[发明专利]一种无线传感网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感网络系统。

背景技术

在工业监控及自动化系统中需要广泛应用传感器对环境的温度、压力、振动、热流等进行实时监测。传统检测方式通过在各检测点设置传感器，布线进行有线数据传输，虽然实现了自动化，但仍存在以下缺陷：（1）有线连接方式，经常发生断线的故障，从而影响测量工作；（2）自动化实施实践中，经常会遇到项目实施完毕后，有需要增加或调整测点，此时，有需要重新布线，十分麻烦；（3）针对旋转、移动类测量对象，有线传感器难以完成测量；（4）在港口、化工、航天等领域，布线工作非常困难，在高空、危险、狭小空间内布线，操作难度和成本都很高。因此考虑采用无线传感装置形成网络系统，进行数据实时采集和传输，是现有技术的一个突破点。

而现有的无线传感装置，通过敏感单元采集信号，通过调理电路进行滤波、放大处理后，进入AD采集电路完成模拟信号至数字信号的转换，转化后的信号进入控制电路，实现数字编码处理后经无线收发电路发射出去。如图1所示，以无线压力传感器为例，需要通过电源对压力传感器（敏感单元）、调理电路和控制电路（CPU）直接供电，这样的不足是明显的，当不需要采样时，敏感单元和调理电路还一直通电，造成有限电池能源的浪费，无形中增加了单机能耗，对电源要求高。

同时，在传感器低功耗设计中，当传感器处于深度睡眠模式时，需要通过专用电路将其从深度睡眠模式中唤醒，传统的操作方法主要有增加机械开关来触发唤醒，或者增加霍尔元件，通过磁钢产生磁场，触发节点闭合，实现唤醒。这些实现方式，要么是直接机械触动操作，要么需要近距离触发（2cm以内），当无线传感装置安装之后，需要进行参数配置和模式切换时，这些传统方式便显得十分不便。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种方便调整测点、且能耗小的无线传感网络系统。

为了达到上述目的，本发明提供了一种无线传感器网络系统，包括无线控制器和多个无线传感单元；各无线传感单元均包括敏感单元、调理电路、AD采集电路、传感单元CPU、无线收发电路和电源；敏感单元依次通过调理电路、AD采集电路、传感单元CPU和无线收发电路相连；电源对传感单元CPU直接供电；敏感单元、调理电路通过传感单元CPU的IO端口供电；各无线传感单元的无线收发电路均与无线控制器通讯相连。

上述传感单元CPU的IO端口通过稳压芯片后分别与敏感单元和调理电路相连。

其中，无线传感单元还包括稳压芯片；无线传感单元具有工作模式、睡眠模式、深度睡眠模式三种模式；当无线传感单元处于工作模式时，传感单元CPU的IO端口输出电压，经稳压芯片稳压后，给敏感单元和调理电路供电；当无线传感单元处于睡眠模式和深度睡眠模式时，传感单元CPU的IO端口关断输出。

上述无线传感单元还包括RFID电路；无线传感网络系统还包括无线手持信标机；无线传感单元的RFID电路与传感单元CPU相连；各无线传感单元的RFID电路均与无线手持信标机（经射频）通信相连。

当无线传感单元处于深度睡眠模式时，通过无线手持信标机来实现唤醒操作，具体的操作过程是：由无线手持信标机发射RFID信号，无线传感装置上的RFID电路接收该RFID唤醒信号，当信号累积到一定能量级别时，RFID电路触发开关闭合，由传感单元CPU识别该闭合信号，由传感单元CPU处理唤醒操作，实现各无线传感单元由深度睡眠模式到工作模式的切换。

电源采用电池。

敏感单元采用压力传感器、温度传感器、振动传感器、热流传感器、加速度传感器或湿度传感器。

本发明无线传感网络系统还包括中心设备；中心设备与无线控制器通讯相连。

无线控制器包括控制端CPU和控制端无线收发电路；控制端CPU通过控制端无线收发电路与传感单元CPU通讯相连。

其中，中心设备采用服务器。中心设备通过因特网与无线控制器相连。