[发明专利]一种低功耗埋入式无线传感器网络节点装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感网络技术，具体为一种低功耗埋入式无线传感器网络节点装置。

背景技术

随着我国国民经济的飞速发展，人民生活水平得到不断的提高，各领域对无线传感器的需求日益剧增，无线传感网络也因此得到前所未有的发展。综合考虑传输速率、通信距离和功耗等因素，目前应用比较广泛且成熟的近距离无线传感网络有蓝牙、ZigBee、无线局域网802.11（Wi-Fi）和红外线数据传输网络等。 

尽管当前无线传感器网络发展迅速，但现有的大部分都局限于对常规地面空间的监测部署。而随着公民对生命财产安全的重视度愈来愈强烈，涉及桥梁、隧道、大型水库水坝、高速公路等与居民生活紧密相关的大型重点工程的结构体内部监测、远程故障诊断、事故预警等变得越来越重要，与之相应的埋入式传感、监测网络研究也得到了广泛关注。

目前，可用于桥梁、大型水库水坝、高速公路路基、建筑物等公共工程结构体内部的物理量进行监测的无线传感器网络，主要分为两大类：

一类是进行局部有线布置的无线传感器网络。该网络对局部的传感器节点装置布置采用有线的方式，包括有线供电和有线通信。此时虽然确保了能源长期供应和数据的可靠传输，获取数据的及时性，但是系统本身由于没有做到传感器节点装置完全埋入，使得网络对重点结构体的监测无法确保事故预警的及时性、准确性；

另一类是进行完全无线布置的传感器网络，该类传感器网络由无线传感器网络节点装置构成，无线传感器网络节点装置通常包括传感器控制模块、中央综合控制模块、无线射频模块和电源管理模块；传感器控制模块中包括传感器组单元、信号调理单元和传感器通信接口单元，传感器组单元中含有包括压力传感器的模拟传感器，模拟传感器和信号调理单元连接，信号调理单元和传感器通信接口单元连接；中央综合控制模块中包括外部时钟及数据存储器单元和MCU（微处理器）单元，外部时钟及数据存储器单元和MCU单元连接，传感器控制模块中的传感器通信接口单元和MCU单元连接；无线射频模块包括无线射频收发单元，无线射频收发单元包括无线射频芯片和外围电路，无线射频收发单元和中央综合控制模块中MCU单元连接，电源管理模块分别和传感器控制模块、中央综合控制模块和无线射频模块连接。将无线传感器网络节点装置放置在工程结构体外面，装置上电初始化后进入工作状态，传感器组单元中的模拟传感器开始读数据，模拟传感器将所读数据输入到信号调理单元，信号调理单元对输入的数据进行采集并将采集信号输入到传感器通信接口单元，传感器通信接口对采集信号进行阻抗匹配，使其输出的信号满足中央综合控制模块中MCU单元输入端口的要求，MCU单元中的MCU采集到匹配后的信号，其中从压力传感器中采集的数据和MCU内设定阈值比较，若数据小于设定阈值，MCU将继续采集数据，若数据大于设定阈值，MCU将继续采集、存储数据并将数据输入无线射频收发单元，无线射频收发单元将数据信号发送出去，远程监控中心接收到此数据，可对此数据分析。

此类传感器网络在方法上做到了节点装置的无线通信，但传感器网络采用的节点装置没有定时触发的功能，上电后便处于工作状态，虽然能实时监测工程结构体，但装置整体功耗大，为保证装置能耗供应，其不能完全埋入到工程结构中，其监测到的数据可能会有偏差，工作效率很低。 

综上所述，受限于传感器网络节点装置大功耗的特点，现有的传感器网络节点装置无法应用于工程结构体内部，以及其功能单一，因此研究一种低功耗埋入式无线传感器网络节点装置成为当务之急。

发明内容

本发明为了解决现有的无线网络传感器节点装置功耗大，不能埋入工程结构体内部以及功能单一的问题，提供了一种低功耗埋入式无线传感器网络节点装置。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种低功耗埋入式无线传感器网络节点装置，包括传感器单元，MCU单元，无线射频模块，无线射频模块中有包括无线射频芯片的无线射频收发单元，传感器单元中含有微型数字三轴加速度计智能传感器，MCU单元中的MCU内含有自触发程序，自触发程序包括以下步骤：

装置上电初始化后进入休眠状态，微型数字三轴加速度计智能传感器处于半休眠状态；

微型数字三轴加速度计智能传感器侦听到工程结构体的振动、冲击、位移等信号，微型数字三轴加速度计智能传感器将侦听到的信号转换为数字信号，转换后的数字信号和微型数字三轴加速度计智能传感器中的设定值比较；