專利名稱：通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可以廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、社區(qū)醫(yī)療等領(lǐng)域中進(jìn)行各種信息的采集，從而為后續(xù)處理和決策提供依據(jù)的通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊。
背景技術(shù)：
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、社區(qū)醫(yī)療等領(lǐng)域中，需要對(duì)野外和室內(nèi)的各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，從而為后續(xù)處理和決策提供依據(jù)。由于監(jiān)測(cè)目標(biāo)位置分散、偏遠(yuǎn)，且監(jiān)測(cè)信號(hào)多樣化，因此各種有線、集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能滿足要求，而大多數(shù)分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是針對(duì)特定應(yīng)用設(shè)置的，在通用性、性價(jià)比、遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)時(shí)間供電等方面有所欠缺。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊，針對(duì)不同類型傳感器接口，提高系統(tǒng)的通用性；實(shí)現(xiàn)局部大范圍、多目標(biāo)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)慕Y(jié)合；在較大的局部區(qū)域內(nèi)對(duì)分散的多個(gè)目標(biāo)同時(shí)監(jiān)測(cè)，并且進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送，以及解決長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)供電的問題。本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊，由監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成多目標(biāo)、多參數(shù)的無線采集和遠(yuǎn)程傳輸，其特點(diǎn)是在所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中，各模擬傳感器和數(shù)字傳感器通過傳感器通用接口單元Sl連接到無線收發(fā)模塊S2，再通過RS232串口外接GPRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，所述無線監(jiān)測(cè)模塊是以太陽能充電電源S4為供電單元；所述無線收發(fā)模塊S2是由內(nèi)嵌8051微處理器和2. 4GHz直接序列擴(kuò)頻射頻收發(fā)器的CCM30芯片和天線組成。本實(shí)用新型通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于所述傳感器通用接口單元Sl用于配接各種模擬傳感器和數(shù)字傳感器，所述模擬傳感器的輸出信號(hào)通過由集成運(yùn)放LMV321組成的放大、濾波單元連接到微處理器的A/D 口，所述數(shù)字傳感器的輸出信號(hào)由多路開關(guān)通過跳線方式選擇連接到微處理器的I/O 口。所述太陽能充電電源S4設(shè)置為太陽能電池板通過充電管理芯片CN3082對(duì)充電電池進(jìn)行充電，設(shè)置外接電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻調(diào)整充電電流，經(jīng)過MAX1835升壓電路和LMl 117穩(wěn)壓電路輸出3. 3V直流電壓。設(shè)置多個(gè)相同的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分布在一個(gè)局部區(qū)域內(nèi)，組成樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于采集多個(gè)目標(biāo)的多種信息并傳送給所述匯聚節(jié)點(diǎn)。所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為中繼模式。與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)大范圍、多目標(biāo)、多參數(shù)、遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)時(shí)間的無線監(jiān)測(cè)，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、社區(qū)醫(yī)療等多領(lǐng)域監(jiān)測(cè)需求。

[0013]圖1為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為本實(shí)用新型傳感器通用接口單元方框圖；圖3為本實(shí)用新型無線收發(fā)模塊方框圖；圖4為本實(shí)用新型GPRS接口單元方框圖；圖5為本實(shí)用新型太陽能充電電源方框圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖3和圖4，本實(shí)施例中通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊是由監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成多目標(biāo)、多參數(shù)的無線采集和遠(yuǎn)程傳輸，在監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中，各模擬傳感器和數(shù)字傳感器通過傳感器通用接口單元Sl連接到無線收發(fā)模塊S2，再通過RS232串口外接GPRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，無線監(jiān)測(cè)模塊是以太陽能充電電源S4為供電單元；無線收發(fā)模塊S2是由內(nèi)嵌8051微處理器和2. 4GHz直接序列擴(kuò)頻射頻收發(fā)器的CCM30芯片和天線組成。本實(shí)施例中相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置也包括參見圖2，傳感器通用接口單元Sl用于配接各種模擬傳感器和數(shù)字傳感器，模擬傳感器的輸出信號(hào)通過由集成運(yùn)放LMV321組成的放大、濾波單元連接到微處理器的A/ D 口 ；LMV321是一種單電源供電、低電壓、低功耗、滿幅度輸出的高性能運(yùn)放，供電電壓為 2. 7V到5V，其預(yù)處理電路中第一級(jí)為固定放大，第二級(jí)為可調(diào)放大，第三級(jí)為2階低通濾波。數(shù)字式傳感器接口分為Ι-wire總線、1 總線和SPI總線式三種，數(shù)字傳感器的輸出信號(hào)由多路開關(guān)通過跳線方式選擇連接到微處理器的I/O 口。參見圖5，太陽能充電電源S4設(shè)置為由3V 500mA太陽能電池板通過充電管理芯片CN3082對(duì)兩節(jié)5號(hào)充電電池進(jìn)行充電，設(shè)置外接電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻調(diào)整充電電流，經(jīng)過MAX1835升壓電路和LM1117穩(wěn)壓電路輸出3. 3V直流電壓。采用太陽能充電方式解決野外長(zhǎng)時(shí)間供電問題，以CN3082充電管理芯片提供充電管理，能夠?qū)﹄姵剡M(jìn)行合理的充電，而不至于電池過充或者由于不合理的充電電流而引起的電池壽命縮短。系統(tǒng)中CCM30、 MAX3232都直接工作在3. 3v電壓，太陽能電池和兩節(jié)充電電池分別通過低開啟電壓二極管 1N60 (防止電流逆流)連接至MAX1835輸入端進(jìn)行升壓，MAX1835具有1. 8v-3. 3v寬輸入電壓，然后再進(jìn)行穩(wěn)壓。設(shè)置最多可以達(dá)到256個(gè)的多個(gè)相同的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分布在一個(gè)局部區(qū)域內(nèi)，組成樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于采集多個(gè)目標(biāo)的多種信息并傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過RS232串口外接GPRS模塊，把采集的信息打包傳送到遠(yuǎn)處的某個(gè)IP地址，各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為中繼模式，不僅自己采集數(shù)據(jù)，而且接收其它監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，一同發(fā)送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣就突破了 100米的傳輸距離限制，擴(kuò)大了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)范圍。具體實(shí)施中，采用基于ZigBee通信協(xié)議的CCM30為核心構(gòu)建監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，組成樹形結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)局部區(qū)域內(nèi)的多個(gè)分散目標(biāo)?；贗EEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、 低成本的無線網(wǎng)絡(luò)。CCM30芯片在單個(gè)芯片上整合了高性能的2. 4GHz DSSS直接序列擴(kuò)頻射頻收發(fā)器、內(nèi)存、高性能8051內(nèi)核、ADC、USART等，支持ZigBee協(xié)議棧。CC2430有21 個(gè)可編程的I/O 口引腳，方便與多種傳感器、MCU、外圍設(shè)備接口。芯片有節(jié)能低功耗的省電模式，可以延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)電源的使用壽命。CCM30芯片只需少量外圍部件配合就能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的收發(fā)功能。由于CCM30的有效傳輸距離在100米左右，當(dāng)局部區(qū)域范圍較大時(shí)，樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的無線節(jié)點(diǎn)兼具采集和中繼的功能，將自身采集的數(shù)據(jù)和其他節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)打包，傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，匯聚節(jié)點(diǎn)需外接GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。目前采用GPRS通信方式的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了全國(guó)各地，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定，是一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用，較好地解決了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等問題。匯聚節(jié)點(diǎn)與GPRS模塊接口需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)，本實(shí)施例采用RS232接口的GPRS數(shù)傳終端，型號(hào)為BLD8131。
權(quán)利要求1.一種通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊，由監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成多目標(biāo)、多參數(shù)的無線采集和遠(yuǎn)程傳輸，其特征是在所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中，各模擬傳感器和數(shù)字傳感器通過傳感器通用接口單元Sl連接到無線收發(fā)模塊S2，再通過RS232串口外接GPRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，所述無線監(jiān)測(cè)模塊是以太陽能充電電源S4為供電單元；所述無線收發(fā)模塊S2是由內(nèi)嵌8051 微處理器和2. 4GHz直接序列擴(kuò)頻射頻收發(fā)器的CCM30芯片和天線組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊，其特征是所述傳感器通用接口單元 Sl用于配接各種模擬傳感器和數(shù)字傳感器，所述模擬傳感器的輸出信號(hào)通過由集成運(yùn)放 LMV321組成的放大、濾波單元連接到微處理器的A/D 口，所述數(shù)字傳感器的輸出信號(hào)由多路開關(guān)通過跳線方式選擇連接到微處理器的I/O 口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊，其特征是所述太陽能充電電源S4設(shè)置為太陽能電池板通過充電管理芯片CN3082對(duì)充電電池進(jìn)行充電，設(shè)置外接電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻調(diào)整充電電流，經(jīng)過MAX1835升壓電路和LM1117穩(wěn)壓電路輸出3. 3V直流電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊，其特征是設(shè)置多個(gè)相同的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分布在一個(gè)局部區(qū)域內(nèi)，組成樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于采集多個(gè)目標(biāo)的多種信息并傳送給所述匯聚節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊，其特征是所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為中繼模式。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種通用遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)模塊，由監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成多目標(biāo)、多參數(shù)的無線采集和遠(yuǎn)程傳輸，其特征是在所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中，各模擬傳感器和數(shù)字傳感器通過傳感器通用接口單元S1連接到無線收發(fā)模塊S2，再通過RS232串口外接GPRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，所述無線監(jiān)測(cè)模塊是以太陽能充電電源S4為供電單元；所述無線收發(fā)模塊S2是由內(nèi)嵌8051微處理器和2.4GHz直接序列擴(kuò)頻射頻收發(fā)器的CC2430芯片和天線組成。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了大范圍、多目標(biāo)、多參數(shù)、遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)時(shí)間的無線監(jiān)測(cè)，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、社區(qū)醫(yī)療等多領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)需求。
文檔編號(hào)H02N6/00GK202042044SQ201120122460
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者李紹穩(wěn), 檀春節(jié), 江朝暉, 焦俊, 程樹青, 陸麗莉, 黃曉慰 申請(qǐng)人:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)