专利名称：一种基于中继式无线传输界面的埋地传感检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新的地下传感检测和数据采集装置的设计和实现方法。
背景技术：
随着社会的发展，针对地表以下各种设施或地下状态的传感测量需求越来越大， 而地下埋入式传感测量中最大的困难在于如何从地表上采集到地下的传感测量数据。现实 的技术方法有两种一种是在埋入地下传感测量单元，通过有线的方式引线到地表上的固 定数据测量点来实现；另一种是埋入带无线功能的地下传感测量单元，通过无线的方式来 进行地下传感数据的采集。采用第一种引线到地表上的传感测量方式，通常会因为地表建筑物的变迁或受 损，从而造成一定时间后无法正常使用等现实问题。而采用第二种地下无线传感测量的方 式，则因为不依赖于地表上的固定检测点，因此更具有实用价值。但是，采用地下无线传感 测量又受制于穿透地表以下的无线数据传输距离，地表无标志物时的传感单元定位寻找方 法，以及采用无线方式下对功耗的更多需求等重要问题。由于地下埋入式传感检测必须具备以下主要特征才能满足实用要求检测装置能 长期在地下使用自身电源独立工作，不需更换电源；具有非开挖从地表上就能方便地采集 到地下传感数据；具有更大埋深环境下的实际应用能力。因此，一直以来都没有合适的地下 传感检测手段能合理地解决上述关键技术问题，也极大地限制了对地下各种状态检测的应用。
发明内容
为了解决现有地下无线传感检测中存在的地下无线传输距离、功耗、定位查询、 成本较高等问题，本发明提出了一种新的埋地传感检测装置设计和实现方法，其具体内容 包含抛弃传统的设计方法，将无线射频识别技术引入到地下无线传感检测的传输接口设计 中，建立一种以非接触式读写的无源数据存储介质为中心、双边读写式的中继传输界面设 计和实现模式。以非接触式读写的无源数据存储介质自身的ID号码作为标识地下无线传 感检测装置的唯一自动识别编号，用来完成对检测装置的定位查询。利用无源射频数据存 储介质的一定距离非接触式读写能力和通过线圈获取能量工作而自身无需电源的特性，作 为传感数据存储和采集的中继接口。一方面在地下借助无线射频识别的读写控制单元来完 成传感数据的转存到无源数据存储介质中，另一方面在地表上同样借助无线射频识别的读 写控制单元来完成在地表上对无源数据存储介质的传感数据的采集。地下读写控制单元的 能量由地下无线传感检测装置的内置电源提供，地表读写控制单元的能量由地表上的无线 数据采集装置提供。本发明解决问题所采用的技术方案是采用无线射频识别的读写控制单元和无源 数据存储介质构成地下传感检测的数据传输接口设计模式，通过无源数据存储介质的自身 ID号码来标识地下传感检测装置的识别号码。地下无线传感单元的传感检测数据通过传输接口中的无线射频识别读写控制单元，以一定距离非接触方式写入到无源数据存储介质 中即可。地下无线传感单元和传输接口中无线射频识别读写控制单元平时处于深度休眠状 态，根据需要定期唤醒传感采集数据和转存数据到无源数据存储介质中，无源数据存储介 质采用线圈耦合获取能量工作和无线传输数据的无源模式，因此存储和转发数据无需地下 传感检测装置提供。而从地表上采集无源数据存储介质中存储的传感数据时，则完全可以 以无线射频识别中的标准设备来完成数据采集，极大地降低了采集设备的成本，同时实现 地表上的无线数据采集和地下传感检测装置工作状态无关，也无需消耗地下传感检测装置 的能量。由于采用的是中继式传输接口设计模式，形成地下传感数据端无线射频识别读写 控制单元——》无源数据存储介质——》地表上无线数据采集的信号传输模式，因此地下传 感数据端无线射频读写控制单元和无源数据存储介质既可一体化放置，也可以分离一定距 离放置，从而使得地下传感检测单元的埋深能够提高一倍以上，在大埋深上实现重大突破， 对于实际应用具有重大意义。本发明实现的基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置包括电源、传感检测 单元、时钟、计数器、微处理器、无线射频读写控制单元、无源数据存储介质。本发明中的基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置工作模式如下 缺省情况下，地下传感检测装置一直处于正常非工作状态a，此时地下传感检测 装置上仅时钟和计数器处于运行状态，微处理器处于深度休眠状态运行，其余模块都处于 非工作状态，功耗极低； 当计数器经过一个设定时间周期Tl，进入工作状态b，微处理器唤醒传感检测 单元进行传感数据测量，同时将传感测量数据、时间、电量等信息由无线射频读写控制单元 写入匹配ID号码的无源数据存储介质，工作状态b的时间周期为T2 ；·Τ2结束后，地下传感检测装置又回到正常的非工作状态a，等到下一个设定时 间周期到来时再进入下一个工作状态b ； 地表上的无线数据采集和地下传感检测装置的工作模式无关，是完全采用无源 被动式无线数据采集工作模式。
图1为基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置实现方法的系统构成图。图2为基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置实现方法的管理状态图。图中1表示计数器构成的定时器，2表示传感检测单元，3表示时钟，4表示电源，5 表示微处理器，6表示基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置，7表示无线射频读写 控制单元，8表示无源数据存储介质；a表示正常非工作休眠状态，b表示工作状态。
具体实施例方式正常情况下6处于状态a，状态a中每间隔一定设定周期Tl触发5进入状态b，经 过一个固定周期T2由状态b转为状态a ；重新进入下一轮工作状态循环。
权利要求
一种基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置，其特征是建立一种以非接触式读写的无源数据存储介质为中心、形成地下传感数据端无线射频识别读写控制单元——》无源数据存储介质——》地表上无线数据采集的信号传输模式的双边读写式中继传输界面设计和实现模式。
2.一种基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置，其特征是地表上进行无线数 据采集时不需要消耗地下传感检测装置的内部电源，也和地下传感检测装置的工作状态无 关。
3.一种基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置，其特征是地下传感检测装置 中的无源数据存储介质可以在物理上分离一定距离放置，从而使得地下传感检测单元的埋 深能够大大提高。
全文摘要
一种基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置。针对解决现有地下无线传感检测中存在的地下无线传输距离、功耗、定位查询、成本较高等问题，将无线射频识别技术引入到地下无线传感检测的传输接口设计中，建立一种以非接触式读写的无源数据存储介质为中心、双边读写式的中继传输界面设计和实现模式。利用无源射频数据存储介质的一定距离非接触式读写能力和通过线圈获取能量工作而自身无需电源的特性，作为传感数据存储和采集的中继界面。形成地下传感数据端无线射频识别读写控制单元——无源数据存储介质——地表上无线数据采集的信号传输模式，因此地下传感数据端无线射频读写控制单元和无源数据存储介质既可一体化放置，也可以分离一定距离放置，从而使得地下传感检测单元的埋深能够提高一倍以上，在大埋深上实现重大突破，对于实际应用具有重大意义。同时实现地表上的无线数据采集和地下传感检测装置工作状态无关，也无需消耗地下传感检测装置的能量，以保证地下传感检测装置的长使用寿命。
文档编号G01S7/02GK101893703SQ200910051510
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者徐双, 徐大海, 欧海涛, 赵明 申请人:上海锐帆信息科技有限公司