專利名稱：一種用于環(huán)境檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域，具體是一種利用基于MEMS技術(shù)的溫濕度和 大氣壓傳感器以及低功耗的光強傳感器檢測環(huán)境信息的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置。
背景技術(shù)：
溫濕度、大氣壓強、光照強度等環(huán)境信息與人們生活戚戚相關(guān)，在農(nóng)、林、牧、副、漁 和工業(yè)的生產(chǎn)控制中，也需頻繁準(zhǔn)確地采集這些數(shù)據(jù)來保證生產(chǎn)加工的正常進行。隨著社會 發(fā)展和人們生活水平的提高，家居和辦公環(huán)境的個性化受到越來越多人的推崇，智能樓宇、 智能家居正成為趨勢，精確可靠的采集數(shù)據(jù)成為首要解決的問題。
現(xiàn)有的對溫濕度、大氣壓強、光照強度等環(huán)境信息的檢測裝置由于采用的多是傳統(tǒng)的模 擬式傳感器，所以這種檢測裝置存在體積大、抗干擾性弱、測量精度低的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種用于環(huán)境檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置。 本實用新型的要解決的現(xiàn)有環(huán)境信息的檢測裝置存在的體積大、抗干擾性弱、測量精度 低的問題。。
為實現(xiàn)以上目的，本實用新型所述的一種用于環(huán)境檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置由MEMS 溫濕度傳感器、MEMS大氣壓強傳感器、光照強度傳感器、數(shù)據(jù)交換單元、控制單元以及射 頻單元組成；MEMS溫濕度傳感器、MEMS大氣壓強傳感器、光照強度傳感器分別與控制單 元、數(shù)據(jù)交換單元互相連接，控制單元和數(shù)據(jù)交換單元、射頻單元互相連接。 MEMS溫濕度傳感器用來檢測裝置所處環(huán)境的溫濕度狀態(tài)并輸出數(shù)字信號。 MEMS大氣壓強傳感器用來檢測裝置所處環(huán)境的大氣壓強狀態(tài)并輸出數(shù)字信號。 光照強度傳感器用來檢測裝置所處環(huán)境的光照強度狀態(tài)并輸出數(shù)字信號。 控制單元利用SPI接口及輸入輸出管腳口與傳感器進行數(shù)據(jù)交換，傳感器輸出的數(shù)字信 號在控制單元內(nèi)進行算法及協(xié)議處理。
控制單元還協(xié)調(diào)整個裝置的有效運行，控制系統(tǒng)功耗，延長裝置工作時間。 數(shù)據(jù)交換單元使裝置與外界建立有線數(shù)據(jù)聯(lián)系，增強裝置的擴展性。射頻單元與基站建立無線通信聯(lián)系，進行數(shù)據(jù)交換。
本實用新型采用傳感器作為環(huán)境信息檢測傳感器，具有體積小、功耗低的特點，數(shù)字信 號輸出使得裝置實現(xiàn)簡單，互換性強、維護簡單方便。本實用新型在環(huán)境信息檢測領(lǐng)域具有 廣闊的應(yīng)用前景。


圖l為本實用新型的框圖。
圖2為本實用新型工作流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示，本實用新型所述的一種用于環(huán)境檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置包括MEMS溫 濕度傳感器、MEMS大氣壓強傳感器、光照強度傳感器、數(shù)據(jù)交換單元、控制單元以及射頻 單元組成；MEMS溫濕度傳感器、MEMS大氣壓強傳感器、光照強度傳感器分別于控制單元、 數(shù)據(jù)交換單元互相連接，控制單元和數(shù)據(jù)交換單元、射頻單元互相連接。
MEMS溫濕度傳感器用來檢測裝置所處環(huán)境的溫濕度狀態(tài)并輸出數(shù)字信號；MEMS大氣 壓強傳感器用來檢測裝置所處環(huán)境的大氣壓強狀態(tài)并輸出數(shù)字信號；光照強度傳感器用來檢 測裝置所處環(huán)境的光照強度狀態(tài)并輸出數(shù)字信號?？刂茊卧刂苽鞲衅鞯臄?shù)據(jù)使能，并利用 自帶的SPI 口和輸入輸出管腳與傳感器進行數(shù)據(jù)交換。傳感器和控制單元也可通過數(shù)據(jù)交換 單元與其他裝置或系統(tǒng)進行有線數(shù)據(jù)交換。
控制單元對傳感器的輸出數(shù)據(jù)進行校驗及算法和協(xié)議處理，并可根據(jù)所設(shè)閥值提供報警
提示功能。控制單元同時還協(xié)調(diào)整個裝置的有效運行，控制系統(tǒng)功耗。
整個裝置在一套完善的低功耗模式下工作，控制單元和射頻單元只有在短暫的檢測時間 內(nèi)處于正常工作模式，其余時間處于超低功耗模式并可根據(jù)需要切斷MEMS傳感器的供電電 源，保證系統(tǒng)以最低的功耗進行工作。正常工作模式和超低功耗模式之間的切換靠定時器來 輔助實現(xiàn)。
裝置的工作電壓為3.3V，釆用低功耗技術(shù)時，系統(tǒng)的工作電流為0.3mA，最大工作電流 為30mA。裝置的供電根據(jù)需要可由有線的5V直流適配器提供，也可由充電鋰電池提供。鋰 電池輸出電壓3.7V，容量為1500mAh。使用充電鋰電池時，經(jīng)計算可待機工作半年以上。采 用大容量電池時，待機工作時間相應(yīng)延長。
4MEMS溫濕度傳感器采用Scnsirion (英文全稱)公司的SHTll， MEMS大氣壓強傳感器 采用VTI(英文全稱)公司的SCP1000，光照強度傳感器采用TAOS(英文全稱)公司的TSL2560， 射頻單元工作頻率為433MHz，信道數(shù)目255個，數(shù)據(jù)傳輸速率及功率可調(diào)，最大傳輸速率 500kbps，最大傳輸功率10dBm，布設(shè)在地表的無線傳輸距離最大可到500m，射頻單元采用 雙極子全向天線，最大天線增益1.5dBi。
裝置與基站采用自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)。裝置的控制單元將處理過的數(shù)據(jù)通 過射頻單元發(fā)送至基站，發(fā)送方式為定時，定時時間可由基站方便設(shè)置，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)既可為 傳輸時刻的實時環(huán)境數(shù)據(jù)，也可為過去時間段內(nèi)的特定時間點數(shù)據(jù)。
裝置上電后，首先進行圖2所示的初始化工作，完成初始化工作后裝置將加入網(wǎng)絡(luò)，定 時方式采集環(huán)境信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過算法處理后定時發(fā)送。檢測和發(fā)送數(shù)據(jù)時的工作狀態(tài)為 正常工作狀態(tài)，其他時間系統(tǒng)都處于低功耗狀態(tài)。
本實用新型裝置電源即可由電池提供，也可由有源適配器提供。
本實用新型的裝置利用傳感器以數(shù)字信號形式輸出裝置所在位置的溫濕度、大氣壓強、 光照強度等環(huán)境信息，信號經(jīng)過算法和協(xié)議處理后通過無線傳輸?shù)耐ㄐ欧绞桨褦?shù)據(jù)發(fā)送至基 站以進行環(huán)境信息檢測和控制。
本實用新型裝置采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有安裝布設(shè)方便、檢測準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠等 特點。
本實用新型中的縮寫具體為
MEMS-Micro-Elec加-Mechanical Systems (中文全稱"微機電系統(tǒng)")
SP1——Serial Peripheral Interface (中文企稱"串行設(shè)備接U") I2C——Intel-Integrated Circuit bus (中文全稱"內(nèi)部集成電路總線")。
權(quán)利要求1、一種用于環(huán)境檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于它由MEMS溫濕度傳感器、MEMS大氣壓強傳感器、光照強度傳感器、數(shù)據(jù)交換單元、控制單元以及射頻單元組成；MEMS溫濕度傳感器、MEMS大氣壓強傳感器、光照強度傳感器分別與控制單元、數(shù)據(jù)交換單元互相連接，控制單元和數(shù)據(jù)交換單元、射頻單元互相連接；MEMS溫濕度傳感器用來檢測裝置所處環(huán)境的溫濕度信息并輸出數(shù)字信號；MEMS大氣壓強傳感器用來檢測裝置所處環(huán)境的大氣壓強信息并輸出數(shù)字信號；光照強度傳感器用來檢測裝置所處環(huán)境的光照強度信息并輸出數(shù)字信號；控制單元通過控制單元的輸入輸出管腳口對傳感器進行控制；控制單元利用SPI接口及控制單元的輸入輸出管腳口與傳感器進行數(shù)據(jù)交換，傳感器輸出的數(shù)字信號在控制單元內(nèi)進行算法及協(xié)議處理；數(shù)據(jù)交換單元使裝置與外界建立有線數(shù)據(jù)聯(lián)系；射頻單元與基站建立無線通信聯(lián)系，進行數(shù)據(jù)交換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于環(huán)境檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置，其特征在于MEMS 溫濕度傳感器采用Scnsirion公司的SHT11 ， MEMS大氣壓強傳感器采用VTI公司的SCP1000， 光照強度傳感器采用TAOS公司的TSL2560。
專利摘要本實用新型涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域，具體是一種用于環(huán)境檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置。它包括傳感器、數(shù)據(jù)交換單元、控制單元和射頻單元。本實用新型對傳感器的輸出信號進行采集，實時檢測出實用新型裝置所在位置的環(huán)境信息，并通過無線傳輸?shù)耐ㄐ欧绞桨褦?shù)據(jù)發(fā)送至基站以進行環(huán)境信息方面的檢測及控制。
文檔編號G05B19/418GK201293937SQ20082008374
公開日2009年8月19日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者劉海濤, 波 吳, 周璐巍, 華 姜, 帆 張, 李中一, 李保海, 康 趙, 鮑星合 申請人:中科院嘉興中心微系統(tǒng)所分中心