远距离自动采样测量空气质量的无线传感器节点制造技术

本实用新型专利技术公开了一种远距离自动采样测量空气质量的无线传感器节点，包括传感器模块、CPU处理模块、用于自动搜索邻近无线传感器节点并与搜索到节点进行双向通信的短距离无线通信模块、对传感器模块采集数据与CPU处理模块的相关工作参数进行同步存储的数据存储模块、将传感器模块所采集数据进行同步上传的RF收发器、自主定位模块、计时模块和电源模块，CPU处理模块内部集成有对传感器模块采样数据进行自动校验的数据纠错模块。本实用新型专利技术安装维护方便、功耗低、信息传送稳定可靠且自定位能力强、通信功能强，能解决现有节点存在的信息采集与传送不准确、数据传输时断时续、节点之间通信能力差、功能单一、寿命短、不便于维护等缺陷。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种无线传感器节点，尤其是涉及一种远距离自动采样测量空气质量的无线传感器节点。
技术介绍
随着半导体技术、计算机技术、通信技术等信息技术的发展与高科技的不断进步， 人们的生活水平有了很大的提高，环境问题开始引起人们的重视。城市人口居住较为密集， 城市周边企业也较多，来自于工业和市民生活所带来的空气污染问题一直是各个国家和市民关注的问题。各个国家和政府也一直在致力于改善城市的生活质量，而改善城市空气质量的第一步就是全面获取和了解城市空气质量参数。以往的做法是采集原始数据后再进行实验室分析，需要投入大量的人力物力，收效甚微。基于无线互联网络的价格低廉、高效的远程检测系统为人们及时掌握瞬息万变的空气质量参数提供了可能。在环境参数检测系统中最重要的是信息采集终端，即传感器节点，传感器节点主要负责数据的采集、传送。每一个远程检测系统都需要在监测区域布置大量的传感器节点。无线传感器网络内的节点大多采用射频收发模块将数据上传至主节点，再与监控中心通信且网络内通信时序由监控中心统一控制。因此，传感器节点就是整个监测网络的基本单元，节点的稳定运行是整个网络可靠性的基本保证，所以在设计时力求简单可靠、功能强大、价格低廉。然而，国内目前所采用的传感器节点在设计和制造方面均不同程度地存在传感器节点信息采集与传送不准确、时断时续、传感器节点之间的通信能力差、传感器节点功能单一、寿命短、不便于维护等多种缺陷和不足。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种远距离自动采样测量空气质量的无线传感器节点，其安装及维护方便、功耗低、信息传送稳定可靠且自定位能力强、通信功能强，能解决现有节点存在的信息采集与传送不准确、数据传输时断时续、节点之间通信能力差、功能单一、寿命短、不便于维护等缺陷。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种远距离自动采样测量空气质量的无线传感器节点，其特征在于包括由对被监测区域空气质量的相关参数进行实时检测的多个传感器组成的传感器模块、与传感器模块相接的CPU处理模块、与CPU处理模块相接且用于自动搜索邻近无线传感器节点的短距离无线通信模块、按照时间先后顺序对传感器模块所采集的数据与CPU处理模块的相关工作参数进行同步存储并相应建立采样历史记录与工作参数日志的数据存储模块、将传感器模块所采集数据进行同步上传的RF 收发器、分别与CPU处理模块相接的自主定位模块和计时模块以及为传感器模块、CPU处理模块、短距离无线通信模块和RF收发器进行供电的电源模块，所述数据存储模块和RF收发器均与CPU处理模块相接，所述CPU处理模块内部集成有对传感器模块所采样数据进行自动校验的数据纠错模块，所述CPU处理模块通过短距离无线通信模块与自动搜索到的邻近无线传感器节点进行双向通信，所述传感器模块、CPU处理模块、短距离无线通信模块和RF 收发器均与电源模块相接，且电源模块通过CPU处理模块对自主定位模块和计时模块进行供电。上述远距离自动采样测量空气质量的无线传感器节点，其特征是多个所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、二氧化硫传感器、二氧化碳传感器和粉尘浓度传感器，所述温度传感器、湿度传感器、二氧化硫传感器、二氧化碳传感器和粉尘浓度传感器均通过传感器接口与CPU处理模块相接。上述远距离自动采样测量空气质量的无线传感器节点，其特征是所述温度传感器、湿度传感器、二氧化硫传感器、二氧化碳传感器和粉尘浓度传感器均为模拟信号传感器且均通过A/D转换器与传感器接口相接。上述远距离自动采样测量空气质量的无线传感器节点，其特征是所述CPU处理模块为芯片MCF5307。本技术与现有技术相比具有以下优点1、采用低功耗节能单片机，大大延长了电池的使用寿命，传感器节点外壳采用防水、防晒、耐腐蚀、高强度复合材料制成，大大延长了节点工作期限。2、一个传感器节点可接入一种或多种感知器，各传感器节点信息传播的范围和速度大，传感器工作状态采用远程唤醒机制，能节省电力。3、传感器节点采用太阳能电池供电，并备有可充电电池，保证节点供电稳定，并且可使整个传感器网络具有可重构和易调整性、方便维护和管理。4、可通过远程命令对传感器节点进行参数修改和程序升级。5、节点负责连接无线传感器网络和外部网络的通信(具体通过短距离无线通信模块和RF收发器来实现)，实现两种网络通信协议间的转换，发送控制命令到传感器网络内部节点，以及传送节点的信息到数据中心。6、智能化程度高且功能多样，可同时执行多种不同的任务传感器节点在执行数据采集时，可担任数据和命令传输媒介，即根据节点间默认通信协议收集近邻感知节点发来的数据，组成一定大小的数据包存储备份后通过无线网络即RF收发器及时上传至主节点，为建构自组织网络提供技术支持，大大提高了自组织网络运行的稳定性和可靠性。7、传感器节点间协作进行实时监测、感知、采集、处理和发布各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到主节点，可以无论何时何地都能向人们提供需要的信息。8、传感器节点间通过无线功能组成网络，彼此通信和交换各种信息，低功耗。低复杂度，低生产成本，综合不同种类的传感器，从而感知不同种类的信息。此外，功能有限的传感器通过相互协作可以完成更大的感知任务，传感器节点以自组织方式进行通信，每个节点都具备自动搜索、定位和恢复连接的能力。9、具有一定的存储和计算能力，可以综合考察信息采样历史记录、节点工作参数日志和环境参数等信息，对当前采样数据进行纠错处理。10、相邻传感器节点间采用短距离无线低功率通信方式进行双向通信，通过多跳中继方式将监测数据传到网关节点。低功耗的多跳通信模式节省功耗，同时增加了通信的隐蔽性，也避免了长距离的无线通信易受外界噪声干扰的影响。综上所述，本技术安装及维护方便、功耗低、信息传送稳定可靠且自定位能力强、通信功能强，能有效对城市各监测点的空气参数进行实时采集和发布，可消除探测区域内的阴影和盲点，节省人力物力，能有效解决现有传感器节点存在的节点信息采集与传送不准确、数据传输时断时续、传感器节点之间的通信能力差、传感器节点功能单一、寿命短、 不便于维护等多种缺陷和不足。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的电路原理框图。附图标记说明1-传感器模块； 1-1-温度传感器；1-2-湿度传感器；1-3- 二氧化硫传感器；1-4- 二氧化碳传感器；1-5-粉尘浓度传感器；1-6-A/D转换器； 2-CPU处理模块；3_短距离无线通信模块；4-数据存储模块； 5-自主定位模块；6-计时模块；7-RF收发器； 8-电源模块；9_数据纠错模块；10-传感器接口。具体实施方式如图1所示，本技术包括由对被监测区域空气质量的相关参数进行实时检测的多个传感器组成的传感器模块1、与传感器模块1相接的CPU处理模块2、与CPU处理模块2相接且用于自动搜索邻近无线传感器节点的短距离无线通信模块3、按照时间先后顺序对传感器模块1所采集的数据与CPU处理模块2的相关工作参数进行同步存储并相应建立采样历史记录与工作参数日志的数据存储模块4、将传感器模块1所采集数据进行同步上传的RF收发器7、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种远距离自动采样测量空气质量的无线传感器节点，其特征在于：包括由对被监测区域空气质量的相关参数进行实时检测的多个传感器组成的传感器模块（１）、与传感器模块（１）相接的ＣＰＵ处理模块（２）、与ＣＰＵ处理模块（２）相接且用于自动搜索邻近无线传感器节点的短距离无线通信模块（３）、按照时间先后顺序对传感器模块（１）所采集的数据与ＣＰＵ处理模块（２）的相关工作参数进行同步存储并相应建立采样历史记录与工作参数日志的数据存储模块（４）、将传感器模块（１）所采集数据进行同步上传的ＲＦ收发器（７）、分别与ＣＰＵ处理模块（２）相接的自主定位模块（５）和计时模块（６）以及为传感器模块（１）、ＣＰＵ处理模块（２）、短距离无线通信模块（３）和ＲＦ收发器（７）进行供电的电源模块（８），所述数据存储模块（４）和ＲＦ收发器（７）均与ＣＰＵ处理模块（２）相接，所述ＣＰＵ处理模块（２）内部集成有对传感器模块（１）所采样数据进行自动校验的数据纠错模块（９），所述ＣＰＵ处理模块（２）通过短距离无线通信模块（３）与自动搜索到的邻近无线传感器节点进行双向通信，所述传感器模块（１）、ＣＰＵ处理模块（２）、短距离无线通信模块（３）和ＲＦ收发器（７）均与电源模块（８）相接，且电源模块（８）通过ＣＰＵ处理模块（２）对自主定位模块（５）和计时模块（６）进行供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙海军，吴晓华，高涛，
申请(专利权)人：西安迅腾科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：87