CN107782356B - 一种室外通用型无线传感器节点 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种室外通用型无线传感器节点，包括方形壳体、无线天线、用于固定安装方形壳体的固定支架以及用于安装传感器的传感器插接单元；在方形壳体内设有微处理器、A/D采集单元、无线通信模块以及电源模块；在方形壳体的前侧、左侧以及右侧面上均旋转式设置有一个传感单元接插座；传感器接插单元插装在传感单元接插座上，且传感器接插单元的信号端口与传感单元插座的信号端口电连接。该通用型无线传感器节点采用传感器接插单元插装在相应的传感单元接插座上，从而能够根据现场环境采集需要更换相应的传感器，增强了无线传感器节点的现场适应能力，且防水性能好，满足户外使用。

Description

一种室外通用型无线传感器节点
技术领域
本发明创造涉及一种传感器节点，尤其是一种室外通用型无线传感器节点。
背景技术
目前，在室外环境监测过程中，常常需要各种各样的传感器，现有的设计中一般是将传感器固定设置在相应的节点上，所以每一类传感器都要设计相应的节点电路，不具备通用性，且不能根据现场环境采集需要更换相应的传感器。
发明内容
本发明创造要解决的技术问题是现有的无线传感器节点不具备通用性，使用不便。
为了解决上述技术问题，本发明创造提供了一种室外通用型无线传感器节点，包括方形壳体、无线天线、用于固定安装方形壳体的固定支架以及用于安装传感器的传感器插接单元；在方形壳体内设有微处理器、A/D采集单元、无线通信模块以及电源模块；无线天线安装在方形壳体的顶部；固定支架安装在方形壳体的后侧面上；在方形壳体的前侧、左侧以及右侧面上均旋转式设置有一个传感单元接插座；传感器接插单元插装在传感单元接插座上，且传感器接插单元的信号端口与传感单元插座的信号端口电连接；微处理器的信号输入端与A/D采集单元的信号输出端电连接；微处理器的通信端与无线通信模块的通信端电连接；A/D采集单元的各路采集端分别与各个传感单元接插座的信号端口电连接；无线通信模块的天线端口与无线天线电连接；电源模块分别为微处理器、A/D采集单元、无线通信模块以及传感单元插座供电。
采用传感器接插单元插装在相应的传感单元接插座上，从而实现了根据现场环境采集需要更换相应的传感器的目的，增强无线传感器节点的现场适应能力；采用在方形壳体的前侧、左侧以及右侧面上旋转式设置传感单元接插座，从而在不选用时旋转插孔朝下，防止雨水灌入短接，具有较好的户外适应性能。
作为本发明创造的进一步限定方案，传感单元接插座包括旋转轴、条形插座、导电插针、导电柱、按压圆盘、压簧、内接线柱、圆筒形罩壳、外接线柱以及固定圆环；固定圆环安装在方形壳体的内侧，圆筒形罩壳的筒口固定安装在固定圆环上；在圆筒形罩壳的内圆周壁上沿其轴向设有导向滑槽；按压圆盘滑动式安装在圆筒形罩壳内，并在按压圆盘的圆周上设有嵌于导向滑槽内的导向滑块；外接线柱固定安装在圆筒形罩壳的外底部上，内接线柱固定安装在按压圆盘的一侧面上，且与圆筒形罩壳内底部相对；内接线柱与外接线柱之间通过导线信号线电连接；压簧弹性支撑于按压圆盘与圆筒形罩壳的内底部之间；在按压圆盘的另一侧面上设有导电弧形条，各个导电弧形条分别与各个内接线柱电连接；旋转轴的一端依次贯穿方形壳体的侧壁以及固定圆环后插入圆筒形罩壳的筒口内，并在旋转轴的圆周外壁上设有嵌于方形壳体侧壁内的限位环；导电柱分布设置在旋转轴的插入端端面上，且各个导电弧形条位于各个导电柱的圆周运动轨迹上；条形插座固定安装在旋转轴的外端上，并在条形插座的端部上设有插孔；导电插针设置在插孔内，并分别与各个导电柱电连接；插孔旋转朝下时导电柱圆周运动脱离导电弧形条；外接线柱作为传感单元接插座的信号端口。采用导电弧形条和导电柱构成旋转后形成导电或断开的结构，能够通过旋转条形插座的插孔朝向来控制导电插针的电路通断，有效防止在室外环境下方形外壳外部的导电插针被短接；采用在圆筒形罩壳、导向滑槽、按压圆盘以及导向滑块构成滑动平移结构，确保按压圆盘与旋转轴的端部始终保持平行，保证各个导电柱按压在导电弧形条上的力度均衡；利用导线信号线和压簧的设置能够确保各个导电柱与导电弧形条能够保持弹性按压力度，在长期使用后仍然保持较好的导电接触性能；采用限位环既能够起到限位固定的作用，又能够起到防水的作用。
作为本发明创造的进一步限定方案，传感器插接单元包括L形板、设置在L形板弯折内侧的防护套、设置在防护套内的插条以及设置在插条上的各个导电插孔；导电插孔作为传感器接插单元的信号端口；在L形板的外侧安装有传感器，且传感器的数据线和电源线电连接在各个导电插孔上；传感器接插单元插装在传感单元接插座上时，插条插入插孔内，导电插针分别插入各个导电插孔内，防护套套设在条形插座的外部。采用L形板、防护套以及插条构成导电插孔的有效防护，即使在雨天也不会对插条上的导电插孔造成短路。
作为本发明创造的进一步限定方案，在方形壳体的顶部设有限位孔；在L形板的弯折内侧设有限位凸块；传感器接插单元插装在传感单元接插座上时，限位凸块嵌于限位孔内。采用限位孔和限位凸块的设置，在传感器接插单元插装在传感单元接插座上时，起到限位的作用，从而确保在插装使用后不会出现旋转，确保传感器供电和数据传输正常。
作为本发明创造的进一步限定方案，各个导电弧形条位于按压圆盘上同一扇形区域内且处于不同直径的圆周运动轨迹上，该扇形区域的圆心角小于等于90度。采用将各个导电弧形条设置在同一扇形区域内不同直径的圆周运动轨迹上，使得各个导电弧形条相互独立，且在导电柱圆周运动后也不会按压在别的导电弧形条上，防止旋转时各个导电弧形条之间被短接；采用小于90度角的设置能够确保在180度旋转后实现通断状态的切换。
作为本发明创造的进一步限定方案，无线天线包括杆状天线、锥形帽以及固定在方形壳体顶部的圆柱形插座；在杆状天线的下端设有锥形插头；在锥形帽上设有由锥形段和圆形段构成的安装通孔；在圆柱形插座的圆周上设有外螺纹，在圆形段的圆周上设有内螺纹；锥形插头插接在圆柱形插座上；杆状天线贯穿安装通孔，锥形帽内的锥形段按压在锥形插头的锥面上，圆形段螺纹旋合在圆柱形插座的圆周上。采用锥形帽内的锥形段按压在锥形插头的锥面上，圆形段螺纹旋合在圆柱形插座的圆周上，既起到了密封的性能，又能够确保锥形插头插接在圆柱形插座上的稳固性。
作为本发明创造的进一步限定方案，在锥形插头的锥面上设有防水密封圈。采用防水密封圈能够进一步增强防水性能。
作为本发明创造的进一步限定方案，固定支架包括两个旋转头以及两根L形杆；两个旋转头旋转式安装在方形壳体的后侧面上，并在两个旋转头上均设有一个铰接座；两根L形杆的一端分别铰接安装在两个铰接座上，两根L形杆的另一端均设有一个L形卡扣，且两个L形卡扣可相互扣合；在两根L形杆上均设有安装螺纹孔。采用旋转头、铰接座以及根L形杆构成一个多角度安装机构，满足各种安装位置的安装需求；采用两个可相互扣合的L形卡扣能够起到较灵活的对接性能；采用安装螺纹孔方便进行螺栓旋合固定。
作为本发明创造的进一步限定方案，在方形壳体的下侧面设有检修窗口；在检修窗口上铰接安装有盖板；盖板通过螺钉固定。
本发明创造的有益效果在于：采用传感器接插单元插装在相应的传感单元接插座上，从而实现了根据现场环境采集需要更换相应的传感器的目的，增强无线传感器节点的现场适应能力；采用在方形壳体的前侧、左侧以及右侧面上旋转式设置传感单元接插座，从而在不选用时旋转插孔朝下，防止雨水灌入短接，具有较好的户外适应性能。
附图说明
图1为本发明创造单个未插装传感器插接单元时的前侧结构示意图；
图2为本发明创造未插装传感器插接单元时的仰视结构示意图；
图3为本发明创造全部插装传感器插接单元时的俯视结构示意图；
图4为本发明创造的传感器插接单元插口处结构示意图；
图5为本发明创造的无线天线内部结构示意图；
图6为本发明创造的传感单元接插座内部结构示意图；
图7为本发明创造的按压圆盘侧面结构示意图；
图8为本发明创造的旋转轴插入端部结构示意图。
图中:1、方形壳体，2、限位孔，3、传感器，4、旋转轴，5、条形插座，6、插孔，7、导电插针，8、检修窗口，9、盖板，10、螺钉，12、铰接座，13、L形杆，14、L形卡扣，15、安装螺纹孔，16、旋转头，17、L形板，18、防护套，19、限位凸块，20、插条，21、导电插孔，22、锥形帽，23、杆状天线，24、圆柱形插座，25、锥形插头，26、圆形段，27、锥形段，28、防水密封圈，29、限位环，30、固定圆环，31、导电柱，32、按压圆盘，33、导电弧形条，34、内接线柱，35、压簧，36、圆筒形罩壳，37、导线信号线，38、外接线柱，39、导向滑槽，40、导向滑块。
具体实施方式
如图1-8所示，本发明创造公开的室外通用型无线传感器节点包括：方形壳体1、无线天线、用于固定安装方形壳体1的固定支架以及用于安装传感器的传感器插接单元；在方形壳体1内设有微处理器、A/D采集单元、无线通信模块以及电源模块；无线天线安装在方形壳体1的顶部；固定支架安装在方形壳体1的后侧面上；在方形壳体1的前侧、左侧以及右侧面上均旋转式设置有一个传感单元接插座；传感器接插单元插装在传感单元接插座上，且传感器接插单元的信号端口与传感单元插座的信号端口电连接；微处理器的信号输入端与A/D采集单元的信号输出端电连接；微处理器的通信端与无线通信模块的通信端电连接；A/D采集单元的各路采集端分别与各个传感单元接插座的信号端口电连接；无线通信模块的天线端口与无线天线电连接；电源模块分别为微处理器、A/D采集单元、无线通信模块以及传感单元插座供电。
进一步地，传感单元接插座包括旋转轴4、条形插座5、导电插针7、导电柱31、按压圆盘32、压簧35、内接线柱34、圆筒形罩壳36、外接线柱38以及固定圆环30；固定圆环30安装在方形壳体1的内侧，圆筒形罩壳36的筒口固定安装在固定圆环30上；在圆筒形罩壳36的内圆周壁上沿其轴向设有导向滑槽39；按压圆盘32滑动式安装在圆筒形罩壳36内，并在按压圆盘32的圆周上设有嵌于导向滑槽39内的导向滑块40；外接线柱38固定安装在圆筒形罩壳36的外底部上，内接线柱34固定安装在按压圆盘32的一侧面上，且与圆筒形罩壳36内底部相对；内接线柱34与外接线柱38之间通过导线信号线37电连接；压簧35弹性支撑于按压圆盘32与圆筒形罩壳36的内底部之间；在按压圆盘32的另一侧面上设有导电弧形条33，各个导电弧形条33分别与各个内接线柱34电连接；旋转轴4的一端依次贯穿方形壳体1的侧壁以及固定圆环30后插入圆筒形罩壳36的筒口内，并在旋转轴4的圆周外壁上设有嵌于方形壳体1侧壁内的限位环29；导电柱31分布设置在旋转轴4的插入端端面上，且各个导电弧形条33位于各个导电柱31的圆周运动轨迹上；条形插座5固定安装在旋转轴4的外端上，并在条形插座5的端部上设有插孔6；导电插针7设置在插孔6内，并分别与各个导电柱31电连接；插孔6旋转朝下时导电柱31圆周运动脱离导电弧形条33；外接线柱38作为传感单元接插座的信号端口。
进一步地，传感器插接单元包括L形板17、设置在L形板17弯折内侧的防护套18、设置在防护套18内的插条20以及设置在插条20上的各个导电插孔21；导电插孔21作为传感器接插单元的信号端口；在L形板17的外侧安装有传感器3，且传感器3的数据线和电源线电连接在各个导电插孔21上；传感器接插单元插装在传感单元接插座上时，插条20插入插孔6内，导电插针7分别插入各个导电插孔21内，防护套18套设在条形插座5外部。
进一步地，在方形壳体1的顶部设有限位孔2；在L形板17的弯折内侧设有限位凸块19；传感器接插单元插装在传感单元接插座上时，限位凸块19嵌于限位孔2内。各个导电弧形条33位于按压圆盘32上同一扇形区域内且处于不同直径的圆周运动轨迹上，该扇形区域的圆心角小于等于90度。
进一步地，无线天线包括杆状天线23、锥形帽22以及固定在方形壳体1顶部的圆柱形插座24；在杆状天线23的下端设有锥形插头25；在锥形帽22上设有由锥形段27和圆形段26构成的安装通孔；在圆柱形插座24的圆周上设有外螺纹，在圆形段26的圆周上设有内螺纹；锥形插头25插接在圆柱形插座24上；杆状天线23贯穿安装通孔，锥形帽22内的锥形段27按压在锥形插头25的锥面上，圆形段26螺纹旋合在圆柱形插座24的圆周上。在锥形插头25的锥面上设有防水密封圈28。
进一步地，固定支架包括两个旋转头16以及两根L形杆13；两个旋转头16旋转式安装在方形壳体1的后侧面上，并在两个旋转头16上均设有一个铰接座12；两根L形杆13的一端分别铰接安装在两个铰接座12上，两根L形杆13的另一端均设有一个L形卡扣14，且两个L形卡扣14可相互扣合；在两根L形杆13上均设有安装螺纹孔15。在方形壳体1的下侧面设有检修窗口8；在检修窗口8上铰接安装有盖板9；盖板9通过螺钉10固定。
本发明创造公开的室外通用型无线传感器节点在安装使用时，如果安装在柱状物体上，这将两根L形杆13环抱在柱状物体上，且两个L形卡扣14相互扣合，再在安装螺纹孔15旋合固定螺栓来支撑在柱状物体上，使得方形壳体1的后侧面与柱状物体贴紧固定，从而使得杆状天线23位于方形壳体1的上方；如果安装在平面上，则将两根L形杆13旋转且两个L形卡扣14相互扣合，从而利用螺钉通过安装螺纹孔15直接安装在平面上，且使得杆状天线23仍然位于方形壳体1的上方；在方形壳体1固定安装完成后，根据现场环境采集需要更换相应传感器3的传感器插接单元，在插装时，需要将条形插座5的插孔6旋转朝上，此时各个导电柱31圆周运动后分别与各个导电弧形条33相接触，构成数据线路和电源线路的电连接；其余未使用的条形插座5旋转使得插孔6朝向，起到防水的作用，且此时各个导电柱31圆周运动脱离各个导电弧形条33，直接将电源线和数据线断开，这样不会将电源线和数据线暴露在方形壳体1外部，增强使用的安全性，也避免线路被短接破坏。

Claims (8)

1.一种室外通用型无线传感器节点，其特征在于：包括方形壳体(1)、无线天线、用于固定安装方形壳体(1)的固定支架以及用于安装传感器的传感器插接单元；在方形壳体(1)内设有微处理器、A/D采集单元、无线通信模块以及电源模块；无线天线安装在方形壳体(1)的顶部；固定支架安装在方形壳体(1)的后侧面上；在方形壳体(1)的前侧、左侧以及右侧面上均旋转式设置有一个传感单元接插座；传感器接插单元插装在传感单元接插座上，且传感器接插单元的信号端口与传感单元插座的信号端口电连接；微处理器的信号输入端与A/D采集单元的信号输出端电连接；微处理器的通信端与无线通信模块的通信端电连接；A/D采集单元的各路采集端分别与各个传感单元接插座的信号端口电连接；无线通信模块的天线端口与无线天线电连接；电源模块分别为微处理器、A/D采集单元、无线通信模块以及传感单元插座供电；
传感单元接插座包括旋转轴(4)、条形插座(5)、导电插针(7)、导电柱(31)、按压圆盘(32)、压簧(35)、内接线柱(34)、圆筒形罩壳(36)、外接线柱(38)以及固定圆环(30)；固定圆环(30)安装在方形壳体(1)的内侧，圆筒形罩壳(36)的筒口固定安装在固定圆环(30)上；在圆筒形罩壳(36)的内圆周壁上沿其轴向设有导向滑槽(39)；按压圆盘(32)滑动式安装在圆筒形罩壳(36)内，并在按压圆盘(32)的圆周上设有嵌于导向滑槽(39)内的导向滑块(40)；外接线柱(38)固定安装在圆筒形罩壳(36)的外底部上，内接线柱(34)固定安装在按压圆盘(32)的一侧面上，且与圆筒形罩壳(36)内底部相对；内接线柱(34)与外接线柱(38)之间通过导线信号线(37)电连接；压簧(35)弹性支撑于按压圆盘(32)与圆筒形罩壳(36)的内底部之间；在按压圆盘(32)的另一侧面上设有导电弧形条(33)，各个导电弧形条(33)分别与各个内接线柱(34)电连接；旋转轴(4)的一端依次贯穿方形壳体(1)的侧壁以及固定圆环(30)后插入圆筒形罩壳(36)的筒口内，并在旋转轴(4)的圆周外壁上设有嵌于方形壳体(1)侧壁内的限位环(29)；导电柱(31)分布设置在旋转轴(4)的插入端端面上，且各个导电弧形条(33)位于各个导电柱(31)的圆周运动轨迹上；条形插座(5)固定安装在旋转轴(4)的外端上，并在条形插座(5)的端部上设有插孔(6)；导电插针(7)设置在插孔(6)内，并分别与各个导电柱(31)电连接；插孔(6)旋转朝下时导电柱(31)圆周运动脱离导电弧形条(33)；外接线柱(38)作为传感单元接插座的信号端口；
固定支架包括两个旋转头(16)以及两根L形杆(13)；两个旋转头(16)旋转式安装在方形壳体(1)的后侧面上，并在两个旋转头(16)上均设有一个铰接座(12)；两根L形杆(13)的一端分别铰接安装在两个铰接座(12)上，两根L形杆(13)的另一端均设有一个L形卡扣(14)，且两个L形卡扣(14)可相互扣合；在两根L形杆(13)上均设有安装螺纹孔(15)。
2.根据权利要求1所述的室外通用型无线传感器节点，其特征在于：传感器插接单元包括L形板(17)、设置在L形板(17)弯折内侧的防护套(18)、设置在防护套(18)内的插条(20)以及设置在插条(20)上的各个导电插孔(21)；导电插孔(21)作为传感器接插单元的信号端口；在L形板(17)的外侧安装有传感器(3)，且传感器(3)的数据线和电源线电连接在各个导电插孔(21)上；传感器接插单元插装在传感单元接插座上时，插条(20)插入插孔(6)内，导电插针(7)分别插入各个导电插孔(21)内，防护套(18)套设在条形插座(5)的外部。
3.根据权利要求2所述的室外通用型无线传感器节点，其特征在于：在方形壳体(1)的顶部设有限位孔(2)；在L形板(17)的弯折内侧设有限位凸块(19)；传感器接插单元插装在传感单元接插座上时，限位凸块(19)嵌于限位孔(2)内。
4.根据权利要求1所述的室外通用型无线传感器节点，其特征在于：各个导电弧形条(33)位于按压圆盘(32)上同一扇形区域内且处于不同直径的圆周运动轨迹上，该扇形区域的圆心角小于等于90度。
5.根据权利要求1所述的室外通用型无线传感器节点，其特征在于：无线天线包括杆状天线(23)、锥形帽(22)以及固定在方形壳体(1)顶部的圆柱形插座(24)；在杆状天线(23)的下端设有锥形插头(25)；在锥形帽(22)上设有由锥形段(27)和圆形段(26)构成的安装通孔；在圆柱形插座(24)的圆周上设有外螺纹，在圆形段(26)的圆周上设有内螺纹；锥形插头(25)插接在圆柱形插座(24)上；杆状天线(23)贯穿安装通孔，锥形帽(22)内的锥形段(27)按压在锥形插头(25)的锥面上，圆形段(26)螺纹旋合在圆柱形插座(24)的圆周上。
6.根据权利要求5所述的室外通用型无线传感器节点，其特征在于：在锥形插头(25)的锥面上设有防水密封圈(28)。
7.根据权利要求1所述的室外通用型无线传感器节点，其特征在于：在方形壳体(1)的下侧面设有检修窗口(8)；在检修窗口(8)上铰接安装有盖板(9)；盖板(9)通过螺钉(10)固定。
8.根据权利要求1所述的室外通用型无线传感器节点，其特征在于：传感器(3)为温度传感器、湿度传感器、光线传感器、气压传感器、超声波传感器或红外传感器。
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