一种节能的无线传感器系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种节能的无线传感器系统，包括数据采集模块、数据接收模块和数据处理模块；数据采集模块包括第一控制器、以及分别与其电性连接的若干个传感器节点、模数转换器、无线发送模块和能量收集模块；数据接收模块包括第二控制器和与其电性连接的无线接收模块，且无线接收模块与无线发送模块通过无线网络通讯；数据处理单元为虚拟示波器，用于处理数据。本实用新型专利技术的有益效果：1、无线传感器系统使用方便，对普通的环境数据进行检测，能取得较高的性价比；2、采集到的数据在虚拟示波器上处理，操作简单，能实时监测传感器节点区域的数据；3、传感器节点工作状态可控，可远程充电，不使用时进入休眠状态，节省电能。

【技术实现步骤摘要】
一种节能的无线传感器系统
本技术涉及无线传感器
，尤其是涉及一种节能的无线传感器系统。
技术介绍
无线传感器网络由部署在监测区域内大量的微传感器节点通过无线电通信形成一个多跳的、自组织网络系统，其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域内的监测对象的信息，并发送给观测者。无线传感器网络是将大量的传感器节点布置在监测区域内，节点间通过无线通讯自组织而构成的一种网络，节点一般通过电池进行供电，用户通过持续供电或经常更换电池会浪费电能，因此就需要节点进行休眠。在现代化工业生产中，需采集大量的环境特征参数和用户特征参数，其采集系统要求操作方便，数据传输实时性和准确性好。然而，现有的数据采集系统人机交互差，设置参数复杂，导致数据采集系统的效率较低、实时性差，不能满足现代化高效率生产的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种节能的无线传感器系统，解决上述
技术介绍
中提及的问题。本技术采用的技术方案提供一种节能的无线传感器系统，包括：数据采集模块、数据接收模块、数据处理模块和电源模块；所述数据采集模块包括第一控制器、以及分别与所述第一控制器电性连接的若干个传感器节点、模数转换器、无线发送模块和能量收集模块，若干个所述传感器节点设置在所述无线传感器硬件系统的监测区域，所述传感器节点包括FPGA芯片和射频电路，所述FPGA芯片上设置有处理器，所述处理器与所述第一控制器电性连接，所述能量收集模块上设置有整流电路、DC/DC转换器、天线和储能电容，所述能量收集模块与所述电源模块电性连接；所述数据接收模块包括第二控制器和与所述第二控制器电性连接的无线接收模块，所述无线接收模块与所述无线发送模块通过无线网络通讯；所述数据处理模块为虚拟示波器，所述虚拟示波器用于发送数据采集命令、显示和处理数据。本技术的有益效果包括：1、无线传感器系统使用方便，易于实现，适用于通信距离要求不高的领域，对普通的环境数据进行检测，能取得较高的性价比；2、采集到的数据在虚拟示波器上处理，操作简单，能实时监测传感器节点区域的数据；3、传感器节点工作状态可控，可远程充电，不使用时进入休眠状态，节省电能。附图说明图1为本技术的系统模块示意图；图2为本技术中数据采集模块和数据接收模块的部分结构示意图；图3为本技术中能量收集模块和传感器节点的部分结构示意图；附图中：1、数据采集模块，2、数据接收模块，3、数据处理模块，11、第一控制器，12、传感器节点，13、模数转换器，14、无线发送模块，15、能量收集模块，21、第二控制器，22、无线接收模块。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本技术采用的技术方案提供一种节能的无线传感器系统，包括数据采集模块1、数据接收模块2和数据处理模块3。数据采集模块1包括第一控制器11、以及分别与第一控制器11电性连接的若干个传感器节点12、模数转换器13、无线发送模块14和能量收集模块15。请同时参阅图2，第一控制器11采用8位单片机P89C58X2FN，该单片机P89C58X2FN的芯片具有低功耗，高性能等的优点，适用于嵌入式产品的开发。第一控制器11上设置有多个引脚，其中P1.0、P1.1、P1.2和P1.3引脚均与模数转换器12连接，P0.0、P0.1、P0.2和P0.3引脚均与无线发送模块13连接。若干个传感器节点12设置在该无线传感器硬件系统的监测区域，每个无线传感器节点12均包括FPGA芯片和射频电路，且FPGA芯片上设置有处理器，该处理器与第一控制器11电性连接，用于接收数据采集模块1设置的指令，射频电路用于传输数据。于本实施例中，第一控制器11向目标位置发送采集数据的指令，当FPGA芯片接收到采集数据指令时，处理器控制无线传感器节点12采集数据并通过射频电路将数据传送给模数转换器13，当FPGA芯片没有接收到采集数据指令时，处理器控制无线传感器节点12处于休眠状态，节省电能。传感器节点12用于在监测区域的范围内，采集静态或动态的节点信号，每个传感器节点12节点能够采集其周围环境的数据，如温度、湿度、光强、震动、磁场等，各个传感器节点12之间使用无线多跳方式通信，用户通过管理传感器节点12可以对无线传感器网络进行配置和管理。模数转换器13采用MAX1247，其精度为12位，传感器节点12上采集到的数据通过无线网络与模数转换器13连接，该模数转换器13的芯片能同时输入四路模拟信号，且其芯片上设置有集成SPI从机模块，转换数据为同步串行输出，该SPI从机模块上设置有多个引脚，其中CH0、CH1、CH2和CH3引脚为模拟信号输入接口，VREF为参考电压接口，SCLK为串行时钟输入端，在外部时钟模式，串行时钟输入端SCLK输入的时钟频率可决定数模转换的速度，CS为片选输入端，DIN为串行数据输入端，DOUT为模数转换后的串行数据输出端，且每一串行数据位在SCLK上升沿被输入锁定，CS片选输入端在低电平时有效，否则数据将不会被锁定输入DIN，当CS片选输入端被置为高电平时，DOUT为高阻态，串行时钟输入端SCLK、片选输入端CS、串行数据输入端DIN、串行数据输出端DOUT分别连接第一控制器11的P1.0、P1.1、P1.2和P1.3引脚。第一控制器11上的单片机P89C58X2FN采用软件编程SPI时序与模数转换器13通信，该软件编程SPI时序的时钟由SCLK端输入，实现模数转换器13中的芯片的控制字写入和数据读出。无线发送模块14采用NRF24L01，NRF24L01的芯片工作在2.4GHz-2.5GHz的ISM频段，具有无线接收和发送数据的功能，数据传输速率高达2Mbps，有多个数据通道，满足多点通信的需要。无线发送模块14的芯片上设置有集成SPI接口，该SPI接口上设置有多个引脚，其中CSN为片选输入端，SCK为时钟输入端，MOSI为串行数据输入端，MISO为串行数据输出端，且CSN、SCK、MOSI和MISO引脚分别与第一控制器11上的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3连接。第一控制器11上的单片机P89C58X2FN采用软件编程SPI时序与无线发送模块14通信。该无线发送模块14的数据包每次可传输32字节数据，适合与各种MCU连接，软件编程简单，无线发送模块14上的NRF24L01用于发送数据。请同时参阅图3，能量收集模块15上设置有整流电路、DC/DC转换器、天线和储能电容，该无线传感器系统上还设置有电源模块，该电源模块用于提供无线传感器系统的供电电源。电源模块与能量收集模块15电性连接，电源模块依次连接储能电容、DC/DC转换器、整流电路和天线，通过天线远程给传感器节点12供电。数据接收模块2包括第二控制器21和与第二控制器21电性连接的无线接收模块22。第二控制器21采用8位单片机P89C58X2FN，第二控制器21上的单片机P89C58X2FN采用软件编程SPI时序与无线发送模块12中的NRF24L01通信。第二控制器11上设置有多个引脚，其中P1.0、P1.1、P1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节能的无线传感器系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据接收模块、数据处理模块和电源模块；所述数据采集模块包括第一控制器、以及分别与所述第一控制器电性连接的若干个传感器节点、模数转换器、无线发送模块和能量收集模块，若干个所述传感器节点设置在所述无线传感器硬件系统的监测区域，所述传感器节点包括FPGA芯片和射频电路，所述FPGA芯片上设置有处理器，所述处理器与所述第一控制器电性连接，所述能量收集模块上设置有整流电路、DC/DC转换器、天线和储能电容，所述能量收集模块与所述电源模块电性连接；所述数据接收模块包括第二控制器和与所述第二控制器电性连接的无线接收模块，所述无线接收模块与所述无线发送模块通过无线网络通讯；所述数据处理模块为虚拟示波器，所述虚拟示波器用于发送数据采集命令、显示和处理数据。

【技术特征摘要】
1.一种节能的无线传感器系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据接收模块、数据处理模块和电源模块；所述数据采集模块包括第一控制器、以及分别与所述第一控制器电性连接的若干个传感器节点、模数转换器、无线发送模块和能量收集模块，若干个所述传感器节点设置在所述无线传感器硬件系统的监测区域，所述传感器节点包括FPGA芯片和射频电路，所述FPGA芯片上设置有处理器，所述处理器与所述第一控制器电性连接，所述能量收集模块上设置有整流电路、DC/DC转换器、天线和储能电容，所述能量收集模块与所述电源模块电性连接；所述数据接收模块包括第二控制器和与所述第二控制器电性连接的无线接收模块，所述无线接收模块与所述无线发送模块通过无线网络通讯；所述数据处理模块为虚拟示波...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶天凤，
申请(专利权)人：湖北理工学院，
类型：新型
国别省市：湖北,42