CN207968970U - 无线传感器节点中的故障管理装置 - Google Patents

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邵俊
朱锦新
董琴
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Abstract

一种无线传感器节点中的故障管理装置，包括Zigbee传感器单元，Zigbee收发模块以及控制器；其中，Zigbee收发模块和传感器单元的数据端连接控制器，控制器连接Zigbee收发模块；另设有与控制器连接的GPRS收发模块、与控制器连接的故障检测模块和状态切换模块，Zigbee收发模块的信号检测端口与故障检测模块连接；控制器连接控制端连接的状态切换模块再接到传感器单元的控制端。能在Zigbee通信模块故障时切换至备用通信模块以上报故障信息，同时停止采集数据，从而实现故障信息的及时上报，同时具有更低的能耗。

Description

无线传感器节点中的故障管理装置
技术领域
本实用新型涉及无线传感器节点，尤其涉及无线传感器节点中的故障管理装置。
背景技术
现有技术的无线传感器网络中，无线传感器节点一般采用GPRS模块和管理中心进行通信，将采集数据发送给管理中心进行分析和处理。由于GPRS通信需要与基站建立通信连接，涉及的网络结构较为复杂，因此建立通信连接以及维持通信所需的耗电量较高。而在野外的无线传感器节点通常以电池方式供电，电池电量有限，省电是保证传感器节点长期有效工作的重要因素。
为解决上述问题，现有技术中提出一种以Zigbee方式(MESH)组网代替GPRS上报采集数据的无线传感器网络。Zigbee技术是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，其特点是低复杂度，低功耗，是用于远程控制领域，可以嵌入各种设备。虽然Zigbee无线传感器节点具有省电的优点，但是当Zigbee通信模块出现故障时，则无法及时将故障信息经Zigbee通信网络上报给管理中心，而现有技术只关注传感器本身以及采集数据是否出现异常，并不关注通信模块是否正常。并且，当Zigbee通信模块故障时，传感器节点仍在采集数据，此时采集的数据无法经Zigbee通信网络上报给管理中心，由于许多采集数据要求是实时的，因此无法实时上报的采集数据是无意义的。并且无线传感器节点往往分布在较广的地理范围内，维修人员从发现故障到完成对Zigbee通信模块的维修需要比较长的时间，在这段时间内，毫无意义的数据采集已经耗费了大量电能。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型目的在于提供一种无线传感器节点中的故障管理装置，本实用新型的另一目的在于提供一种无线传感器网络，包括多个所述的无线传感器节点，还包括Zigbee-GPRS网关和管理中心，各个无线传感器节点之间以Zigbee方式实现组网。
本实用新型技术方案是：一种无线传感器节点中的故障管理装置，包括Zigbee传感器单元，Zigbee收发模块以及控制器；其中，Zigbee收发模块和传感器单元的数据端连接控制器，控制器连接Zigbee收发模块；另设有与控制器连接的GPRS收发模块、与控制器连接的故障检测模块和状态切换模块，Zigbee收发模块的信号检测端口与故障检测模块连接；控制器连接控制端连接的状态切换模块再接到传感器单元的控制端。
基于如下装置：包括传感器单元，Zigbee收发模块以及控制器，其中，传感器单元采集传感器数据，将采集到的数据发送给控制器，控制器将采集数据发送给Zigbee收发模块，Zigbee收发模块通过Zigbee无线通信的方式发送采集数据，另设有GPRS收发模块、故障检测模块、状态切换模块，故障检测模块定期检测Zigbee收发模块是否正常工作，如果检测到Zigbee收发模块正常工作，则故障检测模块继续定期检测，并向控制器发送状态正常反馈信号，如果检测到Zigbee收发模块出现故障，则故障检测模块向控制器发送故障信号，控制器收到故障信号后，向GPRS收发模块发送激活信号，同时向状态切换模块发送停止工作命令，GPRS收发模块收到激活信号后，接入GPRS网络，向管理中心发送故障信息，状态切换模块在收到停止工作命令后，使传感器单元停止工作。
进一步的，控制器在接收到状态正常反馈信号时，向状态切换模块发送工作命令。
进一步的，状态切换模块是设在传感器单元的供电电路上的开关，当收到工作命令时，开关导通，使电源向传感器单元供电，当收到停止工作命令时，开关断开，使电源停止向传感器单元供电。
进一步的，无线传感器节点包括报警指示灯，当故障检测模块检测到Zigbee收发模块出现故障时，报警指示灯闪烁。
设有包括多个无线传感器节点无线传感器网络，还设有Zigbee-GPRS网关和管理中心，各个无线传感器节点之间以Zigbee方式组网连接，然后通过Zigbee无线通信的方式无线发送至Zigbee-GPRS网关，所述Zigbee-GPRS网关接入GPRS网络。各个无线传感器节点之间以Zigbee方式实现组网，无线传感器节点采集传感器数据，然后通过Zigbee无线通信的方式将采集数据无线发送至Zigbee-GPRS网关，所述Zigbee-GPRS网关执行数据转换，将Zigbee数据转换为适合GPRS方式发送的数据，并接入GPRS网络，将采集数据发送给管理中心。
进一步的，多个无线传感器节点的组网方式是星型、链型或混合型网络结构。
进一步的，管理中心设置有GPRS服务器和用户界面，在用户界面上显示故障信息。
本实用新型的还提供一种无线传感器节点的工作方法，包括以下步骤：
a.故障检测模块定期检测Zigbee收发模块是否正常工作，如果检测到Zigbee收发模块正常工作，则进行步骤b，否则进行步骤c；
b.故障检测模块继续定期检测，并向控制器发送状态正常反馈信号，控制器向状态切换模块发送工作命令，使传感器单元采集数据；
c.故障检测模块向控制器发送故障信号，控制器收到故障信号后，向GPRS收发模块发送激活信号，同时向状态切换模块发送停止工作命令；
d.GPRS收发模块收到激活信号后，接入GPRS网络，向管理中心发送故障信息；
e.状态切换模块在收到停止工作命令后，使传感器单元停止工作，等待维修；
f.当完成维修后，重新启动，返回步骤a。
进一步的，步骤b中，完成采集后，将采集到的数据发送给控制器，控制器将采集数据发送给Zigbee收发模块，Zigbee收发模块通过Zigbee无线通信的方式发送采集数据。
有益效果：基于本申请的方案，能在Zigbee通信模块故障时切换至备用通信模块以上报故障信息，同时停止采集数据，从而实现故障信息的及时上报，同时具有更低的能耗。以上通过先检测Zigbee收发模块是否正常工作，在Zigbee收发模块正常工作的情况下再促使传感器单元采集数据的方式，可以在Zigbee收发模块不正常时使得感器单元停止工作，降低了功耗；同时这样的先后顺序可以使得采集上报的数据更具实时性。
附图说明
图1为本实用新型的无线传感器网络的示意图。
图2为本实用新型的无线传感器节点的结构的示意图。
图3为本实用新型的无线传感器节点的工作流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型的无线传感器网络包括多个无线传感器节点，Zigbee-GPRS网关、管理中心。各个无线传感器节点之间以Zigbee方式实现组网，组网方式可以是星型、链型或混合型网络结构。无线传感器节点采集传感器数据，然后通过Zigbee无线通信的方式将采集数据无线发送至Zigbee-GPRS网关。所述Zigbee-GPRS网关执行数据转换，将Zigbee数据转换为适合GPRS方式发送的数据，并接入GPRS网络，将采集数据远距离无线发送给管理中心。管理中心设置有GPRS服务器和用户界面(未显示)。
图2显示了无线传感器节点的具体结构。无线传感器节点10包括传感器单元，Zigbee收发模块，GPRS收发模块，故障检测模块，状态切换模块以及控制器。传感器单元采集传感器数据，将采集到的数据发送给控制器的缓存(未显示)，控制器将缓存中的采集数据发送给Zigbee收发模块，Zigbee收发模块通过Zigbee无线通信的方式将采集数据发送至Zigbee-GPRS网关。
故障检测模块定期检测Zigbee收发模块是否正常工作。如果检测到Zigbee收发模块正常工作，则故障检测模块继续定期检测，不能正常工作是指不能正常的接收或发送数据，定期是指1分钟；并向控制器发送状态正常反馈信号，控制器向状态切换模块发送工作命令，使传感器单元采集数据。如果检测到Zigbee收发模块出现故障，则故障检测模块向控制器发送故障信号。控制器收到故障信号后，向GPRS收发模块发送激活信号，同时向状态切换模块发送停止工作命令。
GPRS收发模块收到激活信号后，接入GPRS网络，向管理中心发送故障信息，并在管理中心的用户界面上显示故障信息。故障信息可以包括故障时间，出现故障的无线传感器节点的ID或地理位置等。维修人员在看到故障信息后，可以尽快到现场进行维修。
作为优选，无线传感器节点还可以包括报警指示灯(未显示)。当故障检测模块检测到Zigbee收发模块出现故障时，报警指示灯闪烁。这样，维修人员就可以很容易地发现故障设备。
状态切换模块在收到停止工作命令后，使传感器单元停止工作。具体来说，状态切换模块可以是设在传感器单元的供电电路上的开关，当收到工作命令时，开关导通，使电源向传感器单元供电。当收到停止工作命令时，开关断开，使电源停止向传感器单元供电。
图3显示了无线传感器节点的工作流程。
首先，故障检测模块定期检测Zigbee收发模块是否正常工作。
如果检测到Zigbee收发模块正常工作，则故障检测模块继续定期检测，并向控制器发送状态正常反馈信号，控制器向状态切换模块发送工作命令，使传感器单元采集数据。完成采集后，将采集到的数据发送给控制器，控制器将采集数据发送给Zigbee收发模块，Zigbee收发模块通过Zigbee无线通信的方式将采集数据发送至Zigbee-GPRS网关。
如果检测到Zigbee收发模块出现故障，则故障检测模块向控制器发送故障信号。控制器收到故障信号后，向GPRS收发模块发送激活信号，同时向状态切换模块发送停止工作命令。
GPRS收发模块收到激活信号后，接入GPRS网络，向管理中心发送故障信息，并在管理中心的用户界面上显示故障信息。
状态切换模块在收到停止工作命令后，使传感器单元停止工作，等待维修。
当维修人员完成维修后，重新启动，返回初始步骤。
以上通过先检测Zigbee收发模块是否正常工作，在Zigbee收发模块正常工作的情况下再促使传感器单元采集数据的方式，可以在Zigbee收发模块不正常时使得感器单元停止工作，降低了功耗；同时这样的先后顺序可以使得采集上报的数据更具实时性。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但是应该注意，在不脱离如通过所附权利要求定义的所描述方面和/或实施例的范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (4)

1.一种无线传感器节点中的故障管理装置，其特征是，包括Zigbee传感器单元，Zigbee收发模块以及控制器；其中，Zigbee收发模块和传感器单元的数据端连接控制器，控制器连接Zigbee收发模块；另设有与控制器连接的GPRS收发模块、与控制器连接的故障检测模块和状态切换模块，Zigbee收发模块的信号检测端口与故障检测模块连接；控制器连接控制端连接的状态切换模块再接到传感器单元的控制端。
2.根据权利要求1所述的无线传感器节点中的故障管理装置，其特征是状态切换模块是设在传感器单元的供电电路上的开关。
3.根据权利要求1所述的无线传感器节点中的故障管理装置，其特征是无线传感器节点包括报警指示灯。
4.根据权利要求1所述的一种无线传感器节点中的故障管理装置，其特征是设有包括多个无线传感器节点无线传感器网络，还设有Zigbee-GPRS网关和管理中心，各个无线传感器节点之间以Zigbee方式组网连接，然后通过Zigbee无线通信的方式无线发送至Zigbee-GPRS网关，所述Zigbee-GPRS网关接入GPRS网络。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113128710A (zh) * 2021-04-01 2021-07-16 青岛海尔科技有限公司 应急灯的故障检测方法和装置、存储介质及电子装置

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