[实用新型]多参数多功能低功耗自动环境监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及现代化工业、农业、建筑工地和公用场所的环境参数监测技术领域，尤其涉及基于Zigbee无线传感器网络中终端(End Device)设备多种供电方式全天候的一种多参数多功能低功耗自动环境监测装置。

背景技术

环境参数监测技术是一种通过更快捷的方式在更大的区域内得到有效的集中搜集和处理监测的信息的技术。环境参数监测技术可以发现故障报警随时解决，能对安全隐患进行记录和综合分析，最终寻求解决途径。近年来，以色列、荷兰等国在自动环境监测上的研究和生产方面已经达到了很高的水平。我国的自动环境监测设备水平相对落后，主要市场被国外设备占据。

现有的自动环境监测设备存在的问题是：

1、同一终端可采集环境参数较少，若需多参数采集，则需多个终端，成本高，不能满足现代化多参数的监测需求；

2、供电方式单一，大部分为固定市电供电，不适用于多种场合全天候监测；

3、功耗较大，加剧电源的消耗等；

4、严重制约了无线传感器网络自动环境监测系统的推广应用。

经综合分析所检文献，未见设计具有如下特点的一种多参数多功能低功耗自动环境监测装置的报道：

1、以太阳能、市电、蓄电池构成FILO(First Input，Last Output)三级智能电源系统；

2、实现传感器阵列中多种传感器的TDM(Time Division Multiplexed)节能供电方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的无线传感器网络中多环境参数自动采集终端设备供电方式固定和传感器阵列功耗大的问题，并且缺少适量的监测现场实时形态图像信息现状，而提供一种多参数多功能低功耗自动环境监测装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

针对多种供电方式的全天候多参数自动环境监测的需要，首先，本装置配置多种传感器构成传感器阵列，对环境参数进行综合采集，并研究设计传感器阵列TDM节能供电方案，降低设备功耗；其次，研究设计智能电源模块，提供多种能源接入方式；第三，精简数据采集设备配置，用现有的技术实现无线收发功能，与上位机通信，并处理数据。因此，本装置不提供数据储存和显示功能。

具体地说，本实用新型包括封装盒，安装于封装盒外的传感器阵列，安装于封装盒内的微控制器平台、无线传输模块和智能电源模块；

传感器阵列、微控制器平台和无线传输模块依次连接，实现采样数据的传输；

智能电源模块分别与微控制器平台、无线传输模块和智能电源模块连接，实现供电。

其工作原理是：

利用现有的温度、湿度、气体浓度、光照强度、酸碱度和形态图像等多种传感器组成传感器整列，采集环境参数数据至微控制器平台；微控制器平台处理环境参数数据，以串口数据包形式传递至无线传输模块；无线传输模块以基于Zigbee协议的方式通过无线信号把传感器阵列采集的环境参数包传递至远程设备；微控制器平台对传感器阵列运用采样时间可调的TDM节能供电方案，确保传感器阵列正常工作和本实用新型的较低功率。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

①提供一种智能电源。采用太阳能、市电和蓄电池构成三级FILO队列智能电源，可以为系统提供适用于多种应用场合的全天候供电方案，最大程度降低本实用新型掉电的概率；有效解决了环境监测设备供电方式单一的问题。

②提供一种多种传感器的TDM节能供电方案。解决了环境监测设备功耗大和非采样时段的传感器能耗问题。TDM节能供电方案是根据传感器的功能特性和功耗大小，对传感器进行组合，把采样周期内的功率控制在平稳的状态，降低了对电源的要求，并且采样周期内只给正在等待采样的传感器供电，其余传感器处于掉电状态，有效的降低电源的开销，有利于延长本装置的工作时间。

③提供一种较低监测现场形态图像数量要求情况下的低成本无线传输方案，可为用户提供监测现场实时图像信息，符合现代化监测的要求。

④适用于现代化多参数环境全天候自动监测的需求，具有较大推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图(简图)；

图2是本实用新型的结构框图(详图)；

图3是微控制器平台的串口选通原理图；

图4是传感器阵列TDM的节能供电方案示意图；

图5是传感器阵列TDM的节能供电方案实现原理图；

图6.1是太阳能、市电和蓄电池FILO三级供电队列示意图之一；

图6.2是太阳能、市电和蓄电池FILO三级供电队列示意图之二；