[发明专利]一种基于无线传感器网络的湿度计节点及湿度检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络的湿度计节点，属于气象无线检测技术领域。

背景技术

无线传感器网络技术开始进入应用阶段，目前气象部门仍采用有线数据采集，一般是采用模拟式气象传感器，经过数据采集器采集并处理湿度信号，也有采用RS232等接口输出的数字式传感（变送）器送入数据采集器。这些系统都是采用有线方式，存在连接复杂，维护维修困难，经常出现接触不良等问题。

湿度是常见的的物理量，目前常用的有电压输出式、电容输出式、数字输出式湿度传感器。但由于湿度参数测量的特殊性，其准确度和稳定度相对较低，很难取得高精度检测。因此，仅有少数的湿度计可以满足气象观测的要求，国际上多数选用了维萨拉公司的湿度传感器来进行气象观测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术中的缺陷，提供一种基于无线传感器网络的湿度计节点。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案。

一种基于无线传感器网络的湿度计节点，包括电压式湿度传感调理电路、电容式湿度传感调理电路、数字式湿度传感电路、无线处理器、液晶显示模块、USB转串口电路以及键盘；其中电压式湿度传感调理电路、电容式湿度传感调理电路、数字式湿度传感电路分别与无线处理器连接，无线处理器分别与液晶显示模块、USB转串口电路、键盘连接。

优选的，本发明的基于无线传感器网络的湿度计节点，电压式湿度传感调理电路包括电压输出式湿度传感器、A/D转换模块，其中电压输出式湿度传感器感应相对湿度信号，经A/D转换模块进行模数转换后发送无线处理器。

优选的，本发明的基于无线传感器网络的湿度计节点，电容式湿度传感调理电路包括电容输出式湿度传感器、电容频率转换电路、分频电路，其中电容输出式湿度传感器感应相对湿度信号，经电容频率变换电路转换成频率信号，经过分频电路降低频率后发送无线处理器。

优选的，本发明的基于无线传感器网络的湿度计节点，数字式湿度传感电路采用AM2303湿度传感器。

优选的，本发明的基于无线传感器网络的湿度计节点，无线处理器采用TI公司的CC2530。

优选的，本发明的基于无线传感器网络的湿度计节点，液晶显示模块采用具有串口连接的12864系列的液晶模块。

本发明还提供一种基于无线传感器网络的湿度检测方法，其湿度检测结果采用三种不同类型的传感器经过数据融合处理取得，包括如下步骤：

步骤A：通过无线处理器分别采集三种湿度传感器的输出信号，并在标准湿度发生器中分别进行标定，所述三种湿度传感器为电压输出式、电容输出式、数字式湿度传感器；

步骤B：将经过标定的三个湿度传感器分别进行测试及性能评定，分别取得各湿度传感器的扩展不确定度                                               ，i=1,2,3，其中包含因子k=3，以取得99.7%的置信概率；

步骤C：正式测量时，分别取得三个湿度传感器的检测值,,，并求得其中值；

C-1，如各湿度传感器的检测值与中值之差的绝对值均小于步骤B中的最大值，则进入步骤C-3；

C-2，如某湿度传感器的检测值与中值之差的绝对值大于或等于步骤B中的最大值，则该湿度传感器的本次检测值为无效数据，丢弃该数据，最后取得有效湿度传感器数目n，1≤n≤3；

C-3，按下式求取各有效湿度传感器的权重：

；

C-4，按下式综合各有效湿度传感器的检测值，并确定最终的湿度检测结果：

。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明的基于无线传感器网络的湿度计节点，利用ZigBee技术的无线传感器网络与其他气象要素进行组网。由于采用无线传感器网络，无需通信连线，具有可根据实际要求增减节点、组网方便，提高了实用性。通过三种不同类型的湿度传感器的数据融合，综合不同类型传感器的优点，提高了检测精度。

附图说明

图1是本发明的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的一种基于无线传感器网络的湿度计节点，包括电压式传感调理电路1、电容式传感调理电路2、数字式传感电路3、无线处理器、液晶显示模块、USB转串口电路7以及键盘6，其中电压式传感调理电路1、电容式传感调理电路2、数字式传感电路3、液晶显示模块、USB转串口电路、键盘分别与无线处理器连接。