CN202042044U - 通用远程无线监测模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种通用远程无线监测模块，由监测节点和汇聚节点组成多目标、多参数的无线采集和远程传输，其特征是：在所述监测节点中，各模拟传感器和数字传感器通过传感器通用接口单元S1连接到无线收发模块S2，再通过RS232串口外接GPRS模块进行远距离传输，所述无线监测模块是以太阳能充电电源S4为供电单元；所述无线收发模块S2是由内嵌8051微处理器和2.4GHz直接序列扩频射频收发器的CC2430芯片和天线组成。本实用新型实现了大范围、多目标、多参数、远距离、长时间的无线监测，满足工农业生产、环境监测、社区医疗等多领域的监测需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可以广泛应用在工农业生产、环境监测、社区医疗等领域中进行各种信息的采集，从而为后续处理和决策提供依据的通用远程无线监测模块。
背景技术
在工农业生产、环境监测、社区医疗等领域中，需要对野外和室内的各种信息进行实时采集，从而为后续处理和决策提供依据。由于监测目标位置分散、偏远，且监测信号多样化，因此各种有线、集中式监测系统不能满足要求，而大多数分布式监测系统是针对特定应用设置的，在通用性、性价比、远距离监测和长时间供电等方面有所欠缺。
实用新型内容
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种通用远程无线监测模块，针对不同类型传感器接口，提高系统的通用性；实现局部大范围、多目标监测和远距离传输的结合；在较大的局部区域内对分散的多个目标同时监测，并且进行远距离数据传送，以及解决长时间连续供电的问题。
本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：
本实用新型通用远程无线监测模块，由监测节点和汇聚节点组成多目标、多参数的无线采集和远程传输，其特点是：在所述监测节点中，各模拟传感器和数字传感器通过传感器通用接口单元S1连接到无线收发模块S2，再通过RS232串口外接GPRS模块进行远距离传输，所述无线监测模块是以太阳能充电电源S4为供电单元；所述无线收发模块S2是由内嵌8051微处理器和2.4GHz直接序列扩频射频收发器的CC2430芯片和天线组成。
本实用新型通用远程无线监测模块的结构特点也在于：
所述传感器通用接口单元S1用于配接各种模拟传感器和数字传感器，所述模拟传感器的输出信号通过由集成运放LMV321组成的放大、滤波单元连接到微处理器的A/D口，所述数字传感器的输出信号由多路开关通过跳线方式选择连接到微处理器的I/O口。
所述太阳能充电电源S4设置为：太阳能电池板通过充电管理芯片CN3082对充电电池进行充电，设置外接电阻和负温度系数热敏电阻调整充电电流，经过MAX1835升压电路和LM1117稳压电路输出3.3V直流电压。
设置多个相同的监测节点分布在一个局部区域内，组成树型拓扑结构的无线传感器网络，用于采集多个目标的多种信息并传送给所述汇聚节点。
所述监测节点设置为中继模式。
与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
本实用新型可以实现大范围、多目标、多参数、远距离、长时间的无线监测，满足工农业生产、环境监测、社区医疗等多领域监测需求。
附图说明
图1为本实用新型总体结构方框图；
图2为本实用新型传感器通用接口单元方框图；
图3为本实用新型无线收发模块方框图；
图4为本实用新型GPRS接口单元方框图；
图5为本实用新型太阳能充电电源方框图。
具体实施方式
参见图1、图3和图4，本实施例中通用远程无线监测模块是由监测节点和汇聚节点组成多目标、多参数的无线采集和远程传输，在监测节点中，各模拟传感器和数字传感器通过传感器通用接口单元S1连接到无线收发模块S2，再通过RS232串口外接GPRS模块进行远距离传输，无线监测模块是以太阳能充电电源S4为供电单元；无线收发模块S2是由内嵌8051微处理器和2.4GHz直接序列扩频射频收发器的CC2430芯片和天线组成。
本实施例中相应的结构设置也包括：
参见图2，传感器通用接口单元S1用于配接各种模拟传感器和数字传感器，模拟传感器的输出信号通过由集成运放LMV321组成的放大、滤波单元连接到微处理器的A/D口；LMV321是一种单电源供电、低电压、低功耗、满幅度输出的高性能运放，供电电压为2.7V到5V，其预处理电路中第一级为固定放大，第二级为可调放大，第三级为2阶低通滤波。数字式传感器接口分为1-wire总线、I2C总线和SPI总线式三种，数字传感器的输出信号由多路开关通过跳线方式选择连接到微处理器的I/O口。
参见图5，太阳能充电电源S4设置为：由3V 500mA太阳能电池板通过充电管理芯片CN3082对两节5号充电电池进行充电，设置外接电阻和负温度系数热敏电阻调整充电电流，经过MAX1835升压电路和LM1117稳压电路输出3.3V直流电压。采用太阳能充电方式解决野外长时间供电问题，以CN3082充电管理芯片提供充电管理，能够对电池进行合理的充电，而不至于电池过充或者由于不合理的充电电流而引起的电池寿命缩短。系统中CC2430、MAX3232都直接工作在3.3v电压，太阳能电池和两节充电电池分别通过低开启电压二极管1N60(防止电流逆流)连接至MAX1835输入端进行升压，MAX1835具有1.8v-3.3v宽输入电压，然后再进行稳压。
设置最多可以达到256个的多个相同的监测节点分布在一个局部区域内，组成树型拓扑结构的无线传感器网络，用于采集多个目标的多种信息并传送给汇聚节点，汇聚节点通过RS232串口外接GPRS模块，把采集的信息打包传送到远处的某个IP地址，各监测节点设置为中继模式，不仅自己采集数据，而且接收其它监测节点发送的数据，一同发送给下一个节点，这样就突破了100米的传输距离限制，扩大了无线传感器网络的监测范围。
具体实施中，采用基于ZigBee通信协议的CC2430为核心构建监测节点和汇聚节点，组成树形结构的无线传感器网络，监测局部区域内的多个分散目标。基于IEEE 802.15.4标准的无线网络通信技术ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络。CC2430芯片在单个芯片上整合了高性能的2.4GHz DSSS直接序列扩频射频收发器、内存、高性能8051内核、ADC、USART等，支持ZigBee协议栈。CC2430有21个可编程的I/O口引脚，方便与多种传感器、MCU、外围设备接口。芯片有节能低功耗的省电模式，可以延长监测节点电源的使用寿命。CC2430芯片只需少量外围部件配合就能实现信号的收发功能。由于CC2430的有效传输距离在100米左右，当局部区域范围较大时，树形网络结构的无线节点兼具采集和中继的功能，将自身采集的数据和其他节点传来的数据打包，传送到汇聚节点。为了实现远距离监测，汇聚节点需外接GPRS模块，实现数据远程传输。目前采用GPRS通信方式的移动数据通信网络已经覆盖了全国各地，网络运行稳定，是一种高效、低成本的无线分组数据业务，提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用，较好地解决了远程监测和网络服务等问题。汇聚节点与GPRS模块接口需要进行电平转换和驱动，本实施例采用RS232接口的GPRS数传终端，型号为BLD8131。
Claims (5)
1.一种通用远程无线监测模块，由监测节点和汇聚节点组成多目标、多参数的无线采集和远程传输，其特征是：在所述监测节点中，各模拟传感器和数字传感器通过传感器通用接口单元S1连接到无线收发模块S2，再通过RS232串口外接GPRS模块进行远距离传输，所述无线监测模块是以太阳能充电电源S4为供电单元；所述无线收发模块S2是由内嵌8051微处理器和2.4GHz直接序列扩频射频收发器的CC2430芯片和天线组成。
2.根据权利要求1所述的通用远程无线监测模块，其特征是所述传感器通用接口单元S1用于配接各种模拟传感器和数字传感器，所述模拟传感器的输出信号通过由集成运放LMV321组成的放大、滤波单元连接到微处理器的A/D口，所述数字传感器的输出信号由多路开关通过跳线方式选择连接到微处理器的I/O口。
3.根据权利要求1所述的通用远程无线监测模块，其特征是所述太阳能充电电源S4设置为：太阳能电池板通过充电管理芯片CN3082对充电电池进行充电，设置外接电阻和负温度系数热敏电阻调整充电电流，经过MAX1835升压电路和LM1117稳压电路输出3.3V直流电压。
4.根据权利要求1所述的通用远程无线监测模块，其特征是设置多个相同的监测节点分布在一个局部区域内，组成树型拓扑结构的无线传感器网络，用于采集多个目标的多种信息并传送给所述汇聚节点。
5.根据权利要求1所述的通用远程无线监测模块，其特征是所述监测节点设置为中继模式。
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|---|---|---|---|---|
| CN102905281A (zh) * | 2012-11-01 | 2013-01-30 | 江苏科技大学 | 一种wsn复合传感装置及工作方法 |
| CN105258628A (zh) * | 2015-09-18 | 2016-01-20 | 武汉大学 | 核电站安全壳穹顶裂缝无线自动监测方法及装置 |
| CN112837523A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-05-25 | 西安亚能电气有限责任公司 | 用于变电站检测系统的中继传输模块 |
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| CN102905281B (zh) * | 2012-11-01 | 2015-06-17 | 江苏科技大学 | 一种wsn复合传感装置及工作方法 |
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| CN105258628B (zh) * | 2015-09-18 | 2017-12-12 | 武汉大学 | 核电站安全壳穹顶裂缝无线自动监测方法及装置 |
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