CN205719056U - 一种基于超短波信号传输的多参数检测和定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于超短信号传输的多参数检测和定位装置，包括参数和位置显示单元，还包括与所述参数和位置显示单元分别连接的温度传感与第一定位单元、湿度传感与第二定位单元、烟雾传感与第三定位单元、网络协调器单元。利用超短波Zigbee信号传输，实现温度、湿度、烟雾值等多参数检测和无线定位的装置，该系统具有功耗较小，技术复杂度低，成本较低等特点，通过集成化设计，该装置实现了基于超短信号传输的多参数检测和定位的一体化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测定位装置，具体涉及一种基于超短信号传输的多参数检测和定位装置。
背景技术
近年来，随着用户需求的增加，无线定位技术受到越来越多的关注，推动了对无线定位技术的研究及测距技术的发展。如何尽可能地利用现存网络资源，低成本地实现对用户的精确定位一直是研究的焦点。目前，无线定位技术有多种，因为无线定位的区域范围和使用的场所各有不同，因此无线定位的方式的差别也很大。
现有的检测装置或者定位装置，大多都只能单独作为检测装置或定位装置，不能将其一体化设置，结构复杂，成本高，功耗大。
随着科学技术的发展，因超短波信号传输具有很好的稳定性、可靠性、通信速率以及通信质量，使超短波信号传输有很多新的发展趋势。
发明内容
发明目的：为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于超短信号传输的多参数检测和定位装置，通过集成化设计，该装置实现了基于超短信号传输的多参数检测和定位的一体化。
技术方案：一种基于超短信号传输的多参数检测和定位装置，包括参数和位置显示单元，还包括与所述参数和位置显示单元分别连接的温度传感与第一定位单元、湿度传感与第二定位单元、烟雾传感与第三定位单元、网络协调器单元；
所述参数和位置显示装置具有两种模式：检测模式和定位模式；
处于检测模式时，所述温度传感与第一定位单元负责温度采集，所述湿度传感与第二定位单元负责湿度检测，所述烟雾传感与第三定位单元负责烟雾检测，所述参数和位置显示单元接收各单元采集的温度、湿度和烟雾检测值，发送给所述参数和位置显示单元进行处理并显示在电路中；
处于定位模式时，所述温度传感与第一定位单元、所述湿度传感与第二定位单元、所述烟雾传感与第三定位单元分别将检测值发送给所述参数和位置显示单元，用于检测接收到的射频信号的大小，然后将检测值发送至所述网络协调器单元，计算传播损耗，再将传播损耗转换为距离信息，利用三边测量方法确定该装置的位置信息，最后再将位置信息反馈到所述参数和位置显示单元。
进一步的，所述温度传感与第一定位单元由温度传感器、第一CPU芯片和第一Zigbee芯片组成，所述温度传感器依次连接第一CPU芯片和第一Zigbee芯片；
所述湿度传感与第二定位单元由湿度传感器、第一A/D转换器、第二CPU芯片、第二Zigbee芯片组成，所述湿度传感器依次连接第一A/D转换器、第二CPU芯片和第二Zigbee芯片；
所述烟雾传感与第三定位单元由烟雾检测传感器、信号放大电路、第二A/D转换器、第三CPU芯片和第三Zigbee芯片组成，所述烟雾检测传感器依次连接信号放大电路、第二A/D转换器、第三CPU芯片和第三Zigbee芯片；
所述网络协调器单元由第四Zigbee芯片和第四CPU芯片组成，所述第四Zigbee芯片连接第四CPU芯片；
所述参数和位置显示单元包括第五CPU芯片，还包括与所述第五CPU芯片分别连接的显示电路、报警电路、第五Zigbee芯片。
有益效果：本实用新型提供了一种基于超短信号传输的多参数检测和定位装置，利用超短波Zigbee信号传输，实现温度、湿度、烟雾值等多参数检测和无线定位的装置，该系统具有功耗较小，技术复杂度低，成本较低等特点。
附图说明
图1为本实用新型的多参数检测和定位装置的结构示意图；
图2为本实用新型的温度传感与第一定位单元的结构示意图；
图3为本实用新型的湿度传感与第二定位单元的结构示意图；
图4为本实用新型的烟雾传感与第三定位单元的结构示意图；
图5为本实用新型的网络协调器单元的结构示意图；
图6为本实用新型的参数和位置显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，一种基于超短信号传输的多参数检测和定位装置，包括参数和位置显示单元5，还包括与参数和位置显示单元5分别连接的温度传感与第一定位单元1、湿度传感与第二定位单元2、烟雾传感与第三定位单元3、网络协调器单元4。
参数和位置显示装置具有两种模式：检测模式和定位模式；
处于检测模式时，温度传感与第一定位单元1负责温度采集，湿度传感与第二定位单元2负责湿度检测，烟雾传感与第三定位单元3负责烟雾检测，参数和位置显示单元5接收各单元采集的温度、湿度和烟雾检测值，发送给参数和位置显示单元5进行处理并显示在电路中；
处于定位模式时，温度传感与第一定位单元1、湿度传感与第二定位单元2、烟雾传感与第三定位单元3分别将检测值发送给参数和位置显示单元5，用于检测接收到的射频信号的大小，然后将检测值发送至网络协调器单元4，计算传播损耗，再将传播损耗转换为距离信息，利用三边测量方法确定该装置的位置信息，最后再将位置信息反馈到参数和位置显示单元5。
温度传感与第一定位单元1由温度传感器101、第一CPU芯片102和第一Zigbee芯片103组成，温度传感器101依次连接第一CPU芯片102和第一Zigbee芯片103；
如图2所示，在温度传感与第一定位单元1中，温度传感器101采用温度传感器DS18B20、第一Zigbee芯片采用芯片CC2530，第一CPU芯片采用芯片Atmega16。其中，温度传感器DS18B20测量温度范围为-10℃-+85℃,精度为0.5℃。在参数检测模式下，由第一CPU芯片Atmega16每隔2s左右查询一次，读取其数据线获得温度值，送给第一Zigbee芯片CC2530发射出去。在定位模式下，由第一Zigbee芯片CC2530接收组网控制命令，并发射定位测量信号。
湿度传感与第二定位单元2由湿度传感器201、第一A/D转换器202、第二CPU芯片203、第二Zigbee芯片204组成，湿度传感器201依次连接第一A/D转换器202、第二CPU芯片203和第二Zigbee芯片204；
如图3所示，在湿度传感与第二定位单元2中，湿度传感器201采用湿度传感器HIH3610，第一A/D转换器采用ADC0809，第二CPU芯片203采用芯片Atmega16，第二Zigbee芯片204采用芯片CC2530。在参数检测模式下，湿度传感器201将检测点的湿度数据检测出来，然后 将得到的模拟信号送至第一A/D转换器ADC0809进行转换，再将转换后的数字信号送给CPU，再由CPU将该值送给第二Zigbee芯片CC2530发射出去。在定位模式下，由第二Zigbee芯片CC2530接收组网控制命令，并发射定位测量信号。
烟雾传感与第三定位单元3由烟雾检测传感器301、信号放大电路302、第二A/D转换器303、第三CPU芯片304和第三Zigbee芯片305组成，烟雾检测传感器301依次连接信号放大电路302、第二A/D转换器303、第三CPU芯片304和第三Zigbee芯片305；
如图4所示，在烟雾传感与第三定位单元3中，烟雾检测传感器301采用烟雾检测传感器MQ2，在参数检测模式下，烟雾检测传感器301获得烟雾检测值后，送给信号放大电路302进行放大，并将放大值进行A/D转换后得到数字信号送给第三CPU芯片，再由CPU将该值送给第三Zigbee芯片CC2530发射出去。在定位模式下，由第三Zigbee芯片CC2530接收组网控制命令，并发射定位测量信号。
网络协调器单元4由第四Zigbee芯片401和第四CPU芯片402组成，第四Zigbee芯片401连接第四CPU芯片402；
如图5所示，网络协调器装置负责与参数和位置显示装置5进行通信，对各装置进行配置，组成Zigbee通信网络，该装置由第四Zigbee芯片CC2530、第四CPU芯片ARM 7 LPC2388组成。
参数和位置显示单元5包括第五CPU芯片501，还包括与第五CPU芯片501分别连接的显示电路502、报警电路503、第五Zigbee芯片504；
如图6所示，在参数检测模式下，第五Zigbee芯片504将接收到的温度、湿度、烟雾检测值送给第五CPU芯片501，并且显示在显示电路502中。若烟雾值超出警戒值，则会控制报警电路503，发出报警声。在定位模式下，参数和位置显示单元5中的第五Zigbee芯片504在接收端测量接收功率，检测各定位点送来的射频信号的大小，并将该值通过第五Zigbee芯片504发送给网络协调器单元4，由网络协调器单元4计算传播损耗，根据信号传播模型将传播损耗转换为距离信息，在得到与第一、第二、第三定位装置的距离后，利用三边定位测量方法确定参数和位置显示装置的位置，并通过第五Zigbee芯片504送给参数和位置显示单元5显示该装置的位置信息。
本实用新型的各单元之间均采用Zigbee芯片(CC2530芯片)实现多个参数的超短波信号传输，分别使用了DS18B20温度传感器、HIH3610湿度传感器和烟雾传感器MQ2，精度较高， 稳定性较好。另外系统采用基于接收信号强度的测量方法，在已知第一、第二、第三定位点发射功率的情况下，在接收端测量接收功率，计算传播损耗，根据信号传播模型将传播损耗转换为距离信息，然后分别利用三边测量估计方法，可以估计出目标位置的信息。该方法具有估算精度较高，计算简单等特点。通过集成化设计，系统实现了多参数检测和定位的一体化。
Claims (2)
1.一种基于超短信号传输的多参数检测和定位装置，其特征在于：包括参数和位置显示单元(5)，还包括与所述参数和位置显示单元(5)分别连接的温度传感与第一定位单元(1)、湿度传感与第二定位单元(2)、烟雾传感与第三定位单元(3)、网络协调器单元(4)；
所述参数和位置显示装置具有两种模式：检测模式和定位模式；
处于检测模式时，所述温度传感与第一定位单元(1)负责温度采集，所述湿度传感与第二定位单元(2)负责湿度检测，所述烟雾传感与第三定位单元(3)负责烟雾检测，所述参数和位置显示单元(5)接收各单元采集的温度、湿度和烟雾检测值，发送给所述参数和位置显示单元(5)进行处理并显示在电路中；
处于定位模式时，所述温度传感与第一定位单元(1)、所述湿度传感与第二定位单元(2)、所述烟雾传感与第三定位单元(3)分别将检测值发送给所述参数和位置显示单元(5)，检测接收的射频信号，然后将检测值发送至所述网络协调器单元(4)，计算传播损耗，再将传播损耗转换为距离信息，利用三边测量方法确定该装置的位置信息，最后再将位置信息反馈到所述参数和位置显示单元(5)。
2.根据权利要求1所述的一种基于超短信号传输的多参数检测和定位装置，其特征在于：所述温度传感与第一定位单元(1)由温度传感器(101)、第一CPU芯片(102)和第一Zigbee芯片(103)组成，所述温度传感器(101)依次连接第一CPU芯片(102)和第一Zigbee芯片(103)；
所述湿度传感与第二定位单元(2)由湿度传感器(201)、第一A/D转换器(202)、第二CPU芯片(203)、第二Zigbee芯片(204)组成，所述湿度传感器(201)依次连接第一A/D转换器(202)、第二CPU芯片(203)和第二Zigbee芯片(204)；
所述烟雾传感与第三定位单元(3)由烟雾检测传感器(301)、信号放大电路(302)、第二A/D转换器(303)、第三CPU芯片(304)和第三Zigbee芯片(305)组成，所述烟雾检测传感器(301)依次连接信号放大电路(302)、第二A/D转换器(303)、第三CPU芯片(304)和第三Zigbee芯片(305)；
所述网络协调器单元(4)由第四Zigbee芯片(401)和第四CPU芯片(402)组成，所述第四Zigbee芯片(401)连接第四CPU芯片(402)；
所述参数和位置显示单元(5)包括第五CPU芯片(501)，还包括与所述第五CPU芯片(501)分别连接的显示电路(502)、报警电路(503)、第五Zigbee芯片(504)。
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