CN108154629A - 一种具有安全防盗功能的定型机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有安全防盗功能的定型机，包含依次连接的汇聚节点、监控中心和由多个传感器节点组成的无线传感器网络，所述传感器节点包含微控制器模块以及与其连接的角速度传感器、加速度传感器、显示模块、数据传输模块，所述角速度传感器用于实时检测载体三个轴向角速度参数，所述加速度传感器用于实时检测载体三个轴向加速度参数，所述微控制器模块用于根据接收的放大整形处理后的三个轴向角速度参数和三个轴向加速度参数得出印染设备的移动轨迹同时通过数据传输模块传输至监控中心，进而通过显示模块实时显示印染设备的移动轨迹。

Description

一种具有安全防盗功能的定型机

技术领域

本发明属于防盗监控领域，尤其涉及一种具有安全防盗功能的定型机。

背景技术

无线传感器网络虽然与无线自组网有相似之处，但同时也存在很大的差别。传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大，节点分布更为密集；由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障；环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化；通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的。另外，传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限。传统无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效带宽利用，其次才考虑节约能源；而传感器网络的首要设计目标是能源的高效利用，这也是传感器网络和传统网络最重要的区别之一。

惯性测量单元（英文：Inertial measurement unit，简称 IMU）是测量物体三轴姿态角( 或角速率) 以及加速度的装置。一般的，一个IMU 包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种具有安全防盗功能的定型机。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种具有安全防盗功能的定型机，包含监控及显示终端、汇聚节点和由多个传感器节点组成的无线传感器网络，所述传感器节点包含角速度传感器、加速度传感器、震动传感器、数据预处理模块、微控制器模块、存储器模块、接口模块、数据传输模块和电源模块，所述角速度传感器、加速度传感器、震动传感器分别通过数据预处理模块链接微控制器模块，所述微控制器模块分别与存储器模块、接口模块、数据传输模块连接，所述电源模块分别与角速度传感器、加速度传感器、震动传感器、数据预处理模块、微控制器模块、存储器模块、接口模块、数据传输模块连接，用于提供所需电能；

所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。

作为本发明一种具有安全防盗功能的定型机的进一步优选方案，所述数据预处理模块包含依次连接的模数转换单元、放大电路模块。

作为本发明一种具有安全防盗功能的定型机的进一步优选方案，所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和第二电阻，第一电解电容的正极分别连接电感的一端和电能输出接口的输出端，电感的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接稳压管的正极和变换器的输入端，稳压管的负极分别连接第二电解电容的正极、变换器的输出端和开关的常闭端，开关的活动端与第二电阻串联后与充电电路连接，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极、变换器的接地端与地连接。

作为本发明一种具有安全防盗功能的定型机的进一步优选方案，所述加速度传感器的芯片型号为KXR94。

作为本发明一种具有安全防盗功能的定型机的进一步优选方案，所述角速度传感器的芯片型号为IDG-300。

作为本发明一种具有安全防盗功能的定型机的进一步优选方案，所述显示模块采用LCD显示屏。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明体积小、覆盖面广、功能多样化、便捷稳定，易于操作，便于管理，能够有效地监测印染设备移动轨迹的参数，完成精确的位置监控；

2、本发明采用无线传感器网络对印染设备的移动轨迹进行测量，能够精确获取印染设备的移动轨迹；

3、本发明采用温差发电给传感器节点供电，大大的节约了能源；

4、本发明通过精确测量载体的3个轴向角速度信息和3个轴向加速度信息进而精确得出印染设备的移动轨迹，进而有效地避免设备被盗。

附图说明

图1是本发明传感器节点系统结构图；

图2是本发明传感器节点电源模块原理图；

图3是本发明传感器节点升压电路电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

一种具有安全防盗功能的定型机，包含监控及显示终端、汇聚节点和由多个传感器节点组成的无线传感器网络，如图1所示，所述传感器节点包含角速度传感器、加速度传感器、震动传感器、数据预处理模块、微控制器模块、存储器模块、接口模块、数据传输模块和电源模块，所述角速度传感器、加速度传感器、震动传感器分别通过数据预处理模块链接微控制器模块，所述微控制器模块分别与存储器模块、接口模块、数据传输模块连接，所述电源模块分别与角速度传感器、加速度传感器、震动传感器、数据预处理模块、微控制器模块、存储器模块、接口模块、数据传输模块连接，用于提供所需电能；

如图2所示，所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。

作为本发明一种具有安全防盗功能的定型机的进一步优选方案，所述数据预处理模块包含依次连接的模数转换单元、放大电路模块。

如图3所示，所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和第二电阻，第一电解电容的正极分别连接电感的一端和电能输出接口的输出端，电感的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接稳压管的正极和变换器的输入端，稳压管的负极分别连接第二电解电容的正极、变换器的输出端和开关的常闭端，开关的活动端与第二电阻串联后与充电电路连接，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极、变换器的接地端与地连接。

其中，所述微控制模块采用AVR系列单片机，所述加速度传感器的芯片型号为KXR94，所述角速度传感器的芯片型号为IDG-300，所述数据传输模块的芯片型号为DATA-6123。

无线传感器网络虽然与无线自组网有相似之处，但同时也存在很大的差别。传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大，节点分布更为密集；由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障；环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化；通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的。另外，传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限。传统无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效带宽利用，其次才考虑节约能源；而传感器网络的首要设计目标是能源的高效利用，这也是传感器网络和传统网络最重要的区别之一。

加速度计是惯性导航与惯性制导系统的一类重要敏感元件，用来测量运载体相对惯性空间运动的加速度，经过积分和相关的运算就能得到载体空间的位置。加速度计是一个直接测量元件，它能连续测量运载体的加速度，然后经过计算机解算出运载体速度、经纬度及航程等。本系统采用的KXR94加速度计芯片是Kionix公司生产的三轴加速度计。该加速度计内部已经对温度和电压波动引起的偏差进行了设计补偿，因此由于电压和温度引起的偏差较小。该器件测量范围为±2g，灵敏度系数为560mV／g，非线性度为0.1％，零加速度漂移为±150mg；2.8～3.3V均可工作；功耗很低，静态电流约1.1 mA。

微型惯性测量装置MIMU(Micro Inertial Measure-ment Unit)以其尺寸小、成本低等特点不仅在传统应用领域得到应用。本发明设计了一个高度集成、低功耗及低成本的微型惯性测量装置，可精确地测算出载体的航向角、俯仰角及位置等信息，为运动轨迹跟踪实验打下了基础，也可广泛地应用于民用航空、车辆控制、机器人、工业自动化、探矿、玩具等领域。

AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快；AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8 V即可工作；AVR单片机保密性能好。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种具有安全防盗功能的定型机，包含监控及显示终端、汇聚节点和由多个传感器节点组成的无线传感器网络，其特征在于：所述传感器节点包含角速度传感器、加速度传感器、震动传感器、数据预处理模块、微控制器模块、存储器模块、接口模块、数据传输模块和电源模块，所述角速度传感器、加速度传感器、震动传感器分别通过数据预处理模块链接微控制器模块，所述微控制器模块分别与存储器模块、接口模块、数据传输模块连接，所述电源模块分别与角速度传感器、加速度传感器、震动传感器、数据预处理模块、微控制器模块、存储器模块、接口模块、数据传输模块连接，用于提供所需电能；

所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。

2.根据权利要求1所述的一种具有安全防盗功能的定型机，其特征在于：所述数据预处理模块包含依次连接的模数转换单元、放大电路模块。

3.根据权利要求1所述的一种具有安全防盗功能的定型机，其特征在于：所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和第二电阻，第一电解电容的正极分别连接电感的一端和电能输出接口的输出端，电感的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接稳压管的正极和变换器的输入端，稳压管的负极分别连接第二电解电容的正极、变换器的输出端和开关的常闭端，开关的活动端与第二电阻串联后与充电电路连接，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极、变换器的接地端与地连接。

4.根据权利要求1所述的一种具有安全防盗功能的定型机，其特征在于：所述加速度传感器的芯片型号为KXR94。

5.根据权利要求1所述的一种具有安全防盗功能的定型机，其特征在于：所述角速度传感器的芯片型号为IDG-300。

6.根据权利要求1所述的一种具有安全防盗功能的定型机，其特征在于：所述显示模块采用LCD显示屏。