基于物联网技术的无线传感系统工作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于物联网技术的无线传感系统工作方法，包括以下步骤：将能量供应模块、数据采集模块、数据处理与存储模块、通信模块封装在塑料壳内形成无线传感器节点；在监控区域内放置若干个无线传感器节点，每个无线传感器节点之间均通过自组织的方式构成网络,自组织的方式为多向无线连接；每个无线传感器节点的通信模块均能通过无线协议连接至其它无线传感器节点的数据采集模块；在终端设立监控中心，包括故障诊断与报警系统，每个无线传感器节点的均监控中心连接，每个无线传感器节点采集的数字信号通过无线传感器系统传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，进行数据的最终分析处理，能实时监控采集数据，确保无异常发生。
【专利说明】
基于物联网技术的无线传感系统工作方法
技术领域
[0001]本发明属于测试技术领域，特别涉及一种基于物联网技术的无线传感系统工作方法。
【背景技术】
[0002]物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是:“Internet of things(1T)”。物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
[0003]无线传感器网络是一种以数据为中心、无中心节点的全分布系统。无线传感器网络通常包含大量的无线传感器节点，这些节点通过随机投放的方式密集的部署在监控区域，传统的无线传感器体积大，测量过程中一旦出了问题，更换起来比较麻烦，维修时也比较费力，而且会影响整个工程测量的周期。
【发明内容】
[0004]本发明的目的要解决上述技术问题，提供一种让传感器能够全方位的获得丰富的信息，通过无线通讯的方式传输至监控中心的基于物联网技术的无线传感系统工作方法。
[0005]为了实现上述的目的，本发明采取了如下的技术解决方案:基于物联网技术的无线传感系统工作方法，无线传感系统是由若干个无线传感器节点构成的网络，其特征在于:所述的无线传感器节点由能量供应模块、数据采集模块、数据处理与存储模块、通信模块组成，数据采集模块由传感器模块、GPS模块、A/D转换器组成;数据处理与存储模块由微处理器、存储器、休眠系统组成;通信模块由无线收发模块组成；能量供应模块由电池式振动发电机组成。
[0006]所述的数据处理与存储模块包括微控制器、74hclg32或门、传输芯片、74LV573锁存芯片、74hc595移位寄存器、DAC8571芯片、TMS320VC5402芯片，微控制器的针脚I为SETl-2，SETl-2为第二通道的片选信号，接至74hclg32或门的输出端;微控制器的针脚2为Al_Fi I ter-2;微控制器的针脚3为LPC321_485_C2-2，LPC321_485_C2-2的信号线接至传输芯片的针脚2、针脚3，负责与外围单片机的数据交换；微控制器的针脚4为595_data-2，595_data-2接至74hc595移位寄存器的针脚14，用于传送串行数据信号；微控制器的针脚5为LPC321_TXDl-2，LPC321_TXDl-2接至传输芯片的针脚4，用于RS-485发送数据信号;微控制器的针脚6为ICP_RESET-2;微控制器的针脚7为GND，用于接地;微控制器的针脚8为LPC321_485_Cl-2;微控制器的针脚9为LPC321_485_C-2，LPC321_485_C-2接至传输芯片的针脚2、针脚3，负责与上位机进行数据通讯;微控制器的针脚10为LPC321_RXDl-2;微控制器的针脚11为serialDA_data-2，serialDA_data-2接至DAC8571芯片的针脚7，为DA的串行数据输入信号;微控制器的针脚12为serialDA_clk-2，serialDA_clk-2接至DAC8571芯片的针脚6，为DA的串行时钟输入信号;微控制器的针脚13为A2_LED-2;微控制器的针脚14为LPC321_RXD2-2，LPC321_RXD2-2接至传输芯片的针脚1，用于RS-485接收数据信号;微控制器的针脚15为595_clk-2，595_clk-2接至74hc595移位寄存器的针脚11，用于传送串行时钟信号;微控制器的针脚16为Al_LED-2;微控制器的针脚17为LPC321_RXD-2，LPC321_RXD-2接至传输芯片的针脚I，用于接收与上位机通讯的数据信号;微控制器的针脚18为LPC321_TXD-2，LPC321_TXD-2接至传输芯片的针脚4，用于发送与上位机通讯的数据信号;微控制器的针脚19为Al_595_rck-2，Al_595_rck-2接至74hc595移位寄存器的针脚12，为寄存器的片选信号;微控制器的针脚20为0CHADR0-2，0CHADR0-2接至TMS320VC5402芯片的针脚6，为DSP的片选信号；微控制器的针脚26为0CHADR2-2: 0CHADR2-2接至TMS320VC5402芯片的针脚124，为DSP的片选信号;微控制器的针脚21为LPC932-VCC-2，用于连接单片机的供电电压3.3V;微控制器的针脚22为ICP_PCL_1S1_2;微控制器的针脚23为ICP_PDA_1S0_2;微控制器的针脚24为A2_595_rck-2 ；微控制器的针脚25为1CHADR0-2 ；微控制器的针脚27为SET0-2，SET0-2接至74hclg32或门输出端针脚4，为单片机的片选信号;微控制器的针脚28为lCHADR2-2;74hclg32或门的针脚 I 接 0CH_RD0-2 ； 74hclg32 或门的针脚 2 接 LPC932_CH_2 ； 74hclg32 或门的针脚3 接 DGND ；74hclg32或门的针脚4通过电容A接地;74hclg32或门的针脚5接VCC3端;传输芯片的针脚5为GND，用于接地;传输芯片的针脚8接VCC3端;传输芯片的针脚6为PARA_a、传输芯片的针脚7为PARA_b，次通过电阻A、电容B与PARA_b连接，PARA_b通过电阻B与VCC3端连接，负责与FPGA的通讯和大量数据交换，需确保通信数据准确性;VCC3端分三路接出，第一路通过电阻C与OS1-2端连接;第二路通过电阻D与微控制器的针脚12连接;第三路通过电阻E与微控制器的针脚11连接。
[0007]包括以下步骤:
A)、将能量供应模块、数据采集模块、数据处理与存储模块、通信模块封装在塑料壳内形成无线传感器节点；
B)、在监控区域内放置若干个无线传感器节点，每个无线传感器节点之间均通过自组织的方式构成网络，自组织的方式为多向无线连接，能获得全方位、准确的、丰富的数据信息;
C)、每个无线传感器节点的通信模块均能通过无线协议连接至其它无线传感器节点的数据采集模块；
D)、在终端设立监控中心，包括故障诊断与报警系统，每个无线传感器节点的均监控中心连接，每个无线传感器节点采集的数字信号通过无线传感器系统传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，进行数据的最终分析处理，能实时监控采集数据，确保无异常发生；
E)、在数据采集过程中，所有模块正常工作;若某个传感器节点出现故障，不影响整体系统的稳定性； F)、当节点出现故障的个数增多，到达一定数量时，监控中心的故障诊断系统会发布采样停止命令，采样立即停止，并发出报警信号;仪器设备在上电以及停止采样时，休眠系统启动，每个无线传感器节点的能量供应模块均只给通信模块供电，而其它部分不工作，能够大幅度降低系统功耗。
[0008]本发明解决了传统无线传感器日常使用中出现的常见问题，提高了监测的准确度与稳定性，解决了传统的无线传感器准确性和稳定性都不达标的问题，整个通讯过程均采用无线通讯方式，节约了相应的传输线缆，大幅降低了能耗，推广应用具有良好的经济和社会效益。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的传感器节点功能结构图。
[0010]图2是本发明的数据处理模块结构图。
[0011]图中:1.微控制器;2.74hclg32或门；3.电容A;4.电阻A;5.电容B;6.电阻B;7.传输芯片;8.电阻C;9.电阻D;10.电阻E。
【具体实施方式】
[0012]下面对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限制:
基于物联网技术的无线传感系统工作方法，无线传感系统是由若干个无线传感器节点构成的网络，其特征在于:所述的无线传感器节点由能量供应模块、数据采集模块、数据处理与存储模块、通信模块组成，数据采集模块由传感器模块、GPS模块、A/D转换器组成;数据处理与存储模块由微处理器、存储器、休眠系统组成;通信模块由无线收发模块组成;能量供应模块由电池式振动发电机组成;所述的数据处理与存储模块包括微控制器l、74hclg32或门2、传输芯片7、74LV573锁存芯片、74hc595移位寄存器、DAC8571芯片、TMS320VC5402芯片，微控制器I的针脚I为SET1-2，SET1_2为第二通道的片选信号，接至74hclg32或门2的输出端;微控制器I的针脚2为Al_Filter-2 ；微控制器I的针脚3为LPC321_485_C2_2，LPC321_485_C2-2的信号线接至传输芯片7的针脚2、针脚3，负责与外围单片机的数据交换;微控制器I的针脚4为595_data-2，595_data-2接至74hc595移位寄存器的针脚14，用于传送串行数据信号;微控制器I的针脚5为LPC321_TXD1-2，LPC321_TXD1_2接至传输芯片7的针脚4，用于RS-485发送数据信号;微控制器I的针脚6为ICP_RESET-2;微控制器I的针脚7为GND，用于接地;微控制器I的针脚8为LPC321_485_Cl-2;微控制器I的针脚9为LPC321_485_C-2，LPC321_485_C-2接至传输芯片7的针脚2、针脚3，负责与上位机进行数据通讯;微控制器I的针脚10为 LPC321_RXDl-2;微控制器 I 的针脚 11 为serialDA_data-2，serialDA_data-2 接至 DAC8571芯片的针脚7，为DA的串行数据输入信号；微控制器I的针脚12为SerialDA_Clk-2，serialDA_clk-2接至DAC8571芯片的针脚6，为DA的串行时钟输入信号;微控制器I的针脚13为A2_LED-2;微控制器I的针脚14为LPC321_RXD2-2，LPC321_RXD2-2接至传输芯片7的针脚I，用于RS-485接收数据信号;微控制器I的针脚15为595_clk-2，595_clk-2接至74hc595移位寄存器的针脚11，用于传送串行时钟信号;微控制器I的针脚16为Al_LED-2;微控制器I的针脚17为LPC321_RXD-2，LPC321_RXD-2接至传输芯片7的针脚1，用于接收与上位机通讯的数据信号;微控制器I的针脚18为LPC321_TXD-2，LPC321_TXD-2接至传输芯片7的针脚4，用于发送与上位机通讯的数据信号;微控制器I的针脚19为Al_595_rck-2，Al_595_rck-2接至74hc595移位寄存器的针脚12，为寄存器的片选信号；微控制器I的针脚20为0CHADR0-2，0CHADR0-2接至TMS320VC5402芯片的针脚6，为DSP的片选信号；微控制器I的针脚26为0CHADR2-2: 0CHADR2-2接至TMS320VC5402芯片的针脚124，为DSP的片选信号；微控制器I的针脚21为LPC932-VCC-2，用于连接单片机的供电电压3.3V;微控制器I的针脚22为ICP_PCL_1S1-2;微控制器I的针脚23为ICP_PDA_1S0_2;微控制器I的针脚24为A2_595_rck_2;微控制器I的针脚25为1CHADR0-2;微控制器I的针脚27为SET0-2，SET0-2接至74hclg32或门2输出端针脚4，为单片机的片选信号;微控制器I的针脚28为lCHADR2-2;74hclg32或门2的针脚I接0CH_RD0-2 ; 74hclg32或门 2的针脚2接LPC932_CH-2 ; 74hclg32或门 2的针脚3接DGND;74hclg32或门2的针脚4通过电容A3接地;74hclg32或门2的针脚5接VCC3端;传输芯片7的针脚5为GND，用于接地;传输芯片7的针脚8接VCC3端;传输芯片7的针脚6为PARA_a、传输芯片7的针脚7为PARA_b，PARA_a依次通过电阻A4、电容B5与PARA_b连接，过电阻B6与VCC3端连接，负责与FPGA的通讯和大量数据交换，需确保通信数据准确性；VCC3端分三路接出，第一路通过电阻C8与OS1-2端连接;第二路通过电阻D9与微控制器I的针脚12连接;第三路通过电阻ElO与微控制器I的针脚11连接;包括以下步骤:
A)、将能量供应模块、数据采集模块、数据处理与存储模块、通信模块封装在塑料壳内形成无线传感器节点;B)、在监控区域内放置若干个无线传感器节点，每个无线传感器节点之间均通过自组织的方式构成网络，自组织的方式为多向无线连接，能获得全方位、准确的、丰富的数据信息;C)、每个无线传感器节点的通信模块均能通过无线协议连接至其它无线传感器节点的数据采集模块;D)、在终端设立监控中心，包括故障诊断与报警系统，每个无线传感器节点的均监控中心连接，每个无线传感器节点采集的数字信号通过无线传感器系统传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，进行数据的最终分析处理，能实时监控采集数据，确保无异常发生;E)、在数据采集过程中，所有模块正常工作;若某个传感器节点出现故障，不影响整体系统的稳定性;F)、当节点出现故障的个数增多，到达一定数量时，监控中心的故障诊断系统会发布采样停止命令，采样立即停止，并发出报警信号;仪器设备在上电以及停止采样时，休眠系统启动，每个无线传感器节点的能量供应模块均只给通信模块供电，而其它部分不工作，能够大幅度降低系统功耗。
[0013]具体实施时，1)、在监测区域分布式处理大量数据时，要求速度快而且采集精度高，采用的微控制器I，优点是其执行指令时间6倍于标准80c51器件，可以满足多方面的的性能要求;2)、传输芯片7采用MAX3485芯片，用于单片机与上位机的传输，是用于RS-485与RS-422通信的3.3V低功耗收发器，它是采用平衡连接的传输线，优点是能够大幅度减小外界干扰的电平信号，使传输数据更准确;3)、由于要避免该通道的信号串扰到其他通道中造成一定的影响，为此选择74LV573锁存芯片，优点是当切换至其他通道时该通道的数据被锁存，不会影响其他通道;4)、电路采用74hclg32或门将单片机与前端隔离，优点是确保单片机的片选信号不受外界干扰;5)、在传感器模块采集数据过程中，GPS模块的优点是能够提供更准确的构件的位置信息，采集到的数据通过WIFI或ZIGBEE方式传输至数据处理与存储模块，然后经数字信号处理后通过GPRS传输至监控中心。
[0014]本发明的无线传感系统与传统的网络相比，具有很多优势:1)、大规模，为了获得尽可能完备、完整的信息，大量的无线传感器节点都部署在大片的监测区域中，其一，通过不用的空间视角获得的信息具有更大的信噪比，其二，通过分布式处理大量采集到的数据提高了监测的准确度，降低了对单个传感器节点的精确度，其三，大量节点的存在提高了整个系统的容错性能;2)、分布式，网络中没有绝对的控制中心，所有节点地位平等，节点间通过分布式计算来协调彼此的行为，节点可以随时加入或离开网络，任何节点的故障不会破坏整个网络的运行。
[0015]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.基于物联网技术的无线传感系统，无线传感系统是由若干个无线传感器节点构成的网络，其特征在于:所述的无线传感器节点由能量供应模块、数据采集模块、数据处理与存储模块、通信模块组成，数据采集模块由传感器模块、GPS模块、A/D转换器组成;数据处理与存储模块由微处理器、存储器、休眠系统组成;通信模块由无线收发模块组成;能量供应模块由电池式振动发电机组成。2.根据权利要求1所述基于物联网技术的无线传感系统，其特征在于:所述的数据处理与存储模块包括微控制器(l)、74hclg32或门(2)、传输芯片(7)、74LV573锁存芯片、74hc595移位寄存器、DAC8571芯片、TMS320VC5402芯片，微控制器(I)的针脚I为SET1-2，SET1_2为第二通道的片选信号，接至74hclg32或门(2)的输出端;微控制器(I)的针脚2为Al_Filter-2;微控制器(I)的针脚3为LPC321_485_C2-2，LPC321_485_C2-2的信号线接至传输芯片(7)的针脚2、针脚3，负责与外围单片机的数据交换；微控制器(I)的针脚4为595_data-2，595_data-2接至74hc595移位寄存器的针脚14，用于传送串行数据信号;微控制器(I)的针脚5为LPC321_TXDl-2，LPC321_TXDl-2接至传输芯片(7)的针脚4，用于RS-485发送数据信号;微控制器(I)的针脚6为ICP_RESET-2 ；微控制器(I)的针脚7为GND，用于接地;微控制器(I)的针脚 8 为LPC321_485_Cl-2;微控制器(I)的针脚9 为LPC321_485_C-2，LPC321_485_C-2 接至传输芯片(7)的针脚2、针脚3，负责与上位机进行数据通讯;微控制器(I)的针脚10为LPC321_RXD1-2;微控制器(I)的针脚 11 为serialDA_data-2，serialDA_data-2 接至 DAC8571芯片的针脚7，为DA的串行数据输入信号；微控制器(I)的针脚12为serialDA_Clk-2，serialDA_clk-2接至DAC8571芯片的针脚6，为DA的串行时钟输入信号；微控制器(I)的针脚13为A2_LED-2;微控制器(I)的针脚14为LPC321_RXD2-2，LPC321_RXD2-2接至传输芯片(7)的针脚I，用于RS-485接收数据信号；微控制器(I)的针脚15为595_clk-2，595_clk-2接至74hc595移位寄存器的针脚11，用于传送串行时钟信号;微控制器(I)的针脚16为Al_LED-2;微控制器(I)的针脚17为LPC321_RXD-2，LPC321_RXD-2接至传输芯片(7)的针脚1，用于接收与上位机通讯的数据信号;微控制器(I)的针脚18为LPC321_TXD-2，LPC321_TXD-2接至传输芯片(7)的针脚4，用于发送与上位机通讯的数据信号;微控制器(I)的针脚19为Al_595_rck-2，A1_595_rck-2接至74hc595移位寄存器的针脚12，为寄存器的片选信号;微控制器(I)的针脚20为0CHADR0-2，0CHADR0-2接至TMS320VC5402芯片的针脚6，为DSP的片选信号；微控制器(I)的针脚26为00^01?2-2:00^01?2-2接至了]\^320￥05402芯片的针脚124，为05?的片选信号；微控制器(I)的针脚21为LPC932-VCC-2，用于连接单片机的供电电压3.3V;微控制器(I)的针脚22为ICP_PCL_1S1_2;微控制器(I)的针脚23为ICP_PDA_1S0_2;微控制器(I)的针脚24为A2_595_rck-2 ；微控制器(I)的针脚25为1CHADR0-2 ；微控制器(I)的针脚27为SET0-2，SETO-2接至74hclg32或门(2)输出端针脚4，为单片机的片选信号；微控制器(I)的针脚28为lCHADR2-2;74hclg32或门(2)的针脚 I 接 0CH_RD0-2;74hclg32或门(2)的针脚 2接 LPC932_CH-2;74hclg32或门(2)的针脚3接DGND;74hclg32或门(2)的针脚4通过电容A(3)接地；74hc lg32或门(2)的针脚5接VCC3端;传输芯片(7 )的针脚5为GND，用于接地;传输芯片(7 )的针脚8接VCC3端;传输芯片(7 )的针脚6为PARA_a、传输芯片(7 )的针脚7为PARA_b，次通过电阻A(4)、电容B(5)与PARA_b连接，过电阻B(6)与VCC3端连接，PARA_b负责与FPGA的通讯和大量数据交换，需确保通信数据准确性;VCC3端分三路接出，第一路通过电阻C(S)与OS1-2端连接;第二路通过电阻D(9)与微控制器(I)的针脚12连接;第三路通过电阻E(1)与微控制器(I)的针脚11连接。3.根据权利要求1所述基于物联网技术的无线传感系统工作方法，其特征在于:包括以下步骤: A)、将能量供应模块、数据采集模块、数据处理与存储模块、通信模块封装在塑料壳内形成无线传感器节点； B)、在监控区域内放置若干个无线传感器节点，每个无线传感器节点之间均通过自组织的方式构成网络，自组织的方式为多向无线连接，能获得全方位、准确的、丰富的数据信息; C)、每个无线传感器节点的通信模块均能通过无线协议连接至其它无线传感器节点的数据采集模块； D)、在终端设立监控中心，包括故障诊断与报警系统，每个无线传感器节点的均监控中心连接，每个无线传感器节点采集的数字信号通过无线传感器系统传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，进行数据的最终分析处理，能实时监控采集数据，确保无异常发生； E)、在数据采集过程中，所有模块正常工作;若某个传感器节点出现故障，不影响整体系统的稳定性； F)、当节点出现故障的个数增多，到达一定数量时，监控中心的故障诊断系统会发布采样停止命令，采样立即停止，并发出报警信号;仪器设备在上电以及停止采样时，休眠系统启动，每个无线传感器节点的能量供应模块均只给通信模块供电，而其它部分不工作，能够大幅度降低系统功耗。
【文档编号】H04W84/18GK105898785SQ201610220108
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】刘椿峰, 施杰
【申请人】江苏泰斯特电子设备制造有限公司