CN102548032A - 一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，包括传感器模块、数据处理模块、短距离无线通信模块、无线收发模块和电源模块，传感器模块为由多个传感器组成的传感器组，传感器组通过数字量与模拟量复用接口与数据处理模块进行通信，数字量与模拟量复用接口包括传感器输入接口、信号输入通道、对信号输入通道所输入信号类型进行自动判别的自动判别模块、控制模块、根据自动判别模块的判别结果由控制模块进行控制的数字量信号处理模块和模拟量信号处理模块。本发明设计合理、布网及维护方便、操作简便且使用效果好、智能化程度高，能满足对模拟信号与数字信号同步进行处理与同时接入不同类型的多路传感器信号等实际需求。

Description

一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点

技术领域

本发明涉及一种无线传感网节点，尤其是涉及一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点。

背景技术

目前，进行数据采集时主要是通过数据采集系统进行现场采集，然后人工将采集的数据通过有线或无线方式传送到数据处理服务器进行处理，这种数据采集方式实时性差，即不能实时采集、实时传输，因而不能满足实际需要。随着通信、网络等信息技术的发展，基于无线传感网络的开发和建设使数据实时采集和实时传输成为可能。然而传感器网络的建设一直尚未进入实用阶段，究其原因，是传感网节点的功能达不到要求，比如能量受限、通信能力受限、计算和存储能力受限等，这些问题中，数据采集和处理能力成为制约标准化、普适的传感器网络节点研制的瓶颈。在数据采集上，普通的传感网节点只能采集单一的数据，或只能接入一路模拟量传感器。在数据处理上，普通的传感网节点采样分析速度慢，在复杂环境中的抗干扰能力不高，容易发生信息误传。另外，现有的无线传感器节点大多都是采用单纯的模拟量输入接口或单纯的数字量输入接口，不能同时输入模拟量和数字量，因而使用时存在使用操作不便、需用同一类型的传感器等缺陷，无法满足多种传感器同时接入的实际需求。正是由于上述种种原因，现行的传感网节点无法有效完成实时的信息采集任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其设计合理、布网及维护方便、使用操作简便且使用效果好、智能化程度高，能满足对模拟信号与数字信号同步进行处理与同时接入不同类型的多路传感器信号等实际需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征在于：包括传感器模块、数据处理模块、与数据处理模块相接且用于自动搜索邻近无线传感器节点的短距离无线通信模块、与数据处理模块相接且用于与上位监控机进行双向通信的无线收发模块和分别为各用电单元供电的电源模块，所述电源模块分别与传感器模块、数据处理模块和短距离无线通信模块相接；所述传感器模块为由多个传感器组成的传感器组，所述传感器组通过数字量与模拟量复用接口与数据处理模块进行通信，且所述数字量与模拟量复用接口分别与所述传感器组和数据处理模块相接，多个所述传感器相并接；所述数字量与模拟量复用接口包括传感器输入接口、与传感器输入接口相接的信号输入通道、对信号输入通道所输入信号类型进行自动判别的自动判别模块、对通过传感器输入接口输入的数字量信号进行预处理的数字量信号处理模块、对通过传感器输入接口输入的模拟量信号进行A/D转换与预处理的模拟量信号处理模块以及根据自动判别模块的判别结果对数字量信号处理模块和模拟量信号处理模块进行控制的控制模块，所述数字量信号处理模块和模拟量信号处理模块均与控制模块相接，所述自动判别模块、数字量信号处理模块和模拟量信号处理模块均与信号输入通道相接，所述自动判别模块与控制模块相接，所述信号输入通道与数据处理模块相接。

上述一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征是：所述数字量与模拟量复用接口还包括对通过信号输入通道的信号类型进行自动设置的信号类型设置模块，所述信号类型设置模块与信号输入通道相接。

上述一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征是：还包括与数据处理模块相接的数据存储模块和显示模块。

上述一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征是：所述信号类型设置模块以无线通信方式与信号输入通道进行通信。

上述一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征是：所述电源模块包括电源管理模块以及与电源管理模块相接的可充电电池和太阳能充电电池，所述电源管理模块与数据处理模块相接。

上述一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征是：所述显示模块为LED显示屏。

上述一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征是：所述数据存储模块为处于带电状态下的RAM存储器，所述数据存储模块与电源管理模块相接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、实现了不同传感器同时使用和数据融合技术，实时性强，数据类型多样且覆盖范围广，各传感网节点信息传播的范围和速度大，传感器工作状态采用远程唤醒机制，能节省电力。

2、设计合理，各模块之间协调工作效率高，且各组件均采用模块形式设置，非常省电，大大延长了传感器节点的使用寿命。

3、传感网节点采用可充电电池供电和太阳能充电电池，便于更换，保证节点供电稳定，使整个传感器网络具有可重构和易调整性、方便维护和管理。

4、设计有数字量与模拟量复用接口，能满足对模拟信号与数字信号同步进行处理、接入不同类型的多路传感器等实际需求，具体是通过传感器输入接口和与传感器输入接口相接的信号输入通道，以及对信号输入通道所输入的信号进行判别后分别进行处理的数字量信号处理模块和模拟量信号处理模块进行处理，达到数字量与模拟量复用的目的。

5、节点负责连接无线传感器网络和外部网络的通信，实现两种网络通信协议间的转换和传感器数据的无线传输。

6、用户只需要启动相关命令，发送控制命令到传感器网络内部节点，即可实现数据的远程采集和传输。

7、实现了常见传感器的即插即用，安装更换及布设方便。

综上所述，本发明设计合理、布网及维护方便、使用操作简便且使用效果好、智能化程度高，能满足对模拟信号与数字信号同步进行处理与同时接入不同类型的多路传感器信号等实际需求。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

附图标记说明：

1-传感器模块；      2-数据处理模块；     3-短距离无线通信模块；

4-数据存储模块；    5-上位监控机；       6-无线收发模块；

7-电源模块；        7-1-电源管理模块；   7-2-可充电电池；

7-3-太阳能充电电池；8-数字量与模拟量     8-1-传感器输入接口；

                    复用接口；

8-2-信号输入通道；   8-3-自动判别模块；  8-4-数字量信号处理模

                                         块；

8-5-模拟量信号处理   8-6-控制模块；      8-7-信号类型设置模块；

模块；

9-显示模块。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括传感器模块1、数据处理模块2、与数据处理模块2相接且用于自动搜索邻近无线传感器节点的短距离无线通信模块3、与数据处理模块2相接且用于与上位监控机5进行双向通信的无线收发模块6和分别为各用电单元供电的电源模块7，所述电源模块7分别与传感器模块1、数据处理模块2和短距离无线通信模块3相接；所述传感器模块1为由多个传感器组成的传感器组，所述传感器组通过数字量与模拟量复用接口8与数据处理模块2进行通信，且所述数字量与模拟量复用接口8分别与所述传感器组和数据处理模块2相接，多个所述传感器相并接。所述数字量与模拟量复用接口8包括传感器输入接口8-1、与传感器输入接口8-1相接的信号输入通道8-2、对信号输入通道8-2所输入信号类型进行自动判别的自动判别模块8-3、对通过传感器输入接口8-1输入的数字量信号进行预处理的数字量信号处理模块8-4、对通过传感器输入接口8-1输入的模拟量信号进行A/D转换与预处理的模拟量信号处理模块8-5以及根据自动判别模块8-3的判别结果对数字量信号处理模块8-4和模拟量信号处理模块8-5进行控制的控制模块8-6，所述数字量信号处理模块8-4和模拟量信号处理模块8-5均与控制模块8-6相接，所述自动判别模块8-3、数字量信号处理模块8-4和模拟量信号处理模块8-5均与信号输入通道8-2相接，所述自动判别模块8-3与控制模块8-6相接，所述信号输入通道8-2与数据处理模块2相接。其中对数字量信号进行预处理时，主要是指进行滤除噪声、还原失真等预处理。

本实施例中，所述数字量与模拟量复用接口8还包括对通过信号输入通道8-2的信号类型进行自动设置的信号类型设置模块8-7，所述信号类型设置模块8-7与信号输入通道8-2相接。

同时，本发明还包括与数据处理模块2相接的数据存储模块4和显示模块9。本实施例中，所述信号类型设置模块8-7以无线通信方式与信号输入通道8-2进行通信。

本实施例中，所述电源模块7包括电源管理模块7-1以及与电源管理模块7-1相接的可充电电池7-2和太阳能充电电池7-3，所述电源管理模块7-1与数据处理模块2相接。所述显示模块9为LED显示屏。所述数据存储模块4为处于带电状态下的RAM存储器，所述数据存储模块4与电源管理模块7-1相接。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征在于：包括传感器模块(1)、数据处理模块(2)、与数据处理模块(2)相接且用于自动搜索邻近无线传感器节点的短距离无线通信模块(3)、与数据处理模块(2)相接且用于与上位监控机(5)进行双向通信的无线收发模块(6)和分别为各用电单元供电的电源模块(7)，所述电源模块(7)分别与传感器模块(1)、数据处理模块(2)和短距离无线通信模块(3)相接；所述传感器模块(1)为由多个传感器组成的传感器组，所述传感器组通过数字量与模拟量复用接口(8)与数据处理模块(2)进行通信，且所述数字量与模拟量复用接口(8)分别与所述传感器组和数据处理模块(2)相接，多个所述传感器相并接；所述数字量与模拟量复用接口(8)包括传感器输入接口(8-1)、与传感器输入接口(8-1)相接的信号输入通道(8-2)、对信号输入通道(8-2)所输入信号类型进行自动判别的自动判别模块(8-3)、对通过传感器输入接口(8-1)输入的数字量信号进行预处理的数字量信号处理模块(8-4)、对通过传感器输入接口(8-1)输入的模拟量信号进行A/D转换与预处理的模拟量信号处理模块(8-5)以及根据自动判别模块(8-3)的判别结果对数字量信号处理模块(8-4)和模拟量信号处理模块(8-5)进行控制的控制模块(8-6)，所述数字量信号处理模块(8-4)和模拟量信号处理模块(8-5)均与控制模块(8-6)相接，所述自动判别模块(8-3)、数字量信号处理模块(8-4)和模拟量信号处理模块(8-5)均与信号输入通道(8-2)相接，所述自动判别模块(8-3)与控制模块(8-6)相接，所述信号输入通道(8-2)与数据处理模块(2)相接。

2.按照权利要求1所述的一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征在于：所述数字量与模拟量复用接口(8)还包括对通过信号输入通道(8-2)的信号类型进行自动设置的信号类型设置模块(8-7)，所述信号类型设置模块(8-7)与信号输入通道(8-2)相接。

3.按照权利要求1或2所述的一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征在于：还包括与数据处理模块(2)相接的数据存储模块(4)和显示模块(9)。

4.按照权利要求2所述的一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征在于：所述信号类型设置模块(8-7)以无线通信方式与信号输入通道(8-2)进行通信。

5.按照权利要求1或2所述的一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征在于：所述电源模块(7)包括电源管理模块(7-1)以及与电源管理模块(7-1)相接的可充电电池(7-2)和太阳能充电电池(7-3)，所述电源管理模块(7-1)与数据处理模块(2)相接。

6.按照权利要求3所述的一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征在于：所述显示模块(9)为LED显示屏。

7.按照权利要求5所述的一种可同时接入数字量与模拟量的无线传感网节点，其特征在于：所述数据存储模块(4)为处于带电状态下的RAM存储器，所述数据存储模块(4)与电源管理模块(8-1)相接。

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