专利名称：一种无线传感器系统以及无线传感器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器领域，尤其涉及无线传感器装置传输监测或报警信息的技术。
背景技术：
随着传感器技术和无线通信技术的发展，新一代的无线传感器装置可以获取探测 数据(如温度、湿度、气体浓度的数据)，并将探测数据或者根据探测数据生成的报警信息 通过无线通信方式传送给监测主机，从而形成一个整体的无线监测报警系统。例如，图1示出了现有技术中的一种应用于家用保安的无线监测报警系统，该报 警系统包括多个无线传感器装置101、监测报警管理中心设备102。无线传感器装置101与报警管理中心设备102之间可以进行无线通信，无线通信 协议可以是sMAC、IEEE802. 15. 4、或者ZigBee协议。报警管理中心设备102通过无线通信向无线传感器装置101发送控制或采集指 令。无线传感器装置101根据报警管理中心设备102发送的指令对周围环境的温度、 湿度、红外、可燃气体浓度等进行监测，并通过无线通信向报警管理中心设备102返回监测 数据。报警管理中心设备102将返回的监测数据与报警阈值进行比较，从而决定是否报
m 目。此外，该无线监测报警系统的监测报警管理中心设备102还可以通过广域网以短 信的方式向用户发送报警信息。然而现有技术的无线监测报警系统中，报警管理中心设备102与无线传感器装置 101之间的通信距离是有限的，通常在直径500m范围内，也就是说，一个报警管理中心设备 102通过各无线传感器装置101所监测的范围比较局限。
发明内容
本发明实施例提供了一种无线传感器系统以及无线传感器装置，用以扩大系统通 过无线传感器装置监测的范围。一种无线传感器系统，包括第一无线传感器装置，用于获取被监测对象的测量数据，将所述测量数据或者根 据该测量数据生成的报警信息生成数据包，并通过所述无线局域网向所述监控管理设备发 送该数据包；第二无线传感器装置，用于获取被监测对象的测量数据，将所述测量数据或者根 据该测量数据生成的报警信息生成数据包后，将生成的数据包通过无线局域网发送到第一 无线传感器装置；所述第一无线传感器装置将所述第二无线传感器装置发送的数据包向所述监控 管理设备转发。
一种无线传感器装置，包括传感器单元，用于采集被监测对象的测量数据；处理单元，与所述传感器单元相连，用于获得所述传感器单元采集的测量数据，并 将所述测量数据或者根据该测量数据生成的报警信息生成数据包后输出；无线局域网通讯单元，与所述处理单元相连，用于接收所述处理单元输出的数据 包后通过所述无线局域网向监控管理设备发送；网络控制单元，其包括的第一网络控制子单元与所述无线局域网通讯单元相连， 所述第一网络控制子单元用于通过所述无线局域网通讯单元接收到入网请求信号后，返回 应答信号；并在通过所述无线局域网通讯单元接收到确认信息后，若接收到向该确认信息 发送者发送过来的数据包，则将该数据包向监控管理设备转发。本发明实施例的无线传感器装置由于可以为其它无线传感器装置进行中继，向监 控管理设备转发其它无线传感器装置的数据包，从而监控管理设备可以接收到更多、设置 距离更远的无线传感器装置发送的数据包，从而扩大了系统的监测范围。进一步，由于监控管理设备、以及为其它无线传感器装置进行中继的无线传感器 装置可以定期发送联络信号，从而可以保证监控管理设备与无线传感器装置之间、无线传 感器装置与无线传感器装置之间的通信连接的有效性；当出现网络故障，可以及时发现，进 行重连，或者进行报警，从而保证监测系统的可靠性。
图1为现有技术的无线监测报警系统示意图；图2为本发明实施例的无线监测报警系统示意图；图3为本发明实施例的无线传感器装置内部结构图。
具体实施例方式本发明实施例提供的无线监测报警系统中设置有监控管理设备，该设备可以将接 收的无线传感器装置通过无线局域网发送的监测或者报警数据，通过广域网发送给监测报 警管理服务器(例如，监控管理设备可以向GSM网络、CDMA网络或者铺设的无线专网中的 基站发送数据包，数据包中携带有监测报警管理服务器的地址，该数据包经无线广域网中 的相关网元路由后，被发送到监测报警管理服务器。这样，设置于不同区域的监控管理设备 都可以向监测报警管理服务器上报监测或者报警数据，从而监测报警管理服务器可以实现 对跨区域、大范围的环境进行监测报警的管理。下面结合附图详细说明本发明的具体技术方案。如图2所示，在无线监测报警系统，包括多个无线传感器装置201、监控管理设备 202。其中，无线传感器装置201通过无线局域网与监控管理设备202之间无线通信连 接，具体可以采用sMAC、IEEE802. 15. 4、或者ZigBee等协议进行无线局域网内的通信。多个无线传感器装置201可以设置于不同的地点，可以用于监测包括温度、湿度、 烟雾、可燃气体、有毒气体、风速、震动、红外、图像、火灾、运动、速度等物理量；无线传感器 装置201可以将获取的被监测对象的测量数据，或者根据测量数据生成的报警信息打包成数据包后，通过无线局域网发送给监控管理设备202 ；并在发送的数据包中携带本无线传 感器装置的标识。监控管理设备202接收到数据包后，根据数据包中携带的无线传感器装置的标 识，可以确定是哪个无线传感器装置发送的，从而对对应无线传感器装置发送的测量数据 或者报警信息进行处理，比如进行显示、报警或者通过广域网向上一级处理设备进行转发寸。在无线传感器装置201通过无线局域网向监控管理设备202发送数据包之前，无 线传感器装置201加入到无线局域网的具体过程为无线传感器装置201在上电后发送入网请求信号，并进入等待接收状态。监控管 理设备202若接收到无线传感器装置201发送的入网请求信号，则返回应答信号。无线传感器装置201接收到监控管理设备202返回的应答信号后，确认监控管理 设备202可以接收本无线传感器装置的信号，于是向监控管理设备202发送确认信息，以示 确认本无线传感器装置要加入到无线局域网中。监控管理设备202根据无线传感器装置201发送的确认信息，确认该无线传感器 装置成功加入到所述无线局域网。这样，监控管理设备202可以接收或者向无线传感器装 置201发送信息。进一步，监控管理设备202为了保证其与无线局域网内的无线传感器装置201的 联系，监控管理设备202定期发送联络信号，比如每隔20秒发送一次联络信号。如果无线局域网内的无线传感器装置201每隔设定时间(比如IOs)能接收到监 控管理设备202发送的联络信号，表明网络联系状态良好；如果超过了第一设定时间段(比 如IOs)还没有收到下一次的联络信号，则表明无线传感器装置201与无线局域网的连接已 经断开，需要重新入网。则无线传感器装置201重新发送入网请求信号，入网过程可以如前 所述，此处不再赘述。如果在第二设定时间段内(比如30分钟)，仍然没有重新加入到无线 局域网，则可以进行报警，具体可以采用声、光等报警方式，从而更进一步提高系统以及智 能传感器节点的可靠性。通常第二设定时间段的长度要大于第一设定时间段的长度，是第 一设定时间段的长度的数倍。进一步，为了使更大范围内的无线传感器装置201均可以加入到无线局域网中， 而不必铺设过多的监控管理设备，则可以使得无线传感器装置201还具有中继功能，具体 为假设无线传感器装置A已加入到无线局域网，若接收到无线传感器装置B发送的 入网请求信号，则向无线传感器装置B返回应答信号；若接收到无线传感器装置B发送的确 认信息，则无线传感器装置A确认将无线传感器装置B成功加入到无线局域网中；之后无线 传感器装置A可以接收无线传感器装置B发送的数据包向监控管理设备202转发，由监控 管理设备202通过广域网将无线传感器装置B的数据包发送到监测报警管理服务器。无线传感器装置A还可以定期发送联络信号；若无线传感器装置B每隔设定时 间能接收到无线传感器装置A发送的联络信号，表明网络联系状态良好；如果超过了设定 时间还没有收到下一次的联络信号，则表明无线传感器装置B与无线局域网的连接已经断 开，需要重新入网。则无线传感器装置B重新发送入网请求信号，从而更进一步提高系统以 及智能传感器节点的可靠性。
那么，在无线监测报警系统中，如果一个无线传感器装置发送了入网请求信号，则 有可能接收到监控管理设备、或者其它无线传感器装置返回的应答信号假设无线传感器 装置D发出入网请求信号后，收到了监控管理设备、以及其它无线传感器装置返回的应答 信号；则无线传感器装置D根据预先设定的优先级，选择优先级高的设备作为本无线传感 器装置接入到无线局域网的中继设备，即向优先级高的设备发送确认信息；该确认信息的 接收方，根据无线传感器装置C发送的确认信息，确认该无线传感器装置C成功加入到所述 无线局域网，之后可以接收无线传感器装置C发送的数据包向监控管理设备202转发。上述的优先级可以有多种设置方法，本领域技术人员可以根据具体情况进行设 置。例如对于不同的设备可以如表1设置不同的设备优先级表 1 而对于同一种设备则根据如下方法决定哪个设备的优先级高假设无线传感器装置D同时接收到若干个无线传感器装置的应答信号，则依据应 答信号质量来确定相应的无线传感器装置的优先级，即应答信号质量越高，则对应的无线 传感器装置的优先级越高。或者，根据应答信号中携带的己建立中继关系的数目来确定相应的无线传感器装 置的优先级，即中继关系数目越少，则对应的无线传感器装置的优先级越高。或者，综合考虑应答信号质量与己建立中继关系的数目来确定相应的无线传感器 装置的优先级应答信号质量与应答信号中己建立中继关系的数目的乘积越大者，其优先 级越高。显然，在无线监测报警系统中可以在不同区域设置多个监控管理设备202，而每个 监控管理设备202又可以与若干个无线传感器装置201通信，从而监测报警管理服务器、监 控管理设备202以及无线传感器装置201构成了层级式结构，并利用广域网，使得监测报警 管理服务器可以实现对跨区域、大范围的环境进行监测报警的管理。上述的无线传感器装置201的一种具体结构可以如图3所示，包括传感器单元 301、处理单元302、无线局域网通讯单元303以及电源单元304、网络控制单元305。电源单元304为传感器单元301、处理单元302、无线局域网通讯单元303以及网 络控制单元305供电。电源可根据实际需要，采用市电、电池及太阳能电池相结合的方式， 以确保其不间断工作。传感器单元301用于采集被监测对象的测量数据，比如采集温度、湿度、某种气体 浓度的数据。具体为，传感器单元301中的传感器将监测对象的被测量转换成电信号后，通 过模数转换器(ADC)转换为数字信号发送给处理单元302，从而处理单元302可以获得测量 数据；或者，传感器单元301中的传感器将监测对象的被测量转换成电信号后，与比较器设 定的电压进行比较，将比较器输出的比较结果输入到处理单元302，从而处理单元302可以获得报警信息。处理单元302获取传感器单元301采集的测量数据或者生成的报警信息，并根据 测量数据或报警信息生成数据包，在数据包中携带有本无线传感器装置的标识。处理单元302将数据包发送给无线局域网通讯单元303，由无线局域网通讯单元 303通过无线局域网向监控管理设备202发送。无线局域网通讯单元303的通信协议可以 采用 sMAC、IEEE802. 15. 4、或者 ZigBee 等协议。在无线局域网通讯单元303发送数据包之前，网络控制单元305通过无线局域网 通讯单元303加入到无线局域网网络控制单元305中的第二网络控制子单元312与处理单元302以及无线局域网 通讯单元303相连，第二网络控制子单元312通过无线局域网通讯单元303发送入网请求 信号，并进入等待接收状态；若接收到应答信号，则向应答信号的发送方发送确认信息，以 示确认本无线传感器装置要加入到无线局域网中。如果第二网络控制子单元312接收到多个应答信号，则根据上述所说的方法判定 哪个应答信号的发送者的优先级最高，向高优先级的应答信号发送者发送确认信息。优先 级的判定方法在前述已详细介绍，此处不再赘述。在第二网络控制子单元312发送确认信息后，表明已经加入到无线局域网中，则 向处理单元302输出数据包发送通知。处理单元302在接收到数据包发送通知后，定期通过无线局域网通讯单元303发 送数据包。网络控制单元305中的第三网络控制子单元313与无线局域网通讯单元303以及 第二网络控制子单元312相连，第三网络控制子单元313定期检测是否通过无线局域网通 讯单元303接收到联络信号；如果超过设定时间段没有接收到下一个联络信号，则表明网 络连接断开了，需要通知第二网络控制子单元312重新接入无线局域网；则第二网络控制 子单元312根据该通知通过无线局域网通讯单元303发送入网请求信号。如果在设定时间 段内(比如30分钟)，仍然没有重新加入到无线局域网，则网络控制单元305中的第三网络 控制子单元313可以通知处理单元302进行报警，具体可以采用声、光等报警方式，从而更 进一步提高系统以及智能传感器节点的可靠性。网络控制单元305还可用于中继功能网络控制单元305的第一网络控制子单元 311与无线局域网通讯单元303相连，第一网络控制子单元311用于为其它无线传感器装置 向监控管理设备转发数据包。具体为，第一网络控制子单元311通过无线局域网通讯单元 303接收到入网请求信号后，返回应答信号；并在通过无线局域网通讯单元303接收到确认 信息时，确认该确认信息发送者加入到无线局域网，即确认该确认信息发送者为本无线传 感器装置的中继对象；之后可以通过无线局域网通讯单元303向本无线传感器装置的上一 级(例如监控管理设备202、或者其它无线传感器装置)转发该确认信息发送者发送过来的 数据包，即为该确认信息发送者进行中继。网络控制单元305的第四网络控制子单元314与无线局域网通讯单元303相连， 可用于通过无线局域网通讯单元303定期发送联络信号，作为其中继对象的定期联络信息、ο本发明实施例的无线传感器装置由于可以为其它无线传感器装置进行中继，向监控管理设备转发其它无线传感器装置的数据包，从而监控管理设备可以接收到更多、设置 距离更远的无线传感器装置发送的数据包，从而扩大了系统的监测范围。进一步，由于监控管理设备、以及为其它无线传感器装置进行中继的无线传感器 装置可以定期发送联络信号，从而可以保证监控管理设备与无线传感器装置之间、无 线传 感器装置与无线传感器装置之间的通信连接的有效性；当出现网络故障，可以及时发现，进 行重连，或者进行报警，从而保证监测系统的可靠性。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如 ROM/RAM、磁碟、光盘等。还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结 构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部 件可能是或者可能不是物理模块。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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
一种无线传感器系统，其特征在于，包括第一无线传感器装置，用于获取被监测对象的测量数据，将所述测量数据或者根据该测量数据生成的报警信息生成数据包，并通过无线局域网向监控管理设备发送该数据包；第二无线传感器装置，用于获取被监测对象的测量数据，将所述测量数据或者根据该测量数据生成的报警信息生成数据包后，将生成的数据包通过无线局域网发送到第一无线传感器装置；所述第一无线传感器装置将所述第二无线传感器装置发送的数据包向所述监控管理设备转发；监控管理设备，用于从所述第一无线传感器装置发送或转发的数据包中获取测量数据或报警信息进行处理。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一无线传感器装置还用于在发送数据包之前，发送入网请求信号；在接收到所 述监控管理设备返回的应答信号后，向所述监控管理设备发送确认信息；所述监控管理设备根据所述第一无线传感器装置发送的确认信息，确认该第一无线传 感器装置成功加入到所述无线局域网。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一无线传感器装置还用于在转发所述第二无线传感器装置的数据包之前，接收 所述第二无线传感器装置发送的入网请求信号，并返回应答信号；以及在接收到所述第二 无线传感器装置发送的确认信息后，确认所述第二无线传感器装置成功加入到所述无线局 域网。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述监控管理设备还用于定期发送联络信号；以及所述第一无线传感器装置还用于在第一设定时间段内若没有收到所述监控管理设备 发送的联络信号，则确认与所述无线局域网的连接已断开，重新发送入网请求信号。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一无线传感器装置还用于在第二设定时间段内若没有收到所述监控管理设备 发送的联络信号，则进行报警；所述第二设定时间段的长度大于所述第一设定时间段的长度。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一无线传感器装置还用于定期发送联络信号；以及所述第二无线传感器装置若在设定时间段内没有收到所述第一无线传感器装置发送 的联络信号，则确认与所述无线局域网的连接已断开，重新发送入网请求信号。
7.一种无线传感器装置，其特征在于，包括传感器单元，用于采集被监测对象的测量数据；处理单元，与所述传感器单元相连，用于获得所述传感器单元采集的测量数据，并将所 述测量数据或者根据该测量数据生成的报警信息生成数据包后输出；无线局域网通讯单元，与所述处理单元相连，用于接收所述处理单元输出的数据包后 通过所述无线局域网向监控管理设备发送；网络控制单元，其包括的第一网络控制子单元与所述无线局域网通讯单元相连，所述 第一网络控制子单元用于为其它无线传感器装置向监控管理设备转发数据包。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述网络控制单元还包括第二网络控制子单元，其与所述处理单元以及无线局域网通讯单元相连，用于通过所 述无线局域网通讯单元发送入网请求信号，并进入等待接收状态；若接收到应答信号，则向 应答信号的发送方发送确认信息；在发送所述确认信息后，向所述处理单元输出数据包发 送通知；以及所述处理单元根据所述数据包发送通知，定期通过所述无线局域网通讯单元发送数据包。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述网络控制单元还包括第三网络控制子单元，其与所述无线局域网通讯单元相连，定期检测是否通过无线局 域网通讯单元接收到联络信号；如果没有，通知所述第二网络控制子单元重新接入无线局 域网；以及所述第二网络控制子单元根据该通知再次发送入网请求信号。
10.如权利要求7-9任一所述的装置，其特征在于，所述网络控制单元还包括第四网络控制子单元，与所述无线局域网通讯单元相连，用于定期发送联络信号，作为 本无线传感器装置的中继对象的定期联络信息。
全文摘要
本发明涉及传感器领域，尤其涉及无线传感器装置传输监测或报警信息的技术。本发明提供了一种无线传感器系统及装置包括第一无线传感器装置、第二无线传感器装置以及监控管理设备；所述第一无线传感器装置用于获取被监测对象的测量数据生成数据包，向监控管理设备发送该数据包；第二无线传感器装置用于获取被监测对象的测量数据生成数据包后，将生成的数据包通过无线局域网发送到第一无线传感器装置；第一无线传感器装置将第二无线传感器装置发送的数据包向所述监控管理设备转发。由于无线传感器装置可以为其它无线传感器装置进行中继，从而监控管理设备可以接收到设置距离更远的无线传感器装置发送的数据包，扩大了系统的监测范围。
文档编号G08B25/10GK101888709SQ20091008378
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者崔贵森, 胡旭成 申请人:北京融商惠通投资有限公司