专利名称：一种基于zigbee技术的微功耗无线数据采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传感器数据的无线采集，尤其涉及无线数据采集装置，属于数据采集系统技术领域。
背景技术：
在许多数据采集与监测设备的应用中，许多因素不适合采用有线传输方式。因此， 无线传感器网络应运而生。目前无线传感器数据采集技术的发展还处于较低的水平，在国外只有少量产品投入使用，种类较少，点对点传输距离较近，且价格高昂，供货周期长。在国内无线传感器数据采集技术的研究起步较晚，使用的数据采集与检测设备主要是基于第二代和第三代传感器网络，系统功耗普遍偏大，不能满足野外无交流供电的传感器采集应用场合。ZIGBEE技术作为一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术逐渐发展， ZIGBEE名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现的新的食物源的位置、距离和方向等信息，因此成为新一代无线通讯技术的名称。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，支持组建点对多点系统，可以把微区域内的多个传感器同时接入一个数据采集中，为第二代和第三代有线传感器网络接入数据采集器提供一种低功耗、高可靠性、系统创建及维护成本低的接入方式。为解决上述技术问题，本发明提供一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，包含
数据采集器，
非采样时间处于休眠状态的ZIGBEE无线适配器控制单元和ZIGBEE无线适配器采集单
元；
所述ZIGBEE无线适配器控制单元与所述数据采集器相连接，接收所述数据采集器发送的采集命令，
所述ZIGBEE无线适配器采集单元设置在各传感器附近，采集各传感器数据， 所述ZIGBEE无线适配器控制单元和所述ZIGBEE无线适配器采集单元之间通过内置的基于ZIGBEE技术的无线模块进行数据交互。一个所述ZIGBEE无线适配器控制单元可以与一个或多个所述ZIGBEE无线适配器采集单元进行数据交互。一个所述ZIGBEE无线适配器控制单元可以同时管理多个ZIGBEE无线适配器采集单元，同时与多个所述ZIGBEE无线适配器采集单元进行数据交互。一个所述ZIGBEE无线适配器控制单元最多可以同时管理655；34个ZIGBEE无线适配器采集单元，同时与65534个所述ZIGBEE无线适配器采集单元进行数据交互。所述ZIGBEE无线适配器采集单元包含SDI-12总线、RS485总线或模拟量接口。所述ZIGBEE无线适配器采集单元定时采集所述SDI-12总线、RS485总线或模拟量接口的传感器数据。所述ZIGBEE无线适配器采集单元采用12V蓄电池加太阳能电池板供电。所述ZIGBEE无线适配器控制单元和所述ZIGBEE无线适配器采集单元按照设定的采样间隔进行数据采集，非采样时间处于休眠状态。休眠功耗低于100uA。所述ZIGBEE无线适配器采集单元和所述ZIGBEE无线适配器控制单元时钟自动同
止
少ο所述ZIGBEE无线适配器采集单元的采样间隔与所述数据采集器的测量间隔时间相同，并可按要求设置。本发明所达到的有益效果本发明选用了低功耗器件，且采用了多重低功耗设计， 因此控制单元和采集单元平时处于休眠状态，可按照设定的定时间隔进行数据采集，二者的休眠功耗都低于lOOuA。由于内置了基于ZIGBEE技术的无线模块，大大缩小了设备体积， 简化了安装和维护成本。同时由于ZIGBEE技术模块丰富的组网功能，可以组建大规模无线传感器网络。为微区域范围内不适合采用有线传输方式的传感器数据采集提供了一种无线采集解决方案，降低了新建遥测站或拉长电缆线(<1000米)的施工成本，具有较好的经济效
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图1为本发明的无线数据采集装置示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。按图1所示搭建本发明的传感器无线数据采集系统。本发明的基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置包含=ZIGBEE无线适配器控制单元1和ZIGBEE无线适配器采集单元2，都采用低功耗设计。ZIGBEE无线适配器控制单元1安装在数据采集器设备箱中。ZIGBEE无线适配器控制单元1通过SDI-12总线与数据采集器设备箱中的数据采集器3相连接，接收数据采集器3发送的采集命令。数据采集器3通过SMS、GPRS等网络把数据传输到中心站计算机5 的数据采集平台上。 ZIGBEE无线适配器采集单元2与各传感器4对应设置，安装在各传感器4附近，用于采集各传感器4数据，包含了 SDI-12总线、RS485总线或模拟量接口。采用12V蓄电池加太阳能电池板供电，定时采集SDI-12总线、RS485总线或模拟量接口的传感器数据。无线传输网络采用广播方式传输或MESH网络传输，可配置成点对点、点对多点或MESH网络系统。 ZIGBEE无线适配器控制单元1和ZIGBEE无线适配器采集单元2之间通过内置基于ZIGBEE技术的无线模块进行数据交互。一个ZIGBEE无线适配器控制单元1最多可以同时管理65534个ZIGBEE无线适配器采集单元2。图中仅以采用了三个传感器4及与其对应的三个ZIGBEE无线适配器采集单元2为例。系统搭建好后需要进行参数设置。ZIGBEE无线适配器控制单元1的参数设置包含源地址、目的地址和传感器参数列表的设置；ZIGBEE无线适配器采集单元2的参数设置包含源地址、目的地址、采样间隔和传感器参数列表的设置，其中采样间隔的设置必须与数据采集器3的测量间隔相同，可以支持1分钟 60分钟。设置完成后，整个系统会按照数据采集器3的测量间隔周期性采集数据。ZIGBEE无线适配器控制单元1和ZIGBEE无线适配器采集单元2非采样时间处于休眠状态，可按照设定的采样间隔进行数据采集，二者的休眠功耗都低于lOOuA。ZIGBEE无线适配器采集单元2可以自动的和ZIGBEE无线适配器控制单元1进行时钟同步，并且根据自身所携带的传感器的测量所需时间决定自己在系统中的工作偏置时间，通过这种时间同步机制，既保证了系统的可靠性，同时也使各传感器节点的工作时间减到最小，从而节省了功耗。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，包含数据采集器，非采样时间处于休眠状态的ZIGBEE无线适配器控制单元和ZIGBEE无线适配器采集单元；所述ZIGBEE无线适配器控制单元与所述数据采集器相连接，接收所述数据采集器发送的采集命令，所述ZIGBEE无线适配器采集单元设置在各传感器附近，采集各传感器数据，所述ZIGBEE无线适配器控制单元和所述ZIGBEE无线适配器采集单元之间通过内置的基于ZIGBEE技术的无线模块进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，一个所述ZIGBEE无线适配器控制单元可以与一个或多个所述ZIGBEE无线适配器采集单元进行数据交互。
3.根据权利要求2所述的一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，一个所述ZIGBEE无线适配器控制单元最多可以同时与65534个所述ZIGBEE无线适配器采集单元进行数据交互。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，所述ZIGBEE无线适配器采集单元包含SDI-12总线或RS485总线或模拟量接口。
5.根据权利要求4所述的一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，所述ZIGBEE无线适配器采集单元定时采集所述SDI-12总线、RS485总线或模拟量接口的传感器数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，所述ZIGBEE无线适配器采集单元采用12V蓄电池加太阳能电池板供电。
7.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，所述ZIGBEE无线适配器控制单元和所述ZIGBEE无线适配器采集单元按照设定的采样间隔采集数据。
8.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，休眠功耗低于100uA。
9.根据权利要求1至8中任意一项权利要求所述的一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，所述ZIGBEE无线适配器采集单元和所述ZIGBEE无线适配器控制单元时钟自动同步。
10.根据权利要求1至8中任意一项权利要求所述的一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，其特征是，所述ZIGBEE无线适配器采集单元的采样间隔与所述数据采集器的测量间隔时间相同。
全文摘要
本发明公开了一种基于ZIGBEE技术的微功耗无线数据采集装置，包含数据采集器，ZIGBEE无线适配器控制单元与数据采集器相连接，ZIGBEE无线适配器采集单元设置在各传感器附近，ZIGBEE无线适配器控制单元和ZIGBEE无线适配器采集单元之间通过内置的基于ZIGBEE技术的无线模块进行数据交互。本发明为微区域范围内不适合采用有线传输方式的传感器数据采集提供了一种无线采集解决方案，降低了新建遥测站或拉长电缆线的施工成本。控制单元和采集单元平时处于休眠状态，降低了功耗。由于内置了基于ZIGBEE技术的无线模块，缩小了设备体积，简化了安装和维护成本，可以组建大规模无线传感器网络。
文档编号H04W84/18GK102201158SQ20111013331
公开日2011年9月28日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者姚峰, 安保庆, 景波云, 曹年红, 熊光亚, 王铭业, 黄磊 申请人:南京南瑞集团公司, 国网电力科学研究院