CN106373375A - 传感器及数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传感器及数据采集系统，该传感器包括：OEID标签以及与OEID标签通讯连接的至少一传感探头，传感探头用于监测外部环境参数，OEID标签用于将所述传感探头监测到的外部环境参数进行存储并对外传输。本发明通过将OEID标签与传统传感器(传感探头)集成形成新型传感器件，由于OEID标签本身具有光无线通讯、光无线充电和数据存储的功能，使得传统的传感器加上OEID标签形成的新型传感器件具有对外界环境无电磁干扰，器件内部不需要电源，外部线路上不需要电力线或者光纤连接，传感信号接收准确不受外界电磁干扰的优点，并使得新型传感器件体积小，减少工程难度和成本。
Description
技术领域
本发明涉及通信安全技术领域，尤其涉及一种基于OEID(Optoelectronics Identification，光电识别标签)传感器及数据采集系统。
背景技术
传感器的应用范围非常广泛，但是，在某些特殊领域(例如高压输变线路监测、油气管路等)，对可以不受电磁干扰、无外部供电、无电线或者光纤长距离铺设，在恶劣环境的无人值守之下还能正常运行的传感器件存在很大的市场需求。
传统的传感器通常包括有源传感器和无源传感器，有源传感器包括烟雾传感器、视频传感器等，如图1所示，其器件内部需要一个电源进行器件持续供电，外部需要传感器用电力线与远程监控电脑连接，以便将传感器的信息实时通过电力线通讯的方式输入监控电脑。然而，这种类型的传感器由于自身携带电源，体积较大，同时器件外部需要电力线通讯使得系统无法无源，铺设监控电脑与传感器之间的电力线也增加了工程的复杂度，而且一些希望无电磁干扰的环境也不适合。
无源传感器包括光纤传感器、光纤光栅传感器等，如图2所示，其器件内部虽然不需要供电电源，但是外部需要光纤与一个信号发送接收设备相连，以便传感器的光波激励与信号的接收显示，这种类型的传感器虽然是无源的，但是仍然需要器件与信号发送接收设备之间铺设光纤，同样增加了工程难度，而且线路上光纤的扰动也会干扰无源传感器信号返回后的解调，出现信息误判或者错判的情况。
目前还有一种带RFID(射频识别标签)的传感器，如图3所示，由RFID和传统传感器组成的一种传感器，通讯方式如图4所示，需要天线与RFID读写头和带RFID的传感器之间进行射频信号的交互进行数据的传输，由于这种带RFID的传感器本身发出的射频信号对外界环境就是一种信号干扰，因此，对某些不希望有电磁干扰的环境并不适用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种体积小、不受电磁干扰、可减少工程难度的无源传感器及数据采集系统。
为实现上述目的，本发明提供的一种传感器，包括：OEID标签以及与所述OEID标签通讯连接的至少一传感探头，所述传感探头用于监测外部环境参数，所述OEID标签用于将所述传感探头监测到的外部环境参数进行存储并对外传输。
优选地，所述OEID标签包括：控制芯片，以及均与所述控制芯片连接的电源管理模块、数据存储模块、光发射器件和PVD模块，其中：
所述PVD模块，用于接收外界命令信号及外界光，将所述外界命令信号发送至所述控制芯片，并将外界光转化为电能提供给所述电源管理模块；
所述电源管理模块，用于对所述传感器进行工作电能供给；
所述数据存储模块，用于获取所述传感探头监测到的外部环境参数并进行存储；
所述控制芯片，用于在接收到所述PVD模块的外界命令信号后，从所述数据存储模块中调取监测数据，并将调取的监测数据转化为光发射器件的驱动电流，使得光发射器件将监测数据加载到光信号上对外发送。
优选地，所述OEID标签还包括：用于对所述电源管理模块提供的电能进行存储的储能电池，所述储能电池与所述电源管理模块连接。
优选地，所述传感器与外部OEID读写头通讯连接；所述PVD模块还用于接收所述OEID读写头发送的光无线充电命令以及光控制命令；所述光发射器件还用于向所述OEID读写头回复监测数据。
优选地，所述光发射器件为LED模块。
本发明实施例还提出一种数据采集系统，包括OEID读写头以及与所述OEID读写头通讯连接的传感器，所述传感器用于监测外部环境参数，并通过光信号与所述OEID读写头之间进行数据传输。
优选地，所述OEID读写头与所述传感器之间的光信号通讯包括上行通讯和下行通讯，其中：
下行通讯中，所述OEID读写头通过光控制命令控制所述传感器，且OEID读写头以及外界光源对传感器进行光无线充电；
上行通讯中，所述传感器在接收到所述光控制命令后对所述OEID读写头进行数据回复。
优选地，所述传感器包括：OEID标签以及与所述OEID标签通讯连接的至少一传感探头，所述传感探头用于监测外部环境参数，所述OEID标签用于将所述传感探头监测到的外部环境参数进行存储并对外传输。
优选地，所述OEID标签包括：控制芯片，以及均与所述控制芯片连接的电源管理模块、数据存储模块、光发射器件和PVD模块，其中：
所述PVD模块，用于接收所述OEID读写头发送的光控制命令及外界光，将所述光控制命令发送至所述控制芯片，并将外界光转化为电能提供给所述电源管理模块；
所述电源管理模块，用于对所述传感器进行工作电能供给；
所述数据存储模块，用于获取所述传感探头监测到的外部环境参数并进行存储；
所述控制芯片，用于在接收到所述PVD模块的光控制命令后，从所述数据存储模块中调取监测数据，并将调取的监测数据转化为光发射器件的驱动电流，使得光发射器件将监测数据加载到光信号上对外发送。
优选地，所述OEID标签还包括：用于对所述电源管理模块提供的电能进行存储的储能电池。
本发明提出的一种传感器及数据采集系统，通过将OEID标签与传统传感器(传感探头)集成形成新型传感器件，由于OEID标签本身具有光无线通讯、光无线充电和数据存储的功能，使得传统的传感器加上OEID标签形成的新型传感器件具有对外界环境无电磁干扰，器件内部不需要电源，外部线路上不需要电力线或者光纤连接，传感信号接收准确不受外界电磁干扰的优点，并使得新型传感器件体积小，减少工程难度和成本。
附图说明
图1为现有的有源传感器结构示意图；
图2为现有的无源传感器结构示意图；
图3为现有的带RFID(射频识别标签)的传感器；
图4为现有的带RFID的传感器通讯方式示意图；
图5为本发明数据采集系统较佳实施例的通讯方式示意图；
图6为本发明实施例中传感器的第一种结构示意图；
图7为本发明实施例中传感器的第二种结构示意图；
图8为本发明实施例中OEID标签的内部框图；
图9为本发明实施例中传感器的第一种内部结构示意图；
图10为本发明实施例中传感器的第二种内部结构示意图；
图11为本发明实施例中传感器的通讯流程图。
为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：通过将OEID标签与传统传感器(传感探头)集成形成新型传感器件，由于OEID标签本身具有光无线通讯、光无线充电和数据存储的功能，使得传统的传感器加上OEID标签形成的新型传感器件具有对外界环境无电磁干扰，器件内部不需要电源，外部线路上不需要电力线或者光纤连接，传感信号接收准确不受外界电磁干扰的优点，并使得新型传感器件体积小，减少工程难度和成本。
由于现有技术中的传感器通常体积大、对外界环境造成电磁干扰；外部线路上需要电力线或者光纤连接，增加了工程复杂度，而且传感信号易受外界电磁干扰而不准确。
本发明提供一种解决方案，可以使得传感器件不对外界环境造成电磁干扰，器件内部不需要电源，外部线路上不需要电力线或者光纤连接，减少工程复杂度，传感信号接收准确不受外界电磁干扰。
如图5所示，本发明较佳实施例提出一种数据采集系统，包括OEID读写头以及与所述OEID读写头通讯连接的传感器，所述传感器用于监测外部环境参数，并通过光信号与所述OEID读写头之间进行数据传输。其中，OEID标签具有光无线通讯、光无线充电和数据存储等功能。
本实施例OEID读写头与传感器之间的光信号通讯包括上行通讯和下行通讯，其中：
下行通讯中，所述OEID读写头通过光控制命令控制所述传感器，且OEID读写头以及外界光源对传感器进行光无线充电；
上行通讯中，所述传感器在接收到所述光控制命令后对所述OEID读写头进行数据实时回复。
由此，通过将OEID标签与传统传感器(传感探头)集成形成新型传感器件，由于OEID标签本身具有光无线通讯、光无线充电和数据存储的功能，使得传统的传感器加上OEID标签形成的新型传感器件具有对外界环境无电磁干扰，器件内部不需要电源，外部线路上不需要电力线或者光纤连接，传感信号接收准确不受外界电磁干扰的优点，并使得新型传感器件体积小，减少工程难度和成本。
更为具体地，本实施例的传感器可以包括：OEID标签以及与所述OEID标签通讯连接的至少一传感探头，所述传感探头用于监测外部环境参数，所述OEID标签用于将所述传感探头监测到的外部环境参数进行存储并对外传输。
本发明实施例设计了两种新型传感器结构，其中，作为一种传感器结构，如图6所示，一个OEID标签与一个传统传感探头进行集成形成单个新型传感器器件，此时，传统传感探头只是进行特定传感参量(例如：风速、温度、压力、湿度、流量等等)的实时监测，而OEID标签则是将实时监测到的参数在需要读取的时候进行存储并传输。
作为另一种传感器结构，如图7所示，一个OEID标签与监测三个(本实施例以三个进行举例)不同参量的传统传感探头进行集成形成的单个新型传感器器件，不同参量的传统传感探头同时对外界进行监测，而OEID标签则是将实时监测到的不同参数在需要的时候进行存储并传输。
本实施例中，如图8所示，OEID标签包括：控制芯片，以及均与控制芯片连接的电源管理模块、数据存储模块、光发射器件和PVD(Photonic Voltage Detector，光伏电池接收器)模块，其中：
所述PVD模块，用于接收所述OEID读写头发送的光控制命令及外界光，将所述光控制命令发送至所述控制芯片，并将外界光转化为电能提供给所述电源管理模块；
所述电源管理模块，用于对所述传感器进行工作电能供给；
所述数据存储模块，用于获取所述传感探头监测到的外部环境参数并进行存储；
所述控制芯片，用于在接收到所述PVD模块的光控制命令后，从所述数据存储模块中调取监测数据，并将调取的监测数据转化为光发射器件的驱动电流，使得光发射器件将监测数据加载到光信号上对外发送。
其中，所述光发射器件可以为LED模块。
更为具体地，以下分别阐述上述图6和图7两种传感器结构结合上述OEID标签的内部结构及原理如下：
如图9所示，传感器的第一种内部结构及原理如下：
PVD模块接收外界命令信号及外界光，其中外界光会被转化成电能储备在电源管理模块，用于新型传感器的正常工作电能供给，单个传感探头将监测数据实时送入数据存储模块，控制芯片收到PVD模块的外界命令信号后，从数据存储模块中调取实时监测数据，调取的监测数据转化为光发射器件LED的驱动电流，使得LED将数据加载到光信号上对外界发送。
新型传感器的第二种内部结构如图10所示：由于有些情况下，外界不仅仅需要监测单一参量，而是同时需要监测多种参量，在这种情况下，需要多个负责不同传感参量监测的传统传感探头与同一个OEID标签进行集成。具体原理如下：
PVD模块接收到外界命令信号及外界光，其中外界光会被转化成电能储备在电源管理模块，用于新型传感器的正常工作电能供给，由于此传感器监测及传送的数据量较多，传统传感探头也增多，因此，在电源管理模块中增加储能电池将外界光转化后没有及时用完的电能进行储备，因此，本实施例中OEID标签还可以包括用于对电源管理模块提供的电能进行存储的储能电池。
多个传感探头将监测数据实时送入数据存储模块，控制芯片收到PVD模块接收到的外界命令信号后，从数据存储模块中调取实时多组监测数据，调取的多组数据通过控制芯片转化为光发射器件LED的驱动电流，使得LED将多组数据加载到光信号上对外界发送。
本实施例传感器与OEID读写头的通讯流程如图11所示：
首先，启动OEID读写头，对指定ID的传感器下发指令，传感器中的PVD模块接收到指令后，将内部监测数据通过光发射器件LED发送到OEID读写头的接收端，当数据接收完毕后，OEID读写头发送结束读取的命令。
传感器的PVD模块接收到结束命令后，控制其内部光发射器件LED结束数据发送命令并关闭LED发射。
OEID读写头接收到LED的结束发送命令后也关闭读写头的读取功能。
由此，通过将OEID标签与传统传感器(传感探头)集成形成新型传感器件，由于OEID标签本身具有光无线通讯、光无线充电和数据存储的功能，使得传统的传感器加上OEID标签形成的新型传感器件具有对外界环境无电磁干扰，器件内部不需要电源，外部线路上不需要电力线或者光纤连接，传感信号接收准确不受外界电磁干扰的优点，并使得新型传感器件体积小，减少工程难度和成本。
此外，本发明较佳实施例还提供一种传感器，该传感器与外部OEID读写头通讯连接，该传感器包括：OEID标签以及与所述OEID标签通讯连接的至少一传感探头，所述传感探头用于监测外部环境参数，所述OEID标签用于将所述传感探头监测到的外部环境参数进行存储并对外传输。
具体地，本发明实施例设计了两种新型传感器结构，其中，作为一种传感器结构，如图6所示，一个OEID标签与一个传统传感探头进行集成形成单个新型传感器器件，此时，传统传感探头只是进行特定传感参量(例如：风速、温度、压力、湿度、流量等等)的实时监测，而OEID标签则是将实时监测到的参数在需要读取的时候进行存储并传输。
作为另一种传感器结构，如图7所示，一个OEID标签与监测三个(本实施例以三个进行举例)不同参量的传统传感探头进行集成形成的单个新型传感器器件，不同参量的传统传感探头同时对外界进行监测，而OEID标签则是将实时监测到的不同参数在需要的时候进行存储并传输。
本实施例中，如图8所示，OEID标签包括：控制芯片，以及均与控制芯片连接的电源管理模块、数据存储模块、光发射器件和PVD(Photonic Voltage Detector，光伏电池接收器)模块，其中：
所述PVD模块，用于接收所述OEID读写头发送的光控制命令及外界光，将所述光控制命令发送至所述控制芯片，并将外界光转化为电能提供给所述电源管理模块；
所述电源管理模块，用于对所述传感器进行工作电能供给；
所述数据存储模块，用于获取所述传感探头监测到的外部环境参数并进行存储；
所述控制芯片，用于在接收到所述PVD模块的光控制命令后，从所述数据存储模块中调取监测数据，并将调取的监测数据转化为光发射器件的驱动电流，使得光发射器件将监测数据加载到光信号上对外发送。
其中，所述光发射器件可以为LED模块。
更为具体地，以下分别阐述上述图6和图7两种传感器结构结合上述OEID标签的内部结构及原理如下：
如图9所示，传感器的第一种内部结构及原理如下：
PVD模块接收外界命令信号及外界光，其中外界光会被转化成电能储备在电源管理模块，用于新型传感器的正常工作电能供给，单个传感探头将监测数据实时送入数据存储模块，控制芯片收到PVD模块的外界命令信号后，从数据存储模块中调取实时监测数据，调取的监测数据转化为光发射器件LED的驱动电流，使得LED将数据加载到光信号上对外界发送。
新型传感器的第二种内部结构如图10所示：由于有些情况下，外界不仅仅需要监测单一参量，而是同时需要监测多种参量，在这种情况下，需要多个负责不同传感参量监测的传统传感探头与同一个OEID标签进行集成。具体原理如下：
PVD模块接收到外界命令信号及外界光，其中外界光会被转化成电能储备在电源管理模块，用于新型传感器的正常工作电能供给，由于此传感器监测及传送的数据量较多，传统传感探头也增多，因此，在电源管理模块中增加储能电池将外界光转化后没有及时用完的电能进行储备，因此，本实施例中OEID标签还可以包括用于对电源管理模块提供的电能进行存储的储能电池。
多个传感探头将监测数据实时送入数据存储模块，控制芯片收到PVD模块接收到的外界命令信号后，从数据存储模块中调取实时多组监测数据，调取的多组数据通过控制芯片转化为光发射器件LED的驱动电流，使得LED将多组数据加载到光信号上对外界发送。
本发明实施例传感器及数据采集系统，通过将OEID标签与传统传感器(传感探头)集成形成新型传感器件，由于OEID标签本身具有光无线通讯、光无线充电和数据存储的功能，使得传统的传感器加上OEID标签形成的新型传感器件具有对外界环境无电磁干扰，器件内部不需要电源，外部线路上不需要电力线或者光纤连接，传感信号接收准确不受外界电磁干扰的优点，并使得新型传感器件体积小，减少工程难度和成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种传感器，其特征在于，包括：OEID标签以及与所述OEID标签通讯连接的至少一传感探头，所述传感探头用于监测外部环境参数，所述OEID标签用于将所述传感探头监测到的外部环境参数进行存储并对外传输。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述OEID标签包括：控制芯片，以及均与所述控制芯片连接的电源管理模块、数据存储模块、光发射器件和PVD模块，其中：
所述PVD模块，用于接收外界命令信号及外界光，将所述外界命令信号发送至所述控制芯片，并将外界光转化为电能提供给所述电源管理模块；
所述电源管理模块，用于对所述传感器进行工作电能供给；
所述数据存储模块，用于获取所述传感探头监测到的外部环境参数并进行存储；
所述控制芯片，用于在接收到所述PVD模块的外界命令信号后，从所述数据存储模块中调取监测数据，并将调取的监测数据转化为光发射器件的驱动电流，使得光发射器件将监测数据加载到光信号上对外发送。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述OEID标签还包括：用于对所述电源管理模块提供的电能进行存储的储能电池，所述储能电池与所述电源管理模块连接。
4.根据权利要求2或3所述的传感器，其特征在于，所述传感器与外部OEID读写头通讯连接；所述PVD模块还用于接收所述OEID读写头发送的光无线充电命令以及光控制命令；所述光发射器件还用于向所述OEID读写头回复监测数据。
5.根据权利要求2或3所述的传感器，其特征在于，所述光发射器件为LED模块。
6.一种数据采集系统，其特征在于，包括OEID读写头以及与所述OEID读写头通讯连接的传感器，所述传感器用于监测外部环境参数，并通过光信号与所述OEID读写头之间进行数据传输。
7.根据权利要求6所述的数据采集系统，其特征在于，所述OEID读写头与所述传感器之间的光信号通讯包括上行通讯和下行通讯，其中：
下行通讯中，所述OEID读写头通过光控制命令控制所述传感器，且OEID读写头以及外界光源对传感器进行光无线充电；
上行通讯中，所述传感器在接收到所述光控制命令后对所述OEID读写头进行数据回复。
8.根据权利要求7所述的数据采集系统，其特征在于，所述传感器包括：OEID标签以及与所述OEID标签通讯连接的至少一传感探头，所述传感探头用于监测外部环境参数，所述OEID标签用于将所述传感探头监测到的外部环境参数进行存储并对外传输。
9.根据权利要求8所述的数据采集系统，其特征在于，所述OEID标签包括：控制芯片，以及均与所述控制芯片连接的电源管理模块、数据存储模块、光发射器件和PVD模块，其中：
所述PVD模块，用于接收所述OEID读写头发送的光控制命令及外界光，将所述光控制命令发送至所述控制芯片，并将外界光转化为电能提供给所述电源管理模块；
所述电源管理模块，用于对所述传感器进行工作电能供给；
所述数据存储模块，用于获取所述传感探头监测到的外部环境参数并进行存储；
所述控制芯片，用于在接收到所述PVD模块的光控制命令后，从所述数据存储模块中调取监测数据，并将调取的监测数据转化为光发射器件的驱动电流，使得光发射器件将监测数据加载到光信号上对外发送。
10.根据权利要求9所述的数据采集系统，其特征在于，所述OEID标签还包括：用于对所述电源管理模块提供的电能进行存储的储能电池。
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