CN201919160U - 一种无线自动传感系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无线自动传感系统。所述传感系统包括监测控制模块、无线通讯收发模块、无线智能传感器和执行模块，所述监测控制模块和无线通讯收发模块之间电连接，所述无线通讯收发模块和执行模块之间电连接，所述无线通讯收发模块和无线智能传感器之间无线连接。本实用新型无线自动传感系统将无线智能传感器采集的物理信息，通过无线通讯收发模块上传给监测控制模块，通过监测控制模块及时地反应当时监测环境，作出有效处理，达到自动化、智能化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传感系统，尤其涉及一种无线自动传感系统，属于无线传感器领域。
背景技术
现有传统的一般变送器，其大多数都为有线输出形式，如4mA～20mA、0～5V、RS485、RS232或继电器输出，必须要直流供电；还有一部分，变送器采用有线的方式，配合上位机软件实现可以显示、存储、控制、报警等信息；还有一部分是无线传感器，主要是基于民用频率433MHz的无线传输形式，一般传输距离较近，功耗也比较大，并且当距离较远时，没有中转功能，就无法满足客户需求；还有一部分是无线ZigBee传感器，应用频率为2.4GHz，符合ZigBee协议，一般只能采集一种物理信息，并且传输距离近，这样对需要同时监测多个物理信息和距离远的客户，不仅达不到大范围监测的效果，而且增加了大量的硬件成本，还给工程安装调试也造成了许多麻烦。
实用新型内容
本实用新型针对现有有线变送器硬件成本高，不便安装；和现有无线传感器功耗大，传输距离近，不能中转其它传感器的数据，仅仅单一采集一种物理信息，不能在上位机上友好实现显示、存储、控制、报警的不足，提供一种无线自动传感系统。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种无线自动传感系统包括监测控制模块、无线通讯收发模块、无线智能传感器和执行模块，所述监测控制模块和无线通讯收发模块之间电连接，所述无线通讯收发模块和执行模块之间电连接，所述无线通讯收发模块和无线智能传感器之间无线连接；所述无线智能传感器用于采集物理信息并生成相应的无线信号发送至无线通讯收发模块，所述无线通讯收发模块用于将无线智能传感器发送的无线信号转换为数字信号再发送至监测控制模块，所述监测控制模块用于显示无线通讯收发模块发送的数字信号并根据显示的数字信号进行相应的外部操作，同时在外部操作时生成相应的数字信号并发送至无线通讯收发模块，所述无线通讯收发模块将监测控制模块发送的数字信号转换为控制信号再发送至执行模块，所述执行模块用于根据控制信号进行相应的执行操作；所述监测控制模块用于接收外部指令并生成相应的数字信号并发送至无线通讯收发模块，所述无线通讯收发模块用于将数字信号转换为无线信号再发送至无线智能传感器，所述无线智能传感器用于根据无线信号进行相应的物理信息采集。
所述监测控制模块可以采用台式机电脑、笔记本电脑、PLC或者工控机，所述监测控制模块用于显示当前监测数据、查询和存储历史数据和报警数据、设置报警信息、绘制图形显示、电量信息显示、设备故障显示等。
本实用新型的有益效果是：本实用新型无线自动传感系统无线智能传感器采集的物理信息，通过无线通讯收发模块上传给监测控制模块，通过监测控制模块及时地反应当时监测环境，作出有效处理，达到自动化、智能化。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述监测控制模块通过串口/以太网口和无线通讯收发模块相连。
所述串口为RS232或者RS485。
进一步，所述无线智能传感器包括一个第一无线智能传感器和一个第二无线智能传感器，或者一个第一无线智能传感器和多个第二无线智能传感器，或者多个第一无线智能传感器和一个第二无线智能传感器，或者多个第一无线智能传感器和多个第二无线智能传感器，或者多个第二无线智能传感器，所述多个第二无线智能传感器之间互相无线连接。
进一步，所述第一无线智能传感器包括主控模块、探头模块、天线模块以及用于给主控模块和探头模块提供电源的电源模块，所述电源模块分别与主控模块和探头模块相连，所述主控模块和天线模块相连；所述主控模块包括微处理器和第一无线收发模块，所述微处理器分别与电源模块、第一无线收发模块和探头模块相连，所述第一无线收发模块和天线模块相连；所述探头模块包括一个探头或者至少两种具有不同功能的探头；所述至少两种具有不同功能的探头用于采集不同的物理信息并转化为相应的数字信号，所述微处理器用于采集探头模块内探头的数字信号并发送至第一无线收发模块，所述第一无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至第一无线收发模块；所述第一无线收发模块用于将接收到的外界无线信号转换成数字信号后再发送至微处理器。
进一步，所述第二无线智能传感器包括主控模块、探头模块、天线模块以及用于给主控模块和探头模块提供电源的电源模块，所述电源模块分别与主控模块和探头模块相连，所述主控模块和天线模块相连；所述主控模块包括微处理器和第二无线收发模块，所述微处理器分别与电源模块、第二无线收发模块和探头模块相连，所述第二无线收发模块和天线模块相连；所述探头模块包括一个探头或者至少两种具有不同功能的探头；所述至少两种具有不同功能的探头用于采集不同的物理信息并转化为相应的数字信号，所述微处理器用于采集探头模块内探头的数字信号并发送至第二无线收发模块，所述第二无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至天线模块无线发送出去，同时将无线信号转发至另一第二无线智能传感器；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至第二无线收发模块；所述第二无线收发模块用于将接收到的外界无线信号转换成数字信号后再发送至微处理器，同时将无线信号转发至另一第二无线智能传感器。
进一步，还包括参数配置模块，所述参数配置模块分别与电源模块和微处理器相连。
进一步，所述参数配置模块包括RS232、RS485、以太网口和TTL串口中至少一个或者多个。
进一步，还包括功率放大器和低噪声放大器，所述第一无线收发模块/第二无线收发模块分别与功率放大器和低噪声放大器相连，所述功率放大器和低噪声放大器均和天线模块相连；所述第一无线收发模块/第二无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至功率放大器，所述功率放大器用于将接收的无线信号放大后再发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至低噪声放大器，所述低噪声放大器用于将接收到的外界无线信号中的低频噪声过滤再进行放大后发送至第一无线收发模块/第二无线收发模块。
采用上述进一步方案的有益效果是由于增加了用于提高信号发送强度的功率放大器和提高接收信号灵敏度的低噪声放大器，在提高了可靠性的同时降低了功耗，大大增加了传输距离和稳定性，符合无线ZigBee协议,是一种具有自组网功能的高精度智能多集成传感器。
进一步，所述探头模块包括用于采集温度的土壤温度探头、用于采集亮度的照度探头、用于采集环境温度和湿度的温湿度探头、用于采集二氧化碳浓度的二氧化碳探头、用于采集土壤水分含量的土壤水分探头和用于采集大气压力的大气压力探头中的一个探头或者至少两个探头。
采用上述进一步方案的有益效果是采用一个或者多个具有不同功能的探头集成在一起可以扩大传感器的使用范围，同时采集一个或者多个物理量信息，集中上报，安装方便，减少硬件成本，为客户带来方便。
进一步，所述电源模块包括直流供电模块、电池供电模块和太阳能供电模块中的至少一个或者多个模块。
采用上述进一步方案的有益效果是采用直流、电池和太阳能三种供电方式，使传感器适用供电不方便的环境，或要求现场要求美观，不允许出现明线的场合。所述电池供电模块可以为锂电池。所述锂电池可以为3.6V/19Ah锂电池。所述太阳能供电模块可以为太阳能极板和蓄电池的组合体。所述太阳能极板和蓄电池的组合体可以为5V/3W的太阳能极板和蓄电池的组合体。
所述无线收发模块采用频率为2.4GHz、ZigBee协议的无线收发模块。
所述的频率为2.4GHz、ZigBee的协议可以采用ZigBee Pro协议。采用上述进一步方案的有益效果是由于无线收发模块采用频率为2.4GHz、ZigBee协议的无线收发模块，其频率不受民用频率干扰，降低了功耗，达到高可靠性，并且实现中转路由和自组网功能。
附图说明
图1为本实用新型无线自动传感系统实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型无线自动传感系统实施例二的结构示意图；
图3为本实用新型无线自动传感系统实施例三的结构示意图；
图4为本实用新型第一无线智能传感器的结构示意图；
图5为本实用新型第二无线智能传感器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
无线自动传感系统实施例一
如图1所示，在本实施例中，所述传感系统包括监测控制模块10、无线通讯收发模块30、两个第一无线智能传感器40、四个第二无线智能传感器50和执行模块60，所述无线通讯收发模块30和执行模块60之间电连接，所述监测控制模块10通过串口/以太网口20和无线通讯收发模块30之间电连接，所述无线通讯收发模块30分别与第一无线智能传感器40和第二无线智能传感器50之间无线连接。所述四个第二无线智能传感器50之间互相无线连接。
无线自动传感系统实施例二
如图2所示，和实施例一不同的是，在本实施例中，所述传感系统包括监测控制模块10、无线通讯收发模块30、四个第二无线智能传感器50和执行模块60。
无线自动传感系统实施例三
如图3所示，和实施例一不同的是，在本实施例中，所述传感系统包括监测控制模块10、无线通讯收发模块30、三个第二无线智能传感器40和执行模块60。
如图4所示，所述第一无线智能传感器包括主控模块504、探头模块511、参数配置模块503、天线模块505以及用于给主控模块504、参数配置模块503和探头模块511提供电源的电源模块501，所述电源模块501分别与主控模块504、参数配置模块503和探头模块511相连，所述主控模块504和天线模块505相连；所述主控模块504包括微处理器506、第一无线收发模块507、功率放大器509和低噪声放大器510，所述微处理器506分别与电源模块501、参数配置模块503、第一无线收发模块507和探头模块511相连，所述第一无线收发模块507分别与功率放大器509和低噪声放大器510相连，所述功率放大器509和低噪声放大器510均和天线模块505相连；所述探头模块511包括温湿度探头512、照度探头513、温度探头514、二氧化碳探头515、土壤水分探头516和大气压力探头517。所述微处理器506用于采集各探头数据，并进行数据的各项处理如标定、校准等。所述温湿度探头可以采用HC2-S，所述照度探头可以采用BF1710FVC，所述土壤温度探头可以采用DS1820，所述土壤水分探头可以采用TDC210I，所述大气压力探头可以采用MS5534，所述CO2探头可以采用C100。所述电源模块501包括直流供电模块502。所述第一无线收发模块507采用频率为2.4GHz、ZigBee协议的无线收发模块，用于接收发送至本传感器的数字信号并转换为无线信号，或者接收发送至本传感器的无线信号并转换为数字信号。所述第一无线智能传感器中的探头模块511还可以只包括一个探头。
如图5所示，和图4不同的是，所述第二无线智能传感器包括第二无线收发模块508，所述第二无线收发模块508采用频率为2.4GHz、ZigBee协议的无线收发模块，除了用于接收发送至本传感器的数字信号并转换为无线信号，或者接收发送至本传感器的无线信号并转换为数字信号，还用于将无线信号转发至其他的传感器，从而达到延长距离的效果。所述第二无线智能传感器中的探头模块511还可以只包括一个探头。
本实用新型无线自动传感系统中当某个无线智能传感器的发送距离达不到无线通讯收发模块时，此无线智能传感器可以通过其他的无线智能传感器中的无线收发模块转发传送数据给无线通讯收发模块，这样的设计使无线智能传感器带有中转功能，组成网状网络，保证超远距离传输，同时采集一个或者多个物理信息；无线通讯收发模块负责接收传感器发送来的信息，上传给监测控制模块，通过监测控制模块及时的反应当时监测环境，作出有效处理，达到自动化、智能化，无线通讯收发模块还具有逻辑控制部分，可以控制外围设备；监测控制模块可以显示当前接收的物理量的数据信息，可设置报警点，出现异常数据时及时报警，可查询历史数据并绘制图形曲线。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线自动传感系统，其特征在于，所述传感系统包括监测控制模块、无线通讯收发模块、无线智能传感器和执行模块，所述监测控制模块和无线通讯收发模块之间电连接，所述无线通讯收发模块和执行模块之间电连接，所述无线通讯收发模块和无线智能传感器之间无线连接；所述无线智能传感器用于采集物理信息并生成相应的无线信号发送至无线通讯收发模块，所述无线通讯收发模块用于将无线智能传感器发送的无线信号转换为数字信号再发送至监测控制模块，所述监测控制模块用于显示无线通讯收发模块发送的数字信号并根据显示的数字信号进行相应的外部操作，同时在外部操作时生成相应的数字信号并发送至无线通讯收发模块，所述无线通讯收发模块将监测控制模块发送的数字信号转换为控制信号再发送至执行模块，所述执行模块用于根据控制信号进行相应的执行操作；所述监测控制模块用于接收外部指令并生成相应的数字信号并发送至无线通讯收发模块，所述无线通讯收发模块用于将数字信号转换为无线信号再发送至无线智能传感器，所述无线智能传感器用于根据无线信号进行相应的物理信息采集。
2.根据权利要求1所述的无线自动传感系统，其特征在于，所述监测控制模块通过串口/以太网口和无线通讯收发模块相连。
3.根据权利要求1所述的无线自动传感系统，其特征在于，所述无线智能传感器包括一个第一无线智能传感器和一个第二无线智能传感器，或者一个第一无线智能传感器和多个第二无线智能传感器，或者多个第一无线智能传感器和一个第二无线智能传感器，或者多个第一无线智能传感器和多个第二无线智能传感器，或者多个第二无线智能传感器，所述多个第二无线智能传感器之间互相无线连接。
4.根据权利要求3所述的无线自动传感系统，其特征在于，所述第一无线智能传感器包括主控模块、探头模块、天线模块以及用于给主控模块和探头模块提供电源的电源模块，所述电源模块分别与主控模块和探头模块相连，所述主控模块和天线模块相连；所述主控模块包括微处理器和第一无线收发模块，所述微处理器分别与电源模块、第一无线收发模块和探头模块相连，所述第一无线收发模块和天线模块相连；所述探头模块包括一个探头或者至少两种具有不同功能的探头；所述至少两种具有不同功能的探头用于采集不同的物理信息并转化为相应的数字信号，所述微处理器用于采集探头模块内探头的数字信号并发送至第一无线收发模块，所述第一无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至第一无线收发模块；所述第一无线收发模块用于将接收到的外界无线信号转换成数字信号后再发送至微处理器。
5.根据权利要求3所述的无线自动传感系统，其特征在于，所述第二无线智能传感器包括主控模块、探头模块、天线模块以及用于给主控模块和探头模块提供电源的电源模块，所述电源模块分别与主控模块和探头模块相连，所述主控模块和天线模块相连；所述主控模块包括微处理器和第二无线收发模块，所述微处理器分别与电源模块、第二无线收发模块和探头模块相连，所述第二无线收发模块和天线模块相连；所述探头模块包括一个探头或者至少两种具有不同功能的探头；所述至少两种具有不同功能的探头用于采集不同的物理信息并转化为相应的数字信号，所述微处理器用于采集探头模块内探头的数字信号并发送至第二无线收发模块，所述第二无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至天线模块无线发送出去，同时将无线信号转发至另一第二无线智能传感器；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至第二无线收发模块；所述第二无线收发模块用于将接收到的外界无线信号转换成数字信号后再发送至微处理器，同时将无线信号转发至另一第二无线智能传感器。
6.根据权利要求4所述的无线自动传感系统，其特征在于，还包括参数配置模块，所述参数配置模块分别与电源模块和微处理器相连。
7.根据权利要求4或5或6所述的无线自动传感系统，其特征在于，所述参数配置模块包括RS232、RS485、以太网口和TTL串口中至少一个或者多个。
8.根据权利要求4或5或6所述的无线自动传感系统，其特征在于，还包括功率放大器和低噪声放大器，所述第一无线收发模块/第二无线收发模块分别与功率放大器和低噪声放大器相连，所述功率放大器和低噪声放大器均和天线模块相连；所述第一无线收发模块/第二无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至功率放大器，所述功率放大器用于将接收的无线信号放大后再发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至低噪声放大器，所述低噪声放大器用于将接收到的外界无线信号中的低频噪声过滤再进行放大后发送至第一无线收发模块/第二无线收发模块。
9.根据权利要求4或5或6所述的无线自动传感系统，其特征在于，所述探头模块包括用于采集温度的土壤温度探头、用于采集亮度的照度探头、用于采集环境温度和湿度的温湿度探头、用于采集二氧化碳浓度的二氧化碳探头、用于采集土壤水分含量的土壤水分探头和用于采集大气压力的大气压力探头中的一个探头或者至少两个探头。
10.根据权利要求4或5或6所述的无线自动传感系统，其特征在于，所述电源模块包括直流供电模块、电池供电模块和太阳能供电模块中的至少一个或者多个模块。
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| CN2011200151465U CN201919160U (zh) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | 一种无线自动传感系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN105241525A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-01-13 | 中国水利水电科学研究院 | 一种无线超声波水位仪 |
| CN106227140A (zh) * | 2016-08-06 | 2016-12-14 | 山东华旗新能源科技有限公司 | 智慧供水管理系统 |
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