基于无线传感器网络的电流监测系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于无线传感器网络的电流监测的系统和方法。所述系统包括：上位机，RS232通信链路，网络汇集节点，Zigbee通信链路和传感器节点，其特征是：传感器节点采集电流信息，各个传感器节点以汇集节点为中心组成星型拓扑网络，传感器节点与汇集节点之间通过Zigbee无线传输模块通信连接，汇集节点和上位机之间使用RS232接口通信连接。采用本发明专利技术的技术方案，可以方便灵活地监测电流信号，有效地避免了繁重的排线工作，实现了通信无绳化，降低了系统布置的成本和难度，加快了工程周期。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种基于无线传感器网络的电流监测的系统和方法。所述系统包括：上位机，RS232通信链路，网络汇集节点，Zigbee通信链路和传感器节点，其特征是：传感器节点采集电流信息，各个传感器节点以汇集节点为中心组成星型拓扑网络，传感器节点与汇集节点之间通过Zigbee无线传输模块通信连接，汇集节点和上位机之间使用RS232接口通信连接。采用本专利技术的技术方案，可以方便灵活地监测电流信号，有效地避免了繁重的排线工作，实现了通信无绳化，降低了系统布置的成本和难度，加快了工程周期。【专利说明】
本专利技术涉及电流监测技术，尤其是基于无线传感器网络的电流监测技术。
技术介绍
工业控制中往往需要监测某一通路中的电流参数，并以此形成对故障的判断依据。1、传统方式需要在电线等导体上插入电流计，对电流进行采样，具有相当的局限性。2、采样得到的数据往往通过有线传输系统送至数据处理中心，由于有线传输系统需要实施大量的布线，给系统集成带来了诸多不便。无线传感器网络是一种由带有无线数据收发装置的传感器节点构成的网络。能够动态地监测、感知、采集对象的各种信息并对这些信息加以处理，通过无线网络发送给远程终端。无线传感器网络在各个领域有着广阔的应用前景，具有:低功耗、低成本、近距离、短时延、高容量、高安性、工作在免执照频段等诸多优点。
技术实现思路
为了更好的解决以上两个问题，需要使用基于无线传感器网络的电流检测系统。本专利技术的目的正是提供一种基于无线传感器网络的电流监测的系统和方法。根据本专利技术的一个实施方式，公开了一种基于无线传感器网络的电流监测的系统，所述系统包括:上位机，RS232通信链路，网络汇集节点，Zigbee通信链路和传感器节点。其特征是:传感器节点采集电流信息，各个传感器节点以汇集节点为中心组成星型拓扑网络，传感器节点与汇集节点之间通过Zigbee无线传输模块通信连接,汇集节点和上位机之间使用RS232接口通信连接。所述传感器节点包括电流信号采集单元、模拟信号处理单元、光电隔离单元、集成无线收发功能的嵌入式处理器单元。其特征是:电流信号采集单元采集输入电流信号信息；模拟信号处理单元对信号进行滤除杂波操作；光电隔离单元进一步隔离干扰；集成无线收发功能的嵌入式处理器单元将采集到的数据发送至汇集节点。所述网络汇集节点包括集成无线收发功能的嵌入式处理器和RS232通信接口。其特征是:集成无线收发功能的嵌入式处理器将得到的数据进行整理，通过RS232接口上传至上位机。所述上位机包括带有RS232接口的PC机和上位机界面程序。其特征是:RS232接口接收通信数据，PC机处理后显示在上位机界面中，该上位机界面程序不在本专利技术的内容范围内，在此不再冗述。其中电流信号采集单元选用电流互感器，光电隔离单元选用可控制的光电耦合器件TLP521-1，嵌入式处理器单元504选用CC2430/2431芯片。根据本专利技术的另外一个实施方式，还公开了一种基于无线传感器网络的电流监测的方法，所述方法由上述基于无线传感器网络的电流监测的系统实施，所述系统组成如上所述，所述方法包括如下步骤:嵌入式系统初始化，设置相关参数。系统判断自身节点是否为网络汇集节点，如认定为真，转系统载入网络汇集节点相关参数，设置RS232通信模块和无线通信模块步骤，否则转系统载入传感器节点相关参数，设置电流数据采集模块和无线通信模块步骤。系统载入网络汇集节点相关参数，设置RS232通信模块和无线通信模块。系统查询是否有上位机指令到达，如果认定为真，转通过无线通信模块将该指令发送到传感器节点步骤，否则转系统执行等待操作步骤。系统执行等待操作，如果超时，则系统进入待机状态，否则转系统查询是否有上位机指令到达步骤。系统如果接收到上位机指令，则通过无线通信模块将该指令发送到传感器节点。系统等待数据返回，如果得到要求返回的数据则转系统将返回的数据重新整理，通过RS232通信单元上传至上位机步骤，否则转系统执行等待操作步骤。系统执行等待操作，如果超时，则系统进入待机状态，否则转系统等待数据返回步骤。系统将返回的数据重新整理，通过RS232通信单元上传至上位机。系统载入传感器节点相关参数，设置电流数据采集模块和无线通信模块。系统查询是否有射频指令到达，如果认定为真，转系统执行对电流数据的采样工作，获得相关数据步骤，否则转系统执行再次等待操作步骤。系统执行再次等待操作，如果超时，则系统进入待机状态，否则转系统查询是否有射频指令到达步骤。系统执行对电流数据的采样工作，获得相关数据。系统将采集到的相关数据通过Zigbee通信链路上传至网络汇集节点，完成后进入休眠状态。其中当网络汇集节点处于休眠状态时，可被上位机指令和射频指令唤醒，当传感器节点处于休眠状态时，可被射频指令唤醒。由于采用上述技术方案，本专利技术具有的优点和积极效果是:方便灵活地监测电流信号，有效地避免了繁重的排线工作，实现了通信无绳化，降低了系统布置的成本和难度，加快了工程周期。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例提供的基于无线传感器网络的电流监测系统的结构框图；图2为本专利技术实施例提供的网络汇集节点硬件原理图；图3为本专利技术实施例提供的传感器节点硬件原理图；图4为本专利技术实施例提供的传感器节点和网络汇集节点软件控制流程图。【具体实施方式】如图1所示，无线传感器网络的电流监测系统包括:上位机1，RS232通信链路2，网络汇集节点3，Zigbee通信链路4，传感器节点5。所述上位机I由集成RS232通信接口的PC机和上位机界面程序构成，该程序不在本专利的内容范围内。所述网络汇集节点2硬件结构原理如图2所示，由RS232通信接口单元301和集成无线收发功能的嵌入式处理器单元302等组成。RS232通信接口单元301负责实施与上位机之间的通信，集成无线收发功能的嵌入式处理器单元302实施网络汇集节点3与各个传感器节点5之间指令和数据的传输。所述传感器节点5硬件结构原理如图3所示，由电流信号采集单元501，模拟信号处理单元502，光电隔离单元503，集成无线收发功能的嵌入式处理器单元504等组成。Ul为电流信号采集单元501。选用电流互感器，该装置可根据采样的电流信号输出相应波形，当电线中通过极性交替变化的电流信号时，输出的信号为具有一定波峰波谷、交替变化的信号。D2、D4、C3、R3组成模拟信号处理单兀502。由于电流互感器输出的波形受米样电流信号影响较大，所以必须对其进行相关处理以保护后端电路不受影响。其中D2、D4组成钳位电路，将采样电压值控制在一定的范围之内。D2阴极端接入稳压电源，可保证D2阳极端工作电压稳定在稳压管反向击穿电压VZ以下(参考二极管正向导通电压值，酌情修改阴极端接入稳压电源值)。D4阳极端接地，阴极端接采样信号线，可防止反向电压的出现。应用中，需要根据电流互感器实际输出波形，确定二极管的稳压值，结合其他参数选用合适的二极管。C3、R3组成低通滤波器，进一步滤除杂波。U2为光电隔离单元503。为进一步保护嵌入式处理器，增加了光电隔离器件，推荐选用TLP521-1，TLP521-1是可控制的光电耦合器件，实现了前端和负载完全隔离，使得前级的信号不会影响到后级的嵌入式系统，增加了安全性和可靠性。当外部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的电流监测系统，其特征在于：所述系统包括上位机，RS232通信链路，网络汇集节点，Zigbee通信链路和传感器节点，所述传感器节点采集电流信息，各个传感器节点以网络汇集节点为中心组成星型拓扑网络，所述传感器节点与所述网络汇集节点之间通过Zigbee无线传输模块通信连接，所述网络汇集节点和上位机之间使用RS232接口通信连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖天柱，于志强，唐凌，王杰斌，吴渊，丁瑶，孙科武，
申请(专利权)人：航天信息股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11