[发明专利]一种基于ZigBee的北斗授时无线传感器采集系统

说明书

本发明公开一种基于ZigBee的北斗授时无线传感器采集系统，不同传感器向MCU控制模块发送传感器检测数据；每个传感器节点独立运行、无需外部操控、外部供电与恒温工作环境，可高效的布设系统，节点与节点之间不存在数据干扰，易于维护与修复；数据采集系统均采用3.8V防爆锂电池供电，不会干扰舱内通信系统。可减少动态数据采集系统90％的传感器线缆铺设，减少80％的施工周期和人工成本，减少40％的系统费用，减少40％的系统体积。有效保证在同一时间同步采集传感器数据，确保数据采集的时序精度。

技术领域

本发明属于无线传感器技术领域，具体涉及一种基于ZigBee的北斗授时无线传感器采集系统。

背景技术

针对测量火箭各部段压力、温度、振动及过载，要求直接与无线数据接收控制器进行无线通信，需满足小型化、产品化设计。目前国内市场上使用的无线传感器大多是基于WiFi、蓝牙等，这些传感器无法达到低功耗、远距离传输，且同步性、时隙分配等不能满足火箭舱内大量数据同步预处理采集发送的要求。

目前动态数据采集的方案，大多使用光纤或分布式传感器加上数据采集终端来实现动态数据的采集与预处理，这就需要在现场布设大量线缆、数据采集终端、网络以及大量线缆保护管等，线网密布，干扰较大，不利于高精度数据采集；且设备安装耗时较长，成本高，后期维护不易，不能快速进行故障定位及更换，无法保证数据采集精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于ZigBee的北斗授时无线传感器采集系统，各传感器节点独立工作，独立授时，无需大量线缆的铺设，易于系统维护，符合舱内安装环境以及传感器数据低功耗同步采集和高精度要求。

一种基于ZigBee的北斗授时无线传感器采集系统，包括探测单元、MCU控制单元和无线控制单元；其中探测单元包括传感器、信号调理模块、数据采集模块以及存储模块；MCU控制单元包括CPLD时序控制模块和单片机逻辑控制模块；所述传感器用于获取外部环境监测数据；

所述信号调理模块用于将传感器检测到的微弱信号放大，并将电流电压信号进行整形滤波干扰；

数据采集模块用于对信号调理模块处理过数据进行模数转换，得到传感数据；

存储模块包括FIFO存储部分和FLASH存储部分，FIFO存储部分用于系统处于循环延时状态时的传感数据；缓存FLASH存储器用于存储关键传感数据；

CPLD时序控制模块根据外部输入的北斗授时信号，对信号调理模块、数据采集模块、存储模块以及单片机逻辑控制模块进行时间同步控制；

所述单片机逻辑控制模块对于数据采集模块获得的各种传感数据进行判读，当数据值达到设定的触发值时，向存储模块发出触发信号，读取FIFO存储部分中触发时刻前设定时长的传感数据以及触发时刻之后设定时长传感数据，通过Zigbee无线网络发送给无线控制单元，或者作为关键传感数据存储至存储模块的缓存FLASH存储器。

进一步的，还包括防爆锂电池、和电源管理模块；所述电源模块用于将防爆电池输出电压进行稳压处理后对外供电。

进一步的，信号调理模块通过冷端补偿法获得温度传感数据，具体为：利用数字温度传感器元件测得冷端实际温度Ts，热电偶热端在室温下测得的电动势信号对应的热端温度T1，得到被测温度T：T＝T1+k·Ts，其中，k表示补偿系数。

进一步的，所述存储模块还包括铁电存储部分，铁电存储部分划分出参数指令存储区与关键数据存储区，其中参数指令存储区用于存储节点IP地址和端口号以及网络管理数据。

进一步的，所述无线控制单元包括显示模块，用于数据查看、数据导出、触发电平值设置以及IP端口设置。

较佳的，所述显示模块还对采集系统进行上、下电控制、配置系统参数、触发控制和存储器数据读取与擦除。