专利名称：一种用于环境检测的无线传感器网络装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线传感器网络应用领域，具体是一种利用基于MEMS技术的温湿度和 大气压传感器以及低功耗的光强传感器检测环境信息的无线传感器网络装置。
背景技术：
温湿度、大气压强、光照强度等环境信息与人们生活戚戚相关，在农、林、牧、副、渔 和工业的生产控制中，也需频繁准确地采集这些数据来保证生产加工的正常进行。随着社会 发展和人们生活水平的提高，家居和办公环境的个性化受到越来越多人的推崇，智能楼宇、 智能家居正成为趋势，精确可靠的采集数据成为首要解决的问题。
现有的对温湿度、大气压强、光照强度等环境信息的检测装置由于采用的多是传统的模 拟式传感器，所以这种检测装置存在体积大、抗干扰性弱、测量精度低的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于环境检测的无线传感器网络装置。 本实用新型的要解决的现有环境信息的检测装置存在的体积大、抗干扰性弱、测量精度 低的问题。。
为实现以上目的，本实用新型所述的一种用于环境检测的无线传感器网络装置由MEMS 温湿度传感器、MEMS大气压强传感器、光照强度传感器、数据交换单元、控制单元以及射 频单元组成；MEMS温湿度传感器、MEMS大气压强传感器、光照强度传感器分别与控制单 元、数据交换单元互相连接，控制单元和数据交换单元、射频单元互相连接。 MEMS温湿度传感器用来检测装置所处环境的温湿度状态并输出数字信号。 MEMS大气压强传感器用来检测装置所处环境的大气压强状态并输出数字信号。 光照强度传感器用来检测装置所处环境的光照强度状态并输出数字信号。 控制单元利用SPI接口及输入输出管脚口与传感器进行数据交换，传感器输出的数字信 号在控制单元内进行算法及协议处理。
控制单元还协调整个装置的有效运行，控制系统功耗，延长装置工作时间。 数据交换单元使装置与外界建立有线数据联系，增强装置的扩展性。射频单元与基站建立无线通信联系，进行数据交换。
本实用新型采用传感器作为环境信息检测传感器，具有体积小、功耗低的特点，数字信 号输出使得装置实现简单，互换性强、维护简单方便。本实用新型在环境信息检测领域具有 广阔的应用前景。
图l为本实用新型的框图。
图2为本实用新型工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型所述的一种用于环境检测的无线传感器网络装置包括MEMS温 湿度传感器、MEMS大气压强传感器、光照强度传感器、数据交换单元、控制单元以及射频 单元组成；MEMS温湿度传感器、MEMS大气压强传感器、光照强度传感器分别于控制单元、 数据交换单元互相连接，控制单元和数据交换单元、射频单元互相连接。
MEMS温湿度传感器用来检测装置所处环境的温湿度状态并输出数字信号；MEMS大气 压强传感器用来检测装置所处环境的大气压强状态并输出数字信号；光照强度传感器用来检 测装置所处环境的光照强度状态并输出数字信号。控制单元控制传感器的数据使能，并利用 自带的SPI 口和输入输出管脚与传感器进行数据交换。传感器和控制单元也可通过数据交换 单元与其他装置或系统进行有线数据交换。
控制单元对传感器的输出数据进行校验及算法和协议处理，并可根据所设阀值提供报警
提示功能。控制单元同时还协调整个装置的有效运行，控制系统功耗。
整个装置在一套完善的低功耗模式下工作，控制单元和射频单元只有在短暂的检测时间 内处于正常工作模式，其余时间处于超低功耗模式并可根据需要切断MEMS传感器的供电电 源，保证系统以最低的功耗进行工作。正常工作模式和超低功耗模式之间的切换靠定时器来 辅助实现。
装置的工作电压为3.3V，釆用低功耗技术时，系统的工作电流为0.3mA，最大工作电流 为30mA。装置的供电根据需要可由有线的5V直流适配器提供，也可由充电锂电池提供。锂 电池输出电压3.7V，容量为1500mAh。使用充电锂电池时，经计算可待机工作半年以上。采 用大容量电池时，待机工作时间相应延长。
4MEMS温湿度传感器采用Scnsirion (英文全称)公司的SHTll， MEMS大气压强传感器 采用VTI(英文全称)公司的SCP1000，光照强度传感器采用TAOS(英文全称)公司的TSL2560， 射频单元工作频率为433MHz，信道数目255个，数据传输速率及功率可调，最大传输速率 500kbps，最大传输功率10dBm，布设在地表的无线传输距离最大可到500m，射频单元采用 双极子全向天线，最大天线增益1.5dBi。
装置与基站采用自组织的无线传感器网络组成网络。装置的控制单元将处理过的数据通 过射频单元发送至基站，发送方式为定时，定时时间可由基站方便设置，传输的数据既可为 传输时刻的实时环境数据，也可为过去时间段内的特定时间点数据。
装置上电后，首先进行图2所示的初始化工作，完成初始化工作后装置将加入网络，定 时方式采集环境信息数据，数据经过算法处理后定时发送。检测和发送数据时的工作状态为 正常工作状态，其他时间系统都处于低功耗状态。
本实用新型装置电源即可由电池提供，也可由有源适配器提供。
本实用新型的装置利用传感器以数字信号形式输出装置所在位置的温湿度、大气压强、 光照强度等环境信息，信号经过算法和协议处理后通过无线传输的通信方式把数据发送至基 站以进行环境信息检测和控制。
本实用新型装置采用无线传感器网络技术，具有安装布设方便、检测准确、稳定可靠等 特点。
本实用新型中的縮写具体为
MEMS-Micro-Elec加-Mechanical Systems (中文全称"微机电系统")
SP1——Serial Peripheral Interface (中文企称"串行设备接U") I2C——Intel-Integrated Circuit bus (中文全称"内部集成电路总线")。
权利要求1、一种用于环境检测的无线传感器网络装置，其特征在于它由MEMS温湿度传感器、MEMS大气压强传感器、光照强度传感器、数据交换单元、控制单元以及射频单元组成；MEMS温湿度传感器、MEMS大气压强传感器、光照强度传感器分别与控制单元、数据交换单元互相连接，控制单元和数据交换单元、射频单元互相连接；MEMS温湿度传感器用来检测装置所处环境的温湿度信息并输出数字信号；MEMS大气压强传感器用来检测装置所处环境的大气压强信息并输出数字信号；光照强度传感器用来检测装置所处环境的光照强度信息并输出数字信号；控制单元通过控制单元的输入输出管脚口对传感器进行控制；控制单元利用SPI接口及控制单元的输入输出管脚口与传感器进行数据交换，传感器输出的数字信号在控制单元内进行算法及协议处理；数据交换单元使装置与外界建立有线数据联系；射频单元与基站建立无线通信联系，进行数据交换。
2、 根据权利要求l所述的一种用于环境检测的无线传感器网络装置，其特征在于MEMS 温湿度传感器采用Scnsirion公司的SHT11 ， MEMS大气压强传感器采用VTI公司的SCP1000， 光照强度传感器采用TAOS公司的TSL2560。
专利摘要本实用新型涉及无线传感器网络应用领域，具体是一种用于环境检测的无线传感器网络装置。它包括传感器、数据交换单元、控制单元和射频单元。本实用新型对传感器的输出信号进行采集，实时检测出实用新型装置所在位置的环境信息，并通过无线传输的通信方式把数据发送至基站以进行环境信息方面的检测及控制。
文档编号G05B19/418GK201293937SQ20082008374
公开日2009年8月19日 申请日期2008年3月5日 优先权日2008年3月5日
发明者刘海涛, 波 吴, 周璐巍, 华 姜, 帆 张, 李中一, 李保海, 康 赵, 鲍星合 申请人:中科院嘉兴中心微系统所分中心