一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统，涉及节能控制技术领域。包括太阳能充电模块，可充电电源模块，电源检测控制模块，电源变换模块，电源开关控制模块，传感器模块，无线传输模块和数据处理模块；所述太阳能充电模块与可充电电源模块相连接，用于向可充电电源模块充电；所述可充电电源模块用于向无线传感器网络节点供电，所述电源检测控制模块通过对可充电电源模块的输出电压进行取样，实时控制太阳能充电模块对可充电电源模块充电以保证整个系统正常稳定的工作。该智能节能控制系统可有效节约电能，延长电池的供电时间和使用寿命，同时也保证了整个网络系统的工作质量，延长了使用寿命。延长了使用寿命。延长了使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统


[0001]本专利技术涉及节能控制
，特别是涉及一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统。

技术介绍

[0002]无线传感器网络是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息(如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象)，并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。在现有低功耗无线电通信技术、嵌入式计算技术、微型传感器技术及集成电路技术等发展情况下表现为节点体积小、可快速大规模部署、可无人监守，但电源能量有限。因此，有必要对无线传感器网络进行智能节能管理及合理控制，以提高运行效率和可靠性、完成既定应用目标，使整个无线传感器网络更加经济地运行。
[0003]无线传感器网络大部分是采用电池供电，工作环境通常比较恶劣。而且数量大，更换电池非常困难，所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一。在网络节点有些模块不工作或者处于休眠状态时，就可以将其供电电路断开以节约用电，当有指令将其唤醒时，则接通其供电电路以保证系统的正常工作。这样便可有效节约电能，延长电池的供电时间和使用寿命，同时也保证了整个网络系统的工作质量，延长了使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统，该智能节能控制系统可有效节约电能，延长电池的供电时间和使用寿命，同时也保证了整个网络系统的工作质量，延长了使用寿命。
[0005]为此，本专利技术的技术方案是，一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统，包括太阳能充电模块，可充电电源模块，电源检测控制模块，电源变换模块，电源开关控制模块，传感器模块，无线传输模块和数据处理模块；
[0006]太阳能充电模块与可充电电源模块相连接，用于向可充电电源模块充电，以保证可充电电源模块的电能供应；
[0007]可充电电源模块用于向无线传感器网络节点供电，可充电电源模块由2块12V的电池串联而成，为系统提供24V的直流电压；
[0008]电源检测控制模块通过对可充电电源模块的输出电压进行取样，以获取可充电电源模块的电量消耗信息，实时控制太阳能充电模块对可充电电源模块充电以保证整个系统正常稳定的工作；
[0009]电源变换模块主要用模块DC
‑
DC转换器作为构建单元实现电源电压的转换为不同的负载、传感器模块提供合适的电压；
[0010]电源开关控制模块主要是根据系统不同负载、传感器模块的工作状态，通过开关控制决定是否为该负载、传感器供电，以此来降低待机功耗，延长电池的使用时间；
[0011]传感器模块用于采集无线传感器网络具体应用所需采集的数据，并把这些数据通过无线传输模块递交给数据处理模块；
[0012]无线传输模块用于与数据处理模块或其它无线传感器网络节点进行通信，接收传感器模块采集的具体应用所需数据或其它无线传感器网络节点输出的数据，并把这些数据传输给数据处理模块进行处理，同时从数据处理模块获取处理后的数据发送给本节点的设备或其它无线传感器网络节点；
[0013]数据处理模块，包括控制模块和数据存储模块，用于对整个无线传感器网络节点的控制，监控和对收集或接收到数据的进行存储与处理，控制模块是无线传感器网络节点的核心，它处理从传感器模块采集到的和从无线传输模块当中接收到的数据，并判决何时通过无线传输模块发送这些数据和从其它传感器节点接收数据，数据存储模块用于存储无线传感器节点上的各类数据。
[0014]优选地，一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统的电源检测控制方法，该方法包括以下步骤：
[0015]S1.1、设定可充电电源模块的电池电量的第一损溢率S1和第二损溢率S2；
[0016]S1.2、将可充电电源模块的电池电量划分为5种工作状态，包括电池电量满状态、电池电量充足状态、电池正常工作状态、电池欠压工作状态和电池不能正常工作状态，电池电量大于24*(1+S2)V为电池电量满状态、24*(1+S1)～24*(1+S2)V为电池电量充足状态、24*(1
‑
S1)～24*(1+S1)V为电池正常工作状态、24*(1
‑
S2)～24*(1
‑
S1)V为电池欠压工作状态、电池电量小于24*(1
‑
S2)V为电池不能正常工作状态；
[0017]S1.3、计算电源检测控制模块的取样电阻，电源检测控制模块电路主要由低压差线性调压器、取样电阻R1，R2，R3，R4，R5、电压比较器、反相器以及编码器构成，预设R5的电阻值，电阻R1，R2，R3，R4的取值可由下面的方程组求得：
[0018][0019]S1.4、电源检测控制模块根据取样电阻对电池的输出电压的取样信息，控制太阳能充电模块对可充电电源模块进行充电。
[0020]优选地，第一损溢率S1的范围为0
‑
3％，第二损溢率S2的范围为3％
‑
6％。
[0021]优选地，第一损溢率S1设定为2％，第二损溢率S2设定为5％。
[0022]优选地，电池电量大于25.2V为电池电量满状态、24.5～25.2V为电池电量充足状态、23.5～24.5V为电池正常工作状态、22.8～23.5V为电池欠压工作状态、电池电量小于22.8V为电池不能正常工作状态。
[0023]优选地，电源开关控制模块主要由场效应管构成的开关电路来实现，电源开关控制模块的电路包括场效应管Q1、Q2和电阻R6、R7，电阻R6连接在场效应管Q1的漏极与栅极之
间，场效应管Q1的栅极与场效应管Q2的漏极相连接，场效应管Q2的源极接地线，场效应管Q2的栅极通过电阻R7接控制信号。
[0024]优选地，场效应管Q1选择增强型P沟道场效应管，场效应管Q2选择增强型N沟道场效应管。
[0025]优选地，一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统的节能控制方法，包括以下步骤：
[0026]S2.1、通过数据处理模块向控制模块输入无线传感器网络节点的各传感器模块的工作状态的标识值Vflag且将所输入的标识值Vflag存入与控制模块相接的数据存储模块中；
[0027]S2.2、控制模块读取数据存储模块中所存储的工作状态的标识值Vflag；
[0028]S2.3、控制模块判断工作状态的标识值Vflag，根据标识值Vflag的不同进行供电电路开启或者断开的控制。
[0029]优选地，工作状态包括是使用状态(Vflag＝00)、休眠状态(Vflag＝01)、停止状态(Vflag＝10)。
[0030]优选地，当Vflag＝00时，控制模块向电源开关控制模块发送高电平的控制信号，开关电路导通，供电电路开启供电；
[0031]当Vflag＝01时，控制模块向电源开关控制模块发送低电平的控制信号，开关电路断开，供电电路断开以节约用电；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统，其特征是，包括太阳能充电模块，可充电电源模块，电源检测控制模块，电源变换模块，电源开关控制模块，传感器模块，无线传输模块和数据处理模块；所述太阳能充电模块与可充电电源模块相连接，用于向可充电电源模块充电，以保证可充电电源模块的电能供应；所述可充电电源模块用于向无线传感器网络节点供电，可充电电源模块由2块12V的电池串联而成，为系统提供24V的直流电压；所述电源检测控制模块通过对可充电电源模块的输出电压进行取样，以获取可充电电源模块的电量消耗信息，实时控制太阳能充电模块对可充电电源模块充电以保证整个系统正常稳定的工作；所述电源变换模块主要用模块DC
‑
DC转换器作为构建单元实现电源电压的转换为不同的负载、传感器模块提供合适的电压；所述电源开关控制模块主要是根据系统不同负载、传感器模块的工作状态，通过开关控制决定是否为该负载、传感器供电，以此来降低待机功耗，延长电池的使用时间；所述传感器模块用于采集无线传感器网络具体应用所需采集的数据，并把这些数据通过无线传输模块递交给数据处理模块；所述无线传输模块用于与数据处理模块或其它无线传感器网络节点进行通信，接收传感器模块采集的具体应用所需数据或其它无线传感器网络节点输出的数据，并把这些数据传输给数据处理模块进行处理，同时从数据处理模块获取处理后的数据发送给本节点的设备或其它无线传感器网络节点；所述数据处理模块，包括控制模块和数据存储模块，用于对整个无线传感器网络节点的控制，监控和对收集或接收到数据的进行存储与处理，所述控制模块是无线传感器网络节点的核心，它处理从传感器模块采集到的和从无线传输模块当中接收到的数据，并判决何时通过无线传输模块发送这些数据和从其它传感器节点接收数据，所述数据存储模块用于存储无线传感器节点上的各类数据。2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能节能控制系统的电源检测控制方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：S1.1、设定可充电电源模块的电池电量的第一损溢率S1和第二损溢率S2；S1.2、将可充电电源模块的电池电量划分为5种工作状态，包括电池电量满状态、电池电量充足状态、电池正常工作状态、电池欠压工作状态和电池不能正常工作状态，电池电量大于24*(1+S2)V为电池电量满状态、24*(1+S1)～24*(1+S2)V为电池电量充足状态、24*(1
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S1)～24*(1+S1)V为电池正常工作状态、24*(1
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S2)～24*(1
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S1)V为电池欠压工作状态、电池电量小于24*(1
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S2)V为电池不能正常工作状态；S1.3、计算电源检测控制模块的取样电阻，电源检测控制模块电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，赵自田，
申请(专利权)人：深圳市天创达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：