一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，包括硬件系统和软件系统，硬件系统包括至少一个NI WSN节点、NI网关、温度采集模块、可变电压源、干电池组以及上位机，NI网关通过可变电压源进行供电，NI WSN节点通过干电池组进行供电，NI WSN节点用于采集干电池组的电流以及电压，温度采集模块用于采集干电池组的当前温度状态，NI WSN节点采集的电流及电压和温度采集模块采集的温度均通过NI网关发送到上位机内，再通过上位机内的软件系统进行换算后通过可视化界面显示在上位机的显示屏上。能够解决现有无线传感器网络在工作时，WSN节点由于电池原因发生故障的问题，检测精度高，安全性能强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统
本专利技术涉及无线传感器网络及监控系统，具体涉及一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统。
技术介绍
随着网络技术的日趋成熟，无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，简称WSN)作为计算、通信和传感器各项技术相结合的产物，提升了人类在信息获取、传输和处理方面的能力。无线传感器网络的使用方面非常之多，尤其是在环境、人体健康以及农业监控方面有着重要的作用。但是无线传感器网络数据采集的节点通常使用的都是干电池组，因此时常出现电池没电或者电池温度过高影响传感器节点使用等等情况。所以无线传感器网络除了需要采集并监控外在的信息之外，还需要一套可以监控本身传感器网络节点电池监控系统，以保证传感器网络的完整和正常使用。我们判断干电池组的工作状态通常通过干电池组的电压、电流(或者内阻抗)以及干电池组的温度，所以我们采集各个节点干电池组的这三种参数即可判断干电池组的状态。美国国家仪器公司在无线传感网络技术与产品方面做得非常出色，其传感器节点简单易用、可靠、性价比高。我们基于NI公司的WSN节点，提供了WSN节点电池电量自监控系统。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的某种或某些技术问题，本专利技术提供一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，能够解决现有无线传感器网络在工作时，WSN节点由于电池原因发生故障的问题，结构简单，操作简便，控制方便，检测精度高，安全性能强。为解决上述现有的技术问题，本专利技术采用如下方案：一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括至少一个NIWSN节点、NI网关、温度采集模块、可变电压源、干电池组以及上位机，所述NI网关通过所述可变电压源进行供电，所述NIWSN节点通过所述干电池组进行供电，所述NIWSN节点用于采集所述干电池组的电流以及电压，所述温度采集模块用于采集所述干电池组的当前温度状态，所述NIWSN节点采集的电流及电压和所述温度采集模块采集的温度均通过所述NI网关发送到所述上位机内，再通过所述上位机内的所述软件系统进行换算后通过可视化界面显示在所述上位机的显示屏上。进一步地，所述NIWSN节点为NIWSN—3202模拟输出节点、NIWSN—3214可编程桥路和应变计节点、NIWSN—3226可编程电压/RTD组合节点、NIWSN—3230可编程单端口RS232节点、NIWSN—3212热电偶输入节点和NIWSN—3231可编程单端口RS485节点中的一种，所述NIWSN节点为2～6个，其中一个所述NIWSN节点为NIWSN—3212热电偶输入节点，所述NIWSN—3212热电偶输入节点用于采集多个其他所述NIWSN节点以及自身的干电池组的状态。进一步地，所述温度采集模块为J型热电偶，多个所述J型热电偶分别采集各所述NIWSN节点的温度，所述温度采集模块与所述NIWSN—3212热电偶输入节点的引脚连接。进一步地，所述NIWSN—3212热电偶输入节点可以采集自身包括其他所述NIWSN节点中的所述干电池组的温度。进一步地，所述NI网关为NIWSN—9791网关，所述NI网关采用以太网将各个所述NIWSN节点采集到的电压、电流、温度信号进行汇总，发送给上位机。进一步地，所述可变电压源的输出电压为12V稳压电源。进一步地，所述软件系统包括基于NIWSN—15.0开发环境下的labVIEW软件和具有报警功能的电池自监控系统，所述电池自监控系统包括电池组电压监控和报警、电池组电流监控和报警、以及电池组温度监控和报警。进一步地，所述labVIEW软件在所述上位机的显示器上显示界面步骤如下：步骤一、用户登录界面，所述用户登录界面上包含有用户在所述用户登录界面输入正确的账号及密码；步骤二、电池状态监控界面，所述用户登录录界面登录成功后方可进入所述电池状态监控界面，所述电池自监控系统中采集的数据通过所述电池状态监控界面显示在所述上位机的显示屏上。进一步地，所述电池状态监控界面包括用于设定所述干电池组的电压、电流和温度上下限阈值的设置界面、用于对各所述NIWSN节点的电压、电流、温度当前检测数据进行分别显示的检测界面，各所述NIWSN节点的上下限性能阈值输入所述设置界面中进行设定，所述检测界面中显示的值与所述设置界面中的值进行对比，如果采集到的电压、电流和温度这三者的数值高于或者低于所述设置界面设定的阈值时，所述电池自监控系统中的报警模块就会发出报警以便提醒用户。进一步地，所述电池组电压监控和报警、电池组电流监控和报警以及电池组温度监控和报警中的所述报警报均包通过其控制的报警器和显示在界面上的安全指示灯，当采集到的电压、电流和温度这三者的数值高于或者低于所述设置界面设定的阈值时，所述警报器会响起报警以提醒用户，所述警报器包括三种不同分贝或者音调的声音，分别对应电压、电流、温度报警信号，所述安全指示灯为双色，如果各所述NIWSN节点采集的数值位于正常范围时，安全指示灯为绿色，若出现异常，安全指示灯为变红，所述电池状态监控界面还包括时间显示界面。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：现有的无线传感器网络不具有节点电池组状态监控，直到节点出现故障，用户才能够发现，本专利技术很好的弥补了这一空缺，让用户在使用无线传感器网络时，避免因为干电池组发生故障，导致节点停止工作，且可以很好的对状态不好的节点进行更换电池，以及停止无线传感器网络使用，进行降温，监控界面直观明了，并且配合异常指示灯以及各自的报警声，用户可以很清楚迅速的发现并解决故障。附图说明图1为本专利技术专利的硬件系统的结构示意图；图2为本专利技术专利NIWSN—3212热电偶输入节点的结构图；图3为本专利技术专利的用户登录界面示意图；图4为本专利技术专利的电池状态监控界面示意图；图5为本专利技术专利的监控系统程序图；图6为本专利技术专利软件系统的结构示意图；图中：干电池组1、NIWSN—3212热电偶输入节点2、NIWSN—3231可编程单端口RS485节点3、NIWSN—3230可编程单端口RS232节点4、NIWSN—3226可编程电压/RTD组合节点5、NIWSN—3214可编程桥路和应变计节点6、NIWSN—3202模拟输出节点7、NIWSN节点8、可变电压源9、上位机10、NI网关11、温度采集模块12、用户登录界面13、电池状态监控界面14、时间显示界面15、检测界面16、设置界面17、安全指示灯18、以及电池组温度监控和报警19、电池组电流监控和报警20、电池组电压监控和报警21。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。如图1～6所述，一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括至少一个NIWSN节点8、NI网关11、温度采集模块12、可变电压源9、干电池组1以及上位机10，所述NI网关11通过所述可变电压源9进行供电，所述NIWSN节点8通过所述干电池组1进行供电，所述NIWSN节点8用于采集所述干电池组1的电流以及电压，所述温度采集模块12用于采集所述干电池组1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，包括硬件系统和软件系统，其特征在于：所述硬件系统包括至少一个NI WSN节点、NI网关、温度采集模块、可变电压源、干电池组以及上位机，所述NI网关通过所述可变电压源进行供电，所述NI WSN节点通过所述干电池组进行供电，所述NI WSN节点用于采集所述干电池组的电流以及电压，所述温度采集模块用于采集所述干电池组的当前温度状态，所述NI WSN节点采集的电流及电压和所述温度采集模块采集的温度均通过所述NI网关发送到所述上位机内，再通过所述上位机内的所述软件系统进行换算后通过可视化界面显示在所述上位机的显示屏上。

【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，包括硬件系统和软件系统，其特征在于：所述硬件系统包括至少一个NIWSN节点、NI网关、温度采集模块、可变电压源、干电池组以及上位机，所述NI网关通过所述可变电压源进行供电，所述NIWSN节点通过所述干电池组进行供电，所述NIWSN节点用于采集所述干电池组的电流以及电压，所述温度采集模块用于采集所述干电池组的当前温度状态，所述NIWSN节点采集的电流及电压和所述温度采集模块采集的温度均通过所述NI网关发送到所述上位机内，再通过所述上位机内的所述软件系统进行换算后通过可视化界面显示在所述上位机的显示屏上。2.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，其特征在于：所述NIWSN节点为NIWSN—3202模拟输出节点、NIWSN—3214可编程桥路和应变计节点、NIWSN—3226可编程电压/RTD组合节点、NIWSN—3230可编程单端口RS232节点、NIWSN—3212热电偶输入节点和NIWSN—3231可编程单端口RS485节点中的一种，所述NIWSN节点为2～6个，其中一个所述NIWSN节点为NIWSN—3212热电偶输入节点，所述NIWSN—3212热电偶输入节点用于采集多个其他所述NIWSN节点以及自身的干电池组的状态。3.根据权利要求2所述的一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，其特征在于：所述温度采集模块为J型热电偶，多个所述J型热电偶分别采集各所述NIWSN节点的温度，所述温度采集模块与所述NIWSN—3212热电偶输入节点的引脚连接。4.根据权利要求4所述的一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，其特征在于：所述NIWSN—3212热电偶输入节点可以采集自身包括其他所述NIWSN节点中的所述干电池组的温度。5.根据权利要求3所述的一种基于LabVIEW的WSN节点电池自监控系统，其特征在于：所述NI网关为NIWSN—9791网关，所述NI网关采用以太网将各个所述NIWSN节点采集到的电压、电流、温度信号进行汇总，发送给上位机。6.根据权利要求5所述的一种基于LabVIEW的WS...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋敏兰，李飞，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33