CN113271560A - 一种传感器无线部署装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种传感器无线部署装置，涉及物联网技术领域，以解决因传感器布线带来的安装和维护的局限的问题。所述传感器无线部署装置包括处理器、无线模块和电源。传感器通过该无线部署装置的接口与处理器通信连接，处理器用于接收传感器所采集的数据，并将传感器所采集的数据通过无线模块传输至服务器。电源分别与传感器、处理器和无线模块电连接，电源用于分别为传感器、处理器和无线模块供电，进而减少在传感器组网的部署过程中数据线和电源线的数量，解决因传感器布线带来的安装和维护局限的问题。本发明提供的一种传感器无线部署装置用于传感器组网的部署过程中。

Description

一种传感器无线部署装置

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种传感器无线部署装置。

背景技术

随着物联网技术的发展，传感器早已渗透到人们日常生活中的每一个领域。传感器是一种能够检测被测量的器件或装置，被测量可以是物理量、化学量或生物量等，输出信号要便于传输、转换、处理、显示等，一般是电参量，最终通过部署的传感器网络实现数据采集、处理和传输的功能。

在目前的传感器部署及组网中，常见技术主要为：(1)采用有线连接的方式与网关相连。(2)电源采用10-30V直流电压有线持续供电，功耗大。常见技术的主要缺陷如下：(1)在部分应用领域中，使用现场情况复杂，采用有线连接方式，增加了安装的工作量，另外错综复杂的连线，为传感器的维护带来极大的不便。(2)采用外部电源供电，势必会增加电源线。在已有数据线的基础上，又增加了两条线。另外电源线的长度限制了传感器的布局范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传感器无线部署装置，减少了传感器部署过程中数据线和电源线的数量，解决因传感器布线带来的安装和维护的局限。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种传感器无线部署装置，所述无线部署装置包括处理器、无线模块和电源；

传感器通过所述无线部署装置的接口与所述处理器通信连接；所述接口的类型与所述传感器的输出信号相匹配；所述处理器用于接收所述传感器所采集的数据，并将所述传感器所采集的数据通过所述无线模块传输至服务器；

所述电源分别与所述传感器、所述处理器和所述无线模块电连接；所述电源用于分别为所述传感器、所述处理器和所述无线模块供电。

优选的，所述无线部署装置还包括1拖N数据线；所述1拖N数据线位于所述接口和所述传感器之间；所述1拖N数据线一端与所述接口相连接，另一端与所述传感器相连接；

所述处理器通过所述1拖N数据线与多个所述传感器通信连接；所述处理器还用于接收多个所述传感器所采集的数据，并将多个所述传感器所采集的数据通过所述无线模块传输至服务器。

优选的，所述处理器还用于将所述传感器所采集的数据进行加密，得到加密后的数据，并将所述加密后的数据通过所述无线模块传输至服务器。

优选的，所述处理器还用于将所述传感器所采集的数据进行打包，得到数据包，并将所述数据包通过所述无线模块传输至服务器。

优选的，所述处理器的工作模式为主动轮询；所述处理器还用于根据第一预设周期查询所述传感器的状态，并在所述传感器的状态为待输出时，接收所述传感器所采集的数据。

优选的，所述接口包括状态端口和数据端口；所述传感器分别与所述状态端口和所述数据端口相连接；

所述处理器还用于根据第一预设周期查询所述状态端口的状态，根据所述状态端口的状态确定所述传感器的状态，并在所述传感器的状态为待输出时，通过所述数据端口接收所述传感器所采集的数据。

优选的，所述无线部署装置还包括电源管理模块；

所述电源管理模块一端与所述电源电连接，另一端与所述传感器电连接；所述电源管理模块还与所述处理器通信连接；所述处理器还用于在查询所述传感器的状态时，控制所述电源管理模块为所述传感器供电。

优选的，所述处理器还用于根据第二预设周期控制所述电源管理模块为所述传感器供电；所述传感器用于在所述电源管理模块为其供电时，向所述处理器传输所采集的数据。

优选的，所述电源管理模块用于调整所述电源的输出电压，为不同类型的传感器提供工作电压。

优选的，所述无线部署装置还包括存储器；所述存储器与所述处理器通信连接；所述存储器还与所述电源电连接；

所述存储器用于临时存储未被所述处理器及时传输的数据。

与现有技术相比，本发明提供的传感器无线部署装置中，为了利用多个传感器进行组网而对多个传感器进行部署，在这一部署过程中，每一传感器都与该无线部署装置相连接，进而利用无线模块将传感器所采集的数据传输至服务器，相较于以往每一传感器都采用有线连接与网关相连的方式，采用无线传输的方式能够显著减少数据线的数量。另外，该无线部署装置还设置有电源，电源与传感器相连接，为传感器直接供电，相较于以往采用外部电源为传感器供电的方式，能够减少电源线的数量，并显著减少电源线的长度，不再限制传感器的布局范围，能够防止因复杂的传感器电源、通信布线带来的安装、维护成本以及局限。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中所提供的一种传感器无线部署装置的结构示意图。

附图标记：

1-处理器；2-无线模块；3-电源；4-接口；41-状态端口；42-数据端口；5-1拖N数据线；6-电源管理模块；7-存储器。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，本发明实施例提供的一种传感器无线部署装置，包括处理器1、无线模块2和电源3。

传感器通过该无线部署装置的接口4与处理器1通信连接，接口4的类型与传感器的输出信号相匹配。处理器1用于接收传感器所采集的数据，并将传感器所采集的数据通过无线模块2传输至服务器。

电源3分别与传感器、处理器1和无线模块2电连接，电源3用于分别为传感器、处理器1和无线模块2供电。

具体实施时，本实施例所提供的无线部署装置可以适配市面上通用的RS232型传感器和RS485型传感器，RS232型传感器是指输出信号为RS232信号的传感器，RS485型传感器是指输出信号为RS485信号的传感器，如压力传感器、温度传感器等。具体的，当传感器的输出信号为RS232信号时，则接口4的类型为RS232型，当传感器的输出信号为RS485信号时，则接口4的类型为RS485型。进而处理器1可以通过接口4与传感器通信连接，实时接收传感器所采集的数据，并将传感器所采集的数据通过无线模块2传输至服务器，进而在为实现传感器组网而对多个传感器进行部署的过程中，不再采用传统的每个传感器都通过有线连接的方式与网关相连接这一方式，有限连接网关的这种方式会存在很多数据线，增加安装传感器的工作量，且错综复杂的数据线会为传感器的维护带来很大不便，采用无线通信的数据传输方式，能够显著减少数据线的数量，防止复杂的传感器通信布线带来的安装、维护成本以及局限。

另外，电源3分别与传感器、处理器1和无线模块2电连接，电源3用于分别为传感器、处理器1和无线模块2供电，进而能够通过电源3为传感器供电，相较于传统从一个电源引多根电源线为多个传感器供电的方式，能够显著减少电源线的数量和长度，不再限制传感器的布局范围，防止因复杂的传感器电源线带来的安装、维护成本以及局限，且电源3供电的方式功耗低，无线部署装置的可维护性强、灵活性高。

需要说明的是，处理器1选用ARM或8051内核MCU，具体的，MCU选用ARM架构STM32单片机，该单片机支持低功耗，能够降低用电量，增加无线部署装置的续航时间。无线模块2选用NB-IOT模块，具体的，无线模块2选用BC26NB-IOT模块。电源3选择3.7V电池。

作为一种可选的实施方式，本实施例的无线部署装置还包括1拖N数据线5，1拖N数据线5位于接口4和传感器之间，1拖N数据线5一端与接口4相连接，另一端与传感器相连接。处理器1通过1拖N数据线5能够同时与多个传感器通信连接，进而本实施例提供的无线部署装置能够支持1个或多个传感器。处理器1用于接收多个传感器所采集的数据，并将多个传感器所采集的数据通过无线模块2传输至服务器。举例而言，本实施例通过1拖N数据线5外接3个传感器，分别是市购空气温度、湿度、光照三合一传感器，市购土壤PH值传感器和市购土壤温度、湿度、EC值三合一传感器，能够同时对7个参数进行测量。

处理器1不仅能够利用无线模块2转发传感器所采集的数据，还能对多个传感器所采集的数据进行解析，将不同类型的传感器所采集的不同数据类型的数据转换为同一种数据类型的数据，并将其转换为数字量，进而能够保证处理器1所传输数据的数据类型统一，便于后续对不同类型传感器的数据进行分析处理。此外，处理器1还能将1个或多个传感器所采集的数据进行加密，得到加密后的数据，并将加密后的数据通过无线模块2传输至服务器，能够保证传感器所采集数据在数据传输过程中的安全性。

另外，在利用无线模块2进行数据传输时，处理器1除将数据直接发送至无线模块2外，还能先将传感器所采集的数据进行打包，得到数据包，再将数据包通过无线模块2传输至服务器，

为了降低功耗，本实施例的处理器1支持主动轮询和主动上报两种工作模式。当处理器1的工作模式为主动轮询时，处理器1根据第一预设周期查询传感器的状态，并在传感器的状态为待输出时，接收传感器所采集的数据，然后将传感器所采集的数据通过无线模块2传输至服务器。具体的，处理器1以第一预设周期按次序查询每一传感器的状态，看传感器是否有数据输出的要求，当传感器需要输出数据时，传感器的状态为待输出，此时，处理器1接收传感器所采集的数据，在传感器的状态不是待输出时，则处理器1查询下一个传感器的状态，直至所有传感器的状态均已被查询完毕。此时，处理器1能够定时工作，且传感器并不是实时需要输出数据的，相较于处理器1始终处于工作状态的方式，能够显著降低功耗。

为了实现主动轮询的工作模式，接口4可以包括状态端口41和数据端口42，传感器分别与状态端口41和数据端口42相连接，处理器1也分别与状态端口41和数据端口42相连接。处理器1根据第一预设周期定时查询状态端口41的状态，根据状态端口41的状态确定与状态端口41相连接的传感器的状态，看传感器是否有数据输出的要求，当传感器需要输出数据时，传感器的状态为待输出，此时，处理器1通过数据端口42接收传感器所采集的数据。

由于主动轮询这一工作模式下，是处理器1通过执行指令主动对外部传感器进行查询，外部传感器处于被动地位，在处理器1进行查询时，传感器才能够进行数据传输。为了在处理器1工作于主动轮询模式时，进一步降低本实施例所提供的无线部署装置的功耗，该无线部署装置还包括电源管理模块6。电源管理模块6一端与电源3电连接，另一端与传感器电连接，电源管理模块6还与处理器1通信连接。处理器1在需要查询传感器的状态时，先控制电源管理模块6为传感器供电，并在传感器不再需要向处理器1传输数据时，控制电源管理模块6停止为传感器供电，进而能够控制传感器的工作时间，使传感器的工作时间与处理器1的工作时间相适配，极大的降低无线部署装置的功耗，还能够满足用户不同的采集频率要求。

当处理器1的工作模式为主动上报时，处理器1根据第二预设周期控制电源管理模块6为传感器供电，传感器用于在电源管理模块6为其供电时，向处理器1传输所采集的数据。即定时为传感器供电，在传感器将其所采集的数据传输至处理器1后，即传感器不再向处理器1传输采集数据后，处理器1立即控制电源管理模块6停止为传感器供电，能够使传感器定时工作，满足用户不同的采集频率要求，还能进一步降低功耗。

本实施例的处理器1内设主动轮询与主动上报两种工作模式，定期读取、处理传感器所采集的数据，并通过该无线模块2将采集数据以数据包的形式传输至服务器。具体的，本实施例设置传感器的采集频率为1h/次，每次采集时对传感器的供电时间为15s，则根据电源3的电量能够为传感器供电5.35年，大幅度降低了无线部署装置的功耗。

本实施例中的电源管理模块6用于调整电源3的输出电压和输出电流，为不同类型的传感器提供工作电压和工作电流，用以满足市面上不同厂家及类型的传感器的用电需求，提高了无线部署装置的通用性，利用电源管理模块6还能够读取电源3的剩余电量，便于及时更换电源3。

本实施例中的无线部署装置还包括存储器7，存储器7与处理器1通信连接，并与电源3电连接。存储器7用于临时存储未被处理器1及时传输的数据，在无线模块2网络不通导致处理器1无法及时传输数据时，将数据暂时储存起来，在无线模块2能正常使用时，处理器1再将存储在存储器7内的数据通过无线模块2传输至服务器。

本实施例提供了一个通用的外接装置，为有线的RS485或RS232型传感器提供一种新的无线部署方法，与现有技术相比，减少了数据线和电源线，且产品的可维护性强，灵活性高。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述无线部署装置包括处理器、无线模块和电源；

传感器通过所述无线部署装置的接口与所述处理器通信连接；所述接口的类型与所述传感器的输出信号相匹配；所述处理器用于接收所述传感器所采集的数据，并将所述传感器所采集的数据通过所述无线模块传输至服务器；

所述电源分别与所述传感器、所述处理器和所述无线模块电连接；所述电源用于分别为所述传感器、所述处理器和所述无线模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述无线部署装置还包括1拖N数据线；所述1拖N数据线位于所述接口和所述传感器之间；所述1拖N数据线一端与所述接口相连接，另一端与所述传感器相连接；

所述处理器通过所述1拖N数据线与多个所述传感器通信连接；所述处理器还用于接收多个所述传感器所采集的数据，并将多个所述传感器所采集的数据通过所述无线模块传输至服务器。

3.根据权利要求1或2所述的一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述处理器还用于将所述传感器所采集的数据进行加密，得到加密后的数据，并将所述加密后的数据通过所述无线模块传输至服务器。

4.根据权利要求1或2所述的一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述处理器还用于将所述传感器所采集的数据进行打包，得到数据包，并将所述数据包通过所述无线模块传输至服务器。

5.根据权利要求1或2所述的一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述处理器的工作模式为主动轮询；所述处理器还用于根据第一预设周期查询所述传感器的状态，并在所述传感器的状态为待输出时，接收所述传感器所采集的数据。

6.根据权利要求5所述的一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述接口包括状态端口和数据端口；所述传感器分别与所述状态端口和所述数据端口相连接；

所述处理器还用于根据第一预设周期查询所述状态端口的状态，根据所述状态端口的状态确定所述传感器的状态，并在所述传感器的状态为待输出时，通过所述数据端口接收所述传感器所采集的数据。

7.根据权利要求5所述的一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述无线部署装置还包括电源管理模块；

所述电源管理模块一端与所述电源电连接，另一端与所述传感器电连接；所述电源管理模块还与所述处理器通信连接；所述处理器还用于在查询所述传感器的状态时，控制所述电源管理模块为所述传感器供电。

8.根据权利要求1或2所述的一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述无线部署装置还包括电源管理模块；

所述电源管理模块一端与所述电源电连接，另一端与所述传感器电连接；所述电源管理模块还与所述处理器通信连接；所述处理器还用于根据第二预设周期控制所述电源管理模块为所述传感器供电；所述传感器用于在所述电源管理模块为其供电时，向所述处理器传输所采集的数据。

9.根据权利要求1或2所述的一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述无线部署装置还包括电源管理模块；

所述电源管理模块一端与所述电源电连接，另一端与所述传感器电连接；所述电源管理模块用于调整所述电源的输出电压，为不同类型的传感器提供工作电压。

10.根据权利要求1或2所述的一种传感器无线部署装置，其特征在于，所述无线部署装置还包括存储器；所述存储器与所述处理器通信连接；所述存储器还与所述电源电连接；

所述存储器用于临时存储未被所述处理器及时传输的数据。

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