一种基于物联网的数据采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于物联网的数据采集系统，包括无线传感器节点、汇聚节点、数据管理节点；所述无线传感器节点由特征传感器、微处理器、射频收发器、电池及其管理电路组成，并通过RS232串口与汇聚节点联接；所述汇聚节点为带有无线通信接口的网关设备，它连接无线传感器节点与外部的互联网，并把无线传感器节点收集的灾害信息转发到外部的互联网上；所述数据管理节点为一台PC机，与汇聚节点之间通过GPRS进行通信，主要用于分析和处理每个无线传感器节点所收集的灾害信息。本实用新型专利技术可以使企业在日常安全生产中，通过物联网及时有效地获取关键生产装置中重大危险源的状态信息，为企业安全管理提供科学的决策依据。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及物联网的
，尤其是指一种基于物联网的数据采集系统。
技术介绍
物联网，也称无线传感器网络(wireless sensor network，WSN)，它是一种由大量微型的无线传感器节点构成的网络，能够协作地实时监测、感知和采集企业生产环境的数据信息，并对数据信息进行处理，经无线信道传送到汇聚节点(网关)，然后再通过无线或有线通讯技术(例如，GPRS网络建立TCP连接)发送到数据管理节点。它综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，并充分利用了Ad Hoc网络动态自组、多跳的特点，其通信和感知节点可移动、体积小、无须专线、操作简单、容易维护、组网成本低，它是实现企业生产环境全方位、无人值守的实时监控和事故预警系统的一种可行方法，它能使企业更加科学、合理地进行安全生产管理和事故预防工作。典型的WSN工作原理和组成结构如图2所示，它主要由部署在监控区域内的成千上万个无线传感器节点、汇聚节点(网关)、数据管理节、外部网络组成。WSN是一种无中心节点的全分布系统。在任意时刻，各个节点间通过无线信道连接，自组织网络拓扑结构，与传统网络相比，WSN具有如下特征：①WSN中的无线传感器节点是密集分布的，数量很大，在一个目标区域内往往要部署成千上万个无线传感器节点。②WSN的拓扑结构经常变化，由于在一个目标区域内部署的无线传感器节点非常密集，所以必须对网络拓扑结构仔细管理。③无线传感器节点主要使用广播通信体制，其中最引人注目的先进通信技术是超宽带通信技术，而大部分专用网络都是点对点通信。④无线传感器节点的电源功率有一定的限制。为了降低功耗，一般采用唤醒的工作方式，即由事件触发的工作方
式。⑤WSN一般都是在一个开放式空间中自主、自组织、无人值守地工作。⑥在企业生产环境下，无线传感器节点一般都是随机地部署在不同的需要监测区域执行其特定的功能。各无线传感器节点事先不知道自身所处的位置，通过部署后的实时自定位，就能以自组织的方式相互协调地组网工作。据此，WSN系统的目标功能主要有三个方面：①数据采集自动化。把无线传感器节点采集的各项数据，定时发送到汇聚节点，再通过汇聚节点传送到数据管理节点。②控制自动化。监测到险情时，能够自动通过一定方式进行紧急处理。如出现温度超限，系统能自动报警，并自动打开通风设备或断电，停止生产，直到温度降到安全值为止。③信息发布自动化。WSN能够将在企业生产现场采集到的数据和图像通过无线通信这种简单快捷的方式，安全、可靠、地传送到数据管理节点，数据管理节点根据这些信息及时地做出相应的管理决策。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种基于物联网的数据采集系统，可以使企业在日常安全生产中，通过物联网及时有效地获取关键生产装置中重大危险源的状态信息，为企业安全管理提供科学的决策依据。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为：一种基于物联网的数据采集系统，包括无线传感器节点、汇聚节点、数据管理节点；所述无线传感器节点由特征传感器、微处理器、射频收发器、电池及其管理电路组成，并通过RS232串口与汇聚节点联接，所述特征传感器负责监测区域内的灾害信息采集，所述微处理器负责整个无线传感器节点的控制，所述射频收发器负责与监测区域内的其它无线传感器节点通信，所述电池及其管理电路负责为无线传感器节点的所有内部电路供电；所述汇聚节点为带有无线通信接口的网关设备，它连接无线传感器节点与外部的互联网，并把无线传感器节点收集的灾害信息转发到外部的互联网上；所述数据管理节点为一台PC机，与汇聚节点之间通过
GPRS进行通信，主要用于分析和处理每个无线传感器节点所收集的灾害信息。本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：本技术系统能在火灾、爆炸、泄漏、烟雾等灾害监控点，收集和获取火灾、爆炸、泄漏、烟雾等现场的检测数据或视频图像，能实现企业生产环境全方位、无人值守的实时监控和事故预警，从而使企业更加科学、合理地进行生产管理和事故预防。例如，在火灾、爆炸、泄露、烟雾等灾害事故发生前后，通过物联网及时有效地获取关键生产装置中火灾、爆炸、泄露、烟雾等事故的状态信息，为紧急预案发布、救援措施布置、事故调查反演提供一种科学、直接的技术手段。还有，本技术系统具有及时、准确、高效的特点；无线传感器节点密封良好，能在露天环境及室内环境长期工作，以及易安装、功耗低、微型化、稳定性、安全性、低成本。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为数据管理节点结构图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，本实施例所述的基于物联网的数据采集系统，包括无线传感器节点1、汇聚节点2、数据管理节点3。所述无线传感器节点1主要由特征传感器、微处理器、射频收发器、电池及其管理电路组成，并通过RS232串口与汇聚节点联接。特征传感器负责对环境信息(如温度、湿度、烟雾、一氧化碳等等)进行采集并做转换；微处理器模块负责对整个节点进行控制和管理；射频收发器负责与监控区域内其他无线传感器节点之间相互通信；电池及其管理电路为无线传感器节点供电，提供其
各部分运行所需电量。所述无线传感器节点根据监测区域的不同需求，分别选用以下8种特征传感器中的一种或若干种：①DS18B20数字温度传感器、②DHT11数字温湿度传感器、③MQ-2烟雾传感器、④MQ-5液化石油气传感器、⑤MQ-7一氧化碳传感器、⑥MQ-137氨气传感器、⑦MQ-138醛酮醇类气体传感器、⑧MG-811二氧化碳传感器。这8种分别布置在监测区域的不同位置。所述汇聚节点2为带有无线通信接口的网关设备，它连接无线传感器节点与外部的互联网，并把无线传感器节点收集的灾害信息转发到外部的互联网上。该汇聚节点2负责实现无线传感器网络与外部的互联网之间无线通信和数据交换，主要包括微处理器、无线通信收发器及网关接口、电池及其管理电路。并且所述汇聚节点通过无线通信计术——通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service，GPRS)把无线传感器节点收集的火灾、爆炸、泄漏、烟雾等信息转发到外部互联网。其中，所述微处理器，支持完成所有设备控制、任务调度、能量计算、功能协调、通信协议、数据整合、数据转储；所述无线通信收发器及网关接口，采用意法半导体(ST)公司最新推出的一个完全集成的系统级芯片STM32W108，该芯片集成了符合IEEE 802.15.4标准的2.4GHz收发器、32位ARM Cortex-M3微处理器、Flash闪存、RAM存储器以及基于ZigBee系统使用的很多通用外设；所述电池及其管理电路，分别为始终上电域、核心域、存储域等3个供电域。所述数据管理节点3主要负责灾害预警信息的确认和解除，它实际上是一台PC机，与汇聚节点2之间通过GPRS进行通信，主要分析每个无线传感器所采集的图像、温度、湿度、烟雾浓度、一氧化碳浓度等数据，并且对火灾、有毒气体泄漏等状况进行识别和产生预警信息，并且也是通过GPRS以短信方式发发送相关预警信到相关人员的手机、掌上电脑、笔记本电脑。该数据管理节点的总体结构如图2所示。以上所述之实施例子只为本技术之较佳实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的数据采集系统，其特征在于：包括无线传感器节点、汇聚节点、数据管理节点；所述无线传感器节点由特征传感器、微处理器、射频收发器、电池及其管理电路组成，并通过RS232串口与汇聚节点联接，所述特征传感器负责监测区域内的灾害信息采集，所述微处理器负责整个无线传感器节点的控制，所述射频收发器负责与监测区域内的其它无线传感器节点通信，所述电池及其管理电路负责为无线传感器节点的所有内部电路供电；所述汇聚节点为带有无线通信接口的网关设备，它连接无线传感器节点与外部的互联网，并把无线传感器节点收集的灾害信息转发到外部的互联网上；所述数据管理节点为一台PC机，与汇聚节点之间通过GPRS进行通信，主要用于分析和处理每个无线传感器节点所收集的灾害信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的数据采集系统，其特征在于：包括无线传感器节点、汇聚节点、数据管理节点；所述无线传感器节点由特征传感器、微处理器、射频收发器、电池及其管理电路组成，并通过RS232串口与汇聚节点联接，所述特征传感器负责监测区域内的灾害信息采集，所述微处理器负责整个无线传感器节点的控制，所述射频收发器负责与监测区域内的其它无线...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋智宇，王斌，肖南峰，梅登华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44