器具有用于输出测量数据的接口，通过该接口和中心单元相连。中心单元和三个传感器间的连接可以是例如线结构或者树状结构。中心单元可以实现将三个传感器的测量数据传输至控制台。此外中心单元具有网关功能。在用于传感器接口的协议和用于控制台接口的协议之间进行转换。很多情况下同时还有介质的转换。只要使用一个传感器就需要中心单元。
图1示出了具有根据本发明的传感器网络的优选实施形式的测量系统。在示出的例子中传感器网络由三个根据本发明的传感器组成。三个传感器一方面具有第一通信接口，它们通过该第一通信接口互相连接。传感器1和传感器3的测量数据被传输至传感器2。此外用于 操纵传感器的操纵数据在三个传感器间被交换。此外三个传感器各具有一个第二通信接口，图中只有在传感器2中示出。传感器2的第二通信接口构成控制台接口，传感器2通过其和控制台相连。和图2中示出的按照现有技术的测量系统相对的是，不需要中心单元来收集三个传感器的测量数据和按照控制台接口采用的协议进行转换。用于操纵三个传感器的操纵数据可以从控制台发送至传感器2，该操纵数据通过传感器2的第一通信接口传递至传感器1和传感器3。传感器第一通信接口和传感器第二通信接口上的数据交换可以在最简单的情况下单向进行。在这种情况下传感器1和传感器3发送测量数据至传感器2，而传感器2发送所有传感器的测量数据至控制台。在传感器的第一通信接口和第二通信接口上的数据传输优选为双向进行，以此例如可以保证数据传输的安全。
Claims (11)
1.一种用于测量至少一个测量值的传感器，包括：
用于将测量值转换成电信号的测量值接收机；
用于将电信号转换成测量数据的转换器；
用于按照第一协议传输测量数据和其它数据的第一通信接口；
用于按照第二协议传输测量数据和其它数据的第二通信接口；以及；
用于在转换器、第一通信接口和第二通信接口之间交换数据的数据交换单元。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，第一通信接口和第二通信接口基于不同的介质。
3.如权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，数据交换单元包括可编程处理器。
4.如权利要求3所述的传感器，其特征在于，能够通过第一通信接口和/或第二通信接口对所述处理器编程。
5.如权利要求3所述的传感器，其特征在于，能过通过第一通信接口和/或第二通信接口操纵转换器。
6.一种传感器网络，包括通过它们的第一通信接口互连的如权利要求1至5之一所述的各传感器；以及控制台接口，所述控制台接口由所述传感器的其中一个传感器的第二通信接口构成。
7.如权利要求6所述的传感器网络，其特征在于，所述传感器用于测量不同的测量值。
8.一种用于运行如权利要求6或7所述的传感器网络的方法，包括以下步骤：
-通过第一传感器的第一通信接口将第一传感器的测量数据传输至具有控制台接口的传感器；以及
-通过控制台接口传输第一传感器的测量数据和具有控制台接口的传感器的测量数据。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
-通过第二传感器的第一通信接口将第二传感器的测量数据传输至第一传感器；
-通过第一传感器的第一通信接口将第二传感器的测量数据传输至具有控制台接口的传感器；以及
-通过控制台接口传输第二传感器的测量数据。
10.如权利要8或9所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
-通过控制台接口传输操纵数据；
-由具有控制台接口的传感器通过其第一通信接口将操纵数据传输至第一传感器；以及
-在第一传感器中使用操纵数据以操纵其转换器。
11.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，第一传感器的测量数据和具有控制台接口的传感器的测量数据在通过控制台接口传输前被处理和/或分析。
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