專利名稱：無線傳感器及傳感系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，特別是涉及一種無線傳感器及一種傳感系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的不斷發(fā)展，目前的傳感器市場已經(jīng)非常繁榮，各種功能各異的傳感器業(yè)已在各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地使用。如圖1所示，現(xiàn)有的傳感器往往結(jié)構(gòu)簡單，僅具有一個(gè)單一的傳感模塊用于獲得探測數(shù)據(jù)，在使用時(shí)只有將其與相應(yīng)的應(yīng)用電路電氣相連之后，才能夠?qū)ζ浍@得的探測數(shù)據(jù)加以處理應(yīng)用。這樣的應(yīng)用模式給現(xiàn)有傳感器的使用帶來了極大的局限性，在所有設(shè)置了傳感器的探測節(jié)點(diǎn)處均需要相應(yīng)地進(jìn)行電氣布線甚至外圍設(shè)備的安裝，這不但會導(dǎo)致使用不便，還需要耗費(fèi)大量的人力物力，引起作業(yè)效率的低下，特別是當(dāng)探測節(jié)點(diǎn)位于高危環(huán)境中時(shí)，則會導(dǎo)致更大的使用成本，并且還容易在作業(yè)過程中引發(fā)危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的傳感器應(yīng)用不便且使用安全性不高的缺陷，提供一種應(yīng)用方便且使用安全性很高的無線傳感器及一種相應(yīng)的傳感系統(tǒng)。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種無線傳感器，其包括一傳感模塊，其特點(diǎn)在于，該無線傳感器還包括一與該傳感模塊相連的MCU (微處理器)；一與該MCU相連的無線通信模塊；一與該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊均相連的電源模塊，用于向該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊供電；該MCU用于通過該無線通信模塊接收及處理來自外圍設(shè)備的控制數(shù)據(jù)、并根據(jù)該控制數(shù)據(jù)控制該傳感模塊及該無線通信模塊的運(yùn)行，還用于接收及處理該傳感模塊獲得的探測數(shù)據(jù)、并通過該無線通信模塊發(fā)送至外圍設(shè)備，還用于通過該無線通信模塊接收并轉(zhuǎn)發(fā)來自外圍設(shè)備的探測數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。較佳地，該傳感模塊包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件，該敏感元件包括以下元件集中的一種或多種熱敏元件、濕敏元件、聲敏元件、光敏元件、力敏元件、磁敏元件、氣敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件。較佳地，該MCU具有一個(gè)或多個(gè)總線接口。較佳地，該無線通信模塊為工作于ISM頻段(工業(yè)、科學(xué)研究和醫(yī)用頻段)的 RF (射頻)無線通信模塊。較佳地，該電源模塊包括濾波穩(wěn)壓電路及LDO (低壓差線性穩(wěn)壓器)。本發(fā)明的另一技術(shù)方案為一種傳感系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，其包括多個(gè)上述的無線傳感器以及至少一個(gè)終端設(shè)備，該些無線傳感器之間以及該些無線傳感器與該終端設(shè)備之間均為無線通信，該終端設(shè)備用于發(fā)送針對各個(gè)無線傳感器的控制數(shù)據(jù)，各個(gè)無線傳感器用于根據(jù)來自該終端設(shè)備的針對自身的控制數(shù)據(jù)運(yùn)行、并將獲得的探測數(shù)據(jù)發(fā)送至該終端設(shè)備。
較佳地，各個(gè)無線傳感器用于從該終端設(shè)備接收針對自身的控制數(shù)據(jù)、或經(jīng)過其它無線傳感器的轉(zhuǎn)發(fā)接收針對自身的控制數(shù)據(jù)，還用于將獲得的探測數(shù)據(jù)發(fā)送至該終端設(shè)備、或經(jīng)過其它無線傳感器的轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送至該終端設(shè)備，還用于接收并轉(zhuǎn)發(fā)來自該終端設(shè)備的針對其它無線傳感器的控制數(shù)據(jù)以及其它無線傳感器獲得的探測數(shù)據(jù)。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明的該無線傳感器在現(xiàn)有傳感器的傳感模塊的基礎(chǔ)之上，還增設(shè)了 MCU及無線通信模塊，使得該無線傳感器能夠通過其無線通信模塊接收來自終端的控制數(shù)據(jù)，該MCU根據(jù)該控制數(shù)據(jù)對該傳感模塊及該無線通信模塊進(jìn)行控制，利用該傳感模塊獲得探測數(shù)據(jù)、并通過該無線通信模塊將該探測數(shù)據(jù)發(fā)送至終端。這樣的無線傳感器在應(yīng)用時(shí)不會再受到布線的限制，使用非常方便，其可以被設(shè)置在各種探測節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行無線作業(yè)，節(jié)省了大量的人力物力，有利于提高作業(yè)效率。更進(jìn)一步地，還可以將多個(gè)這樣的無線傳感器與終端一起構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的每一個(gè)無線傳感器均具有接收、發(fā)送以及轉(zhuǎn)發(fā)控制數(shù)據(jù)和探測數(shù)據(jù)的功能，由終端對該些無線傳感器進(jìn)行統(tǒng)一控制，并且該些無線傳感器獲得的探測數(shù)據(jù)也將最終到達(dá)終端以供處理。這樣的傳感系統(tǒng)完全省去了布線負(fù)擔(dān)，只需在探測區(qū)域中設(shè)置多個(gè)由上述的無線傳感器構(gòu)成的探測節(jié)點(diǎn)，操作人員便可以在終端處對各個(gè)無線傳感器獲得的探測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全盤掌握，因此，這樣的傳感系統(tǒng)具有極為廣泛的應(yīng)用性，不但能夠進(jìn)一步地降低探測過程中所耗費(fèi)的人力物力，極大地提高作業(yè)效率，還能夠在對危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行探測時(shí)，省去操作人員親身操作所隱含的潛在危險(xiǎn)，極大地提高作業(yè)安全性。


圖1為現(xiàn)有的傳感器的應(yīng)用模式示意圖。圖2為本發(fā)明的該無線傳感器的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明的該傳感系統(tǒng)的一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖2所示，本發(fā)明的該無線傳感器首先包括一基礎(chǔ)的傳感模塊1，該傳感模塊1 公知地主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，該敏感元件用于探測周圍環(huán)境中某一特定物理現(xiàn)象的信息，而該轉(zhuǎn)換元件則用于將探測獲得的該信息按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號，以便后續(xù)的模塊對該電信號進(jìn)行處理。其中，該敏感元件可以為以下元件集中的一種或多種熱敏元件、濕敏元件、聲敏元件、光敏元件、力敏元件、磁敏元件、氣敏元件、放射線敏感元件、 色敏元件和味敏元件，以分別對以下物理現(xiàn)象的信息進(jìn)行探測溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、 壓力、磁場強(qiáng)度、煙霧濃度、煤氣(天然氣)濃度、火焰、移動物體的大小、速度和方向等等， 上述的各種敏感元件可以直接采用霍尼韋爾、歐姆龍、賀力氏、博世、飛思卡爾、ADI等公司的成熟產(chǎn)品。除了該傳感模塊1之外，本發(fā)明的該無線傳感器還包括有一與該傳感模塊1相連的MCU 2，該MCU 2為該無線傳感器的中樞控制模塊，其內(nèi)置有高速的處理器內(nèi)核，并擁有充足的閃存空間，其控制功能將在下文中進(jìn)行說明；一與該MCU 2相連的無線通信模塊3， 該無線通信模塊3可以采用一工作在免費(fèi)的ISM頻段的RF無線通信模塊實(shí)現(xiàn)，該無線通信
4模塊3 —方面能夠與該MCU 2進(jìn)行內(nèi)部的數(shù)據(jù)交互，另一方面還能夠與外圍設(shè)備進(jìn)行無線通信，此處所謂的外圍設(shè)備既可以為其它的無線傳感器，也可以為終端設(shè)備，例如一電腦； 一與該傳感模塊1、該MCU 2及該無線通信模塊3均相連的電源模塊4，該電源模塊4用于向該傳感模塊1、該MCU 2及該無線通信模塊3供電，該電源模塊4 一般可以包括濾波穩(wěn)壓電路部分以及電壓轉(zhuǎn)換電路部分，由于高性能、低功耗的MCU及RF無線通信模塊中的RF芯片對供電的要求比較高，特別是對輸入電壓調(diào)節(jié)率(Line Regulation)的要求比較高，因此較佳地采用LDO作為電壓轉(zhuǎn)換電路來轉(zhuǎn)換該無線傳感器的各個(gè)模塊所需的工作電壓，另外，通常采用微型電池向該濾波穩(wěn)壓電路以及該電壓轉(zhuǎn)換電路供電。在該無線傳感器僅與一個(gè)外圍設(shè)備進(jìn)行直接通信的工作狀態(tài)下，該MCU通過該無線通信模塊接收及處理來自該外圍設(shè)備的控制數(shù)據(jù)，并根據(jù)該控制數(shù)據(jù)對該傳感模塊及該無線通信模塊的運(yùn)行進(jìn)行控制，同時(shí)，該MCU還接收及處理該傳感模塊獲得的探測數(shù)據(jù)，然后通過該無線通信模塊將經(jīng)過處理的該探測數(shù)據(jù)發(fā)送至該外圍設(shè)備。然而，當(dāng)整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中不僅僅包括正在進(jìn)行上述直接通信的該無線傳感器和該外圍設(shè)備，還包括有一個(gè)或多個(gè)其它的外圍設(shè)備時(shí)，上述的該無線傳感器還可以為其它的外圍設(shè)備起到數(shù)據(jù)傳遞節(jié)點(diǎn)的作用，例如，該MCU可以通過該無線通信模塊從一個(gè)其它的外圍設(shè)備處接收探測數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，并再次將該些探測數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至另一個(gè)其它的外圍設(shè)備。另外，該MCU還可以具有豐富的外圍總線接口，例如URAT(通用異步收發(fā)接口)、 IICdNTER-IC串行總線接口)、SPI(串行外圍接口)等接口，從而操作人員僅需進(jìn)行簡單的配置，便可以將該MCU與其它的外接設(shè)備連接以實(shí)現(xiàn)通信。由于上述的外圍設(shè)備既可以是其它的無線傳感器，也可以是終端設(shè)備，因此，顯然可以將多個(gè)本發(fā)明的該無線傳感器與至少一個(gè)終端設(shè)備相結(jié)合以建立起一個(gè)傳感系統(tǒng)。終端設(shè)備作為整個(gè)傳感系統(tǒng)的統(tǒng)一控制端以及最終的探測結(jié)果處理端。操作人員在終端設(shè)備處生成針對各個(gè)無線傳感器的控制數(shù)據(jù)，然后終端設(shè)備以無線通信的方式將該些控制數(shù)據(jù)向外發(fā)送。距離該終端設(shè)備較近的那些無線傳感器將直接通過其無線通信模塊從該終端設(shè)備接收與其自身相匹配的控制數(shù)據(jù)，而距離該終端設(shè)備較遠(yuǎn)的那些無線傳感器則無法直接接收到來自該終端設(shè)備的與其自身相匹配的控制數(shù)據(jù)，該些控制數(shù)據(jù)將經(jīng)過多個(gè)無線傳感器的轉(zhuǎn)發(fā)后才能夠最終到達(dá)相匹配的無線傳感器，由此，每個(gè)該無線傳感器都能夠根據(jù)接收到的控制數(shù)據(jù)在該終端設(shè)備的統(tǒng)一控制之下有條不紊、相互協(xié)作地運(yùn)行。上述的控制數(shù)據(jù)中將含有對各個(gè)無線傳感器的軟件配置信息，從而便可以根據(jù)不同的具體應(yīng)用環(huán)境對各個(gè)無線傳感器所執(zhí)行的主要功能進(jìn)行控制。例如，如圖2中的實(shí)線箭頭構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所示，根據(jù)各個(gè)無線傳感器的設(shè)置地點(diǎn)的不同，該終端設(shè)備D會通過控制數(shù)據(jù)將它們劃分為傳感節(jié)點(diǎn)(包括傳感節(jié)點(diǎn)A和傳感節(jié)點(diǎn)B)以及匯聚節(jié)點(diǎn)C這幾種功能類型。位于探測區(qū)域內(nèi)部或附近的無線傳感器將被設(shè)置為傳感節(jié)點(diǎn)，并以自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)體系，即，大部分的傳感節(jié)點(diǎn)將自動成為傳感節(jié)點(diǎn)A，僅用于獲得自身所在處的探測數(shù)據(jù)、并將該些探測數(shù)據(jù)向外發(fā)送，而其余的少量傳感節(jié)點(diǎn)則將自動成為傳感節(jié)點(diǎn)B，不僅用于獲得自身所在處的探測數(shù)據(jù)，還用于接收來自傳感節(jié)點(diǎn)A的探測數(shù)據(jù)，繼而再將傳感節(jié)點(diǎn)A和B所獲得的全部探測數(shù)據(jù)一同進(jìn)一步地向外轉(zhuǎn)發(fā)至匯聚節(jié)點(diǎn)C。匯聚節(jié)點(diǎn)C一般已經(jīng)處于探測區(qū)域之外了，它們僅用于接收來自傳感節(jié)點(diǎn)B的、但是是由全部的傳感節(jié)點(diǎn)探測獲得的探測數(shù)據(jù)，并將該些探測數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)發(fā)至該終端設(shè)備D處進(jìn)行集中處理。圖2中的實(shí)線箭頭構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)僅為本發(fā)明的該傳感系統(tǒng)的一種網(wǎng)絡(luò)組織方式，根據(jù)探測區(qū)域的分布范圍、無線傳感器的設(shè)置地點(diǎn)、終端設(shè)備的安置地點(diǎn)，該傳感系統(tǒng)可以具有各種不同的網(wǎng)絡(luò)組織方式，例如圖2中的虛線箭頭則展示出了另一種可選的網(wǎng)絡(luò)組織方式下部分無線傳感器之間的通信關(guān)系。在各種不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)無線傳感器所擔(dān)任的功能類型也可能會發(fā)生變化，例如在某種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，一無線傳感器擔(dān)任著一個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)A的角色， 而在另一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，該無線傳感器則可能會在終端設(shè)備D的控制之下成為一個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)B或者一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)C，但是無論具體的網(wǎng)絡(luò)組織方式如何，各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)獲得的探測數(shù)據(jù)都將以無線通信的方式向外傳輸，并直接地，或者是經(jīng)過多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多跳后，到達(dá)該具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的那些匯聚節(jié)點(diǎn)C，并最終到達(dá)終端設(shè)備D，以供操作人員在終端設(shè)備D處對該些探測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的分析處理，并根據(jù)分析處理的結(jié)果對針對各個(gè)無線傳感器的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，或是根據(jù)該結(jié)果再繼續(xù)執(zhí)行其它的后續(xù)操作。上述的該MCU及終端設(shè)備的各種功能均可以利用現(xiàn)有的硬件條件并結(jié)合現(xiàn)有的編程手段加以實(shí)現(xiàn)，故在此對其實(shí)現(xiàn)過程不做贅述。本發(fā)明的該無線傳感器以及該傳感系統(tǒng)可以應(yīng)用在交通、家居、商業(yè)娛樂等各種場合，例如，對家庭中的電表及水表上的讀數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程抄報(bào)，或者對交通路段的路況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測等等，能夠節(jié)省大量的人力物力，極大地提高作業(yè)效率。更進(jìn)一步地，該傳感系統(tǒng)還可以用于較為特殊的探測環(huán)境中，例如煤氣管道中、海洋中等等，普通工作人員一般難以在這些探測環(huán)境中進(jìn)行長時(shí)間的監(jiān)測，而在采用了本發(fā)明的該無線傳感器之后，可以通過軟件配置的方式使其在探測區(qū)域中組織成為強(qiáng)大的傳感網(wǎng)絡(luò)，而操作人員在終端設(shè)備處便可以方便迅速地接收到全部探測節(jié)點(diǎn)處獲得的實(shí)時(shí)探測數(shù)據(jù)，由此，不但節(jié)省了大量的人力物力，還極大地提高了探測過程中的作業(yè)安全性。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器，其包括一傳感模塊，其特征在于，該無線傳感器還包括一與該傳感模塊相連的MCU ；一與該MCU相連的無線通信模塊；一與該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊均相連的電源模塊，用于向該傳感模塊、該 MCU及該無線通信模塊供電；該MCU用于通過該無線通信模塊接收及處理來自外圍設(shè)備的控制數(shù)據(jù)、并根據(jù)該控制數(shù)據(jù)控制該傳感模塊及該無線通信模塊的運(yùn)行，還用于接收及處理該傳感模塊獲得的探測數(shù)據(jù)、并通過該無線通信模塊發(fā)送至外圍設(shè)備，還用于通過該無線通信模塊接收并轉(zhuǎn)發(fā)來自外圍設(shè)備的探測數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的無線傳感器，其特征在于，該傳感模塊包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件，該敏感元件包括以下元件集中的一種或多種熱敏元件、濕敏元件、聲敏元件、光敏元件、力敏元件、磁敏元件、氣敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件。
3.如權(quán)利要求1所述的無線傳感器，其特征在于，該MCU具有一個(gè)或多個(gè)總線接口。
4.如權(quán)利要求1所述的無線傳感器，其特征在于，該無線通信模塊為工作于ISM頻段的 RF無線通信模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的無線傳感器，其特征在于，該電源模塊包括濾波穩(wěn)壓電路及LDO。
6.一種傳感系統(tǒng)，其特征在于，其包括多個(gè)權(quán)利要求1所述的無線傳感器以及至少一個(gè)終端設(shè)備，該些無線傳感器之間以及該些無線傳感器與該終端設(shè)備之間均為無線通信， 該終端設(shè)備用于發(fā)送針對各個(gè)無線傳感器的控制數(shù)據(jù)，各個(gè)無線傳感器用于根據(jù)來自該終端設(shè)備的針對自身的控制數(shù)據(jù)運(yùn)行、并將獲得的探測數(shù)據(jù)發(fā)送至該終端設(shè)備。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感系統(tǒng)，其特征在于，各個(gè)無線傳感器用于從該終端設(shè)備接收針對自身的控制數(shù)據(jù)、或經(jīng)過其它無線傳感器的轉(zhuǎn)發(fā)接收針對自身的控制數(shù)據(jù)，還用于將獲得的探測數(shù)據(jù)發(fā)送至該終端設(shè)備、或經(jīng)過其它無線傳感器的轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送至該終端設(shè)備， 還用于接收并轉(zhuǎn)發(fā)來自該終端設(shè)備的針對其它無線傳感器的控制數(shù)據(jù)以及其它無線傳感器獲得的探測數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線傳感器，其包括一傳感模塊，該無線傳感器還包括一與該傳感模塊相連的MCU；一與該MCU相連的無線通信模塊；一與該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊均相連的電源模塊，用于向該傳感模塊、該MCU及該無線通信模塊供電。本發(fā)明還公開了一種包括多個(gè)上述無線傳感器以及至少一個(gè)終端設(shè)備的傳感系統(tǒng)。本發(fā)明能夠極大地節(jié)省作業(yè)所需的人力物力，極大地提高作業(yè)效率，并且還能夠極大地提高作業(yè)安全性。
文檔編號H04W84/18GK102252711SQ20101018232
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者譚群輝 申請人:沈陽新郵通信設(shè)備有限公司