專利名稱：無線感測裝置及無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感測裝置及感測系統(tǒng)，特別是涉及一種無線感測裝置及 無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
感測裝置目前已廣泛應(yīng)用于業(yè)界，例如藉由溫度感測裝置來監(jiān)控環(huán)境溫 度、藉由濕度感測裝置來監(jiān)控環(huán)境濕度及藉由光感測裝置來監(jiān)控環(huán)境亮度 等。通過將感測裝置設(shè)置于不同的位置，便可建構(gòu)成一個感測系統(tǒng)或監(jiān)控系 統(tǒng)，以對環(huán)境進行監(jiān)控，進而達到問題預(yù)警并提升整體效能的目的。此外，由于科技的進步，也加速無線通訊技術(shù)的發(fā)展，所以目前業(yè)界亦已將感測裝置r無線化」，即藉由感測裝置配合無線通訊模塊來達成無線通 訊的目的。請參照圖1所示，現(xiàn)有的無線感測裝置1包括一無線通訊模塊11、 一微控制模塊12以及一感測組件13。其中，無線通訊模塊11與微控制模塊 12電連接，并傳輸/接收一無線訊號；感測組件13與微控制模塊12電連接， 并傳送一感測訊號至微控制模塊12;而微控制模塊12用以控制無線通訊模 塊11及感測組件13。另外，藉由將多個無線感測裝置l設(shè)置于不同位置，可建構(gòu)形成一無線 感測系統(tǒng)。請參照圖2所示，現(xiàn)有無線感測系統(tǒng)2包括多個無線感測裝置1 以及一服務(wù)器21，藉由各個無線感測裝置1將感測信息通過無線訊號傳送至 服務(wù)器21，便可達到整體監(jiān)控的目的。然而，目前的做法是由各家廠商自行開發(fā)相關(guān)的無線通訊接口，并在各 家的通訊架構(gòu)下各自進行相關(guān)的感測監(jiān)控，所以一直存在系統(tǒng)整合及產(chǎn)品兼 容的問題，以致無法形成共通的通訊接口。且現(xiàn)有無線感測系統(tǒng)2通常只限 點對點的關(guān)系，或者只限于單點對多點的應(yīng)用，且無線訊號只存在單向的傳 輸方式，例如由圖2中的無線感測裝置1傳送至服務(wù)器21,而無法達到雙向 傳輸?shù)墓δ?。另外，對于現(xiàn)有無線感測系統(tǒng)2而言，并無法延伸、建構(gòu)太多 的無線感測裝置l，因為會對服務(wù)器21造成沉重的負擔(dān)，導(dǎo)致提高系統(tǒng)的不穩(wěn)定，并且會增加成本。此外，由于自行開發(fā)無線通訊接口，所以無線感測 裝置1所發(fā)送的無線訊號常會與其它的電器設(shè)備相互干擾，進而造成訊號錯 誤率的提升。因此，如何提供一種無線感測裝置及無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)能夠使用通用的 無線通訊協(xié)議，且具有易擴充、抗訊號干擾并雙向通訊的特點，進而提升整 體效能，是一重要課題。發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種能夠使用通用的無線通訊協(xié) 議，且具有易擴充、抗訊號干擾并雙向通訊的特點，進而提升整體效能的無 線感測裝置及無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種無線感測裝置包括一處理模塊、一 無線通訊模塊、至少一感測組件、 一電源模塊以及一電源監(jiān)測模塊。無線通 訊模塊與處理模塊電連接，以傳送或接收一無線通訊訊號。感測組件與處理模塊電連接，并傳送一感測訊號至處理模塊。電源模塊與處理模塊、無線通 訊模塊及感測組件電連接，以供應(yīng)一電源。電源監(jiān)測模塊與處理模塊及電源 模塊電連接，并傳送一電源監(jiān)測訊號至處理模塊。為實現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)是由多個無線感測裝置相互傳送或接收一無線通訊訊號，各無線感測裝置包括一處理;f莫塊、 一無線通訊模塊、至少一感測組件、 一電源模塊以及一電源監(jiān)測模塊。無線 通訊模塊與處理模塊電連接，以傳送或接收無線通訊訊號。感測組件與處理 模塊電連接，并傳送一感測訊號至處理模塊。電源模塊與處理模塊、無線通 訊模塊及感測組件電連接，以供應(yīng)一電源。電源監(jiān)測模塊與處理模塊及電源 模塊電連接，并傳送一電源監(jiān)測訊號至處理模塊。如上所 述，依據(jù)本發(fā)明的一種無線感測裝置及無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)是藉由 相互傳送或接收無線通訊訊號，且無線通訊訊號符合通用無線通訊協(xié)議，例 如IEEE 802. 15. 4協(xié)議，以利于系統(tǒng)整合并提高產(chǎn)品兼容性。與現(xiàn)有技術(shù)相 較，本發(fā)明由于符合通用無線通訊協(xié)議，故具有易擴充、抗訊號干擾及雙向 通訊的特點，進而提升整體效能。此外，無線感測裝置藉由電源監(jiān)測模塊來 監(jiān)控電源狀態(tài)，亦提升使用效能及產(chǎn)品可靠度。


圖1為一種現(xiàn)有的無線感測裝置的示意圖；圖2為一種現(xiàn)有的無線感測系統(tǒng)的示意圖；圖3為本發(fā)明較佳實施例的一種無線感測裝置的示意圖；以及圖4為本發(fā)明較佳實施例的一種無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)的示意圖。組件符號說明1、 3無線感測裝置11、32 無線通訊模塊12微控制模塊13、33 感測組件2無線感測系統(tǒng)21服務(wù)器31處理模塊34電源模塊35電源監(jiān)測才莫塊36晶體振蕩器37存儲器38系統(tǒng)程序監(jiān)控^t塊4無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)PMS程序監(jiān)控訊號PWS電源監(jiān)測訊號SS感測訊號WCS無線通訊訊號具體實施方式
以下將參照相關(guān)

依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種無線感測裝置 及無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)，其中相同的組件將以相同的參照符號加以說明。請參照圖3所示，本發(fā)明較佳實施例的一種無線感測裝置3包括一處理 模塊31、 一無線通訊模塊32、至少一感測組件33、 一電源模塊34以及一電 源監(jiān)測模塊35。該無線通訊模塊32與該處理模塊31電連接，用以傳送或接收一無線通 訊訊號WCS。在本實施例中，該無線通訊模塊32可由一基頻(Base Band) 電路及一射頻(Radio Frequency, RF)電路實現(xiàn)，該基頻電路主要負責(zé)連 接的建立及去除，以及訊號的編碼、分組處理及跳頻控制；而該射頻電路主 要負責(zé)載波合成及訊號的收發(fā)。另外，該無線通訊模塊32還具有一天線(未 標號)，其用以傳送或接收電磁波形式的一無線通訊訊號WCS,在本實施例中， 該天線可為內(nèi)建天線或外接天線。本實施例的該無線通訊訊號WCS可符合IEEE 802. 15. 4協(xié)議，其是制定于Zigbee無線通訊技術(shù)中，應(yīng)用于無線個人區(qū)網(wǎng)(Wireless Personal Area Network, WPAN )，并適用于具低數(shù)據(jù)傳輸率(Data Rate )、低耗電的電子裝 置。此外，由于Zigbee無線通訊技術(shù)使用內(nèi)建栽波偵聽多任務(wù)存取碰撞避 免調(diào)節(jié)機制(Carries Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA-CA)，故該無線感測裝置3具有抗訊號干擾及高訊號穩(wěn)定性等特點。該處理模塊31可包括一中央處理單元(Central Processing Unit, CPU) 或一微控制單元(Micro Controller Unit, MCU)等，用以進行訊號處理及 控制該無線感測裝置3的其它組件。另外，該無線感測裝置3還具有一晶體 振蕩器36，其與該處理模塊31電連接，并提供一時鐘訊號。另外，該處理 模塊31還具有一傳輸接口以與其它外圍裝置溝通，于此，該傳輸接口可選隨T)、 一內(nèi)部整合電路(Inter-Integrated Circuit, 12C)總線及一串行 周邊接口 (Serial Peripheral Interface, SPI )所構(gòu)成的群組。另外，在 本實施例中，該處理模塊31及該無線通訊模塊32可建構(gòu)于不同的芯片或一 單芯片(Single Chip)。該感測組件33與該處理模塊31電連接，并傳送一感測訊號SS至該處 理模塊31。于此，該感測組件33可選自一溫度傳感器、 一濕度傳感器及一 光傳感器所構(gòu)成的群組，用以對周圍的溫度、濕度及亮度進行感測，并將所 感測到的信息藉由該感測訊號SS傳送至該處理模塊31。另外，該無線感測 裝置3還具有一存儲器37,例如一閃存(Flash Memory),其與處理模塊31 電連接，該處理模塊31可將感測到的信息儲存于該存儲器37。該電源模塊34與該處理模塊31、該無線通訊模塊32及該感測組件33 電連接，以供應(yīng)一電源。于此，該電源模塊34所提供的電源為一直流電源， 且該電源模塊34可選擇使用電池或以外部供電方式。由于Zigbee無線通訊 技術(shù)具有低耗電的優(yōu)點，故該無線感測裝置3藉由使用電池便可長時間地運 作；另外，當該無線感測裝置3藉由外部供電時，可先經(jīng)由一交流/直流轉(zhuǎn) 換器(AC/DC Converter)進行轉(zhuǎn)換以利供電。該電源監(jiān)測模塊35與該處理模塊31及該電源模塊34電連接，并傳送 一電源監(jiān)測訊號PWS至該處理模塊31。在本實施例中，該無線感測裝置3 藉由該電源監(jiān)測模塊35即可隨時得知電源供應(yīng)的狀態(tài)，進而提升該無線感 測裝置3的效能及可靠度。另外，該無線感測裝置3還具有一系統(tǒng)程序監(jiān)控模塊38，其與處理模塊31電連接。于此，該系統(tǒng)程序監(jiān)控模塊38可為一看 門狗時序芯片(Watch Dog Timer Chip )，其傳送一程序監(jiān)控訊號PMS,例如 一重置訊號至該處理模塊31，以當該無線感測裝置3在非正常關(guān)機或斷電的 情況下，可以恢復(fù)到最初的設(shè)定值并重新執(zhí)行，進而提升產(chǎn)品可靠度及效能。 請參照圖4所示，本發(fā)明較佳實施例的一種無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)4是由多 個無線感測裝置3相互傳送或接收一無線通訊訊號WCS而構(gòu)成。在Zigbee 無線通訊技術(shù)應(yīng)用中，無線感測裝置3可配置為星狀、網(wǎng)狀或樹狀等拓樸 (Topology )。且理論上，就一個網(wǎng)狀配置而言， 一個無線感測裝置3可延 伸有65536個末端裝置(End Device),以進行無線通訊。此外，在Zigbee 無線通訊技術(shù)應(yīng)用中，無線感測裝置3還可與其它無線感測裝置3進行雙向 通訊。需注意者，該無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)4除了可由該無線感測裝置3構(gòu)成之外， 亦可包括使用相同通訊協(xié)議的無線傳輸裝置。綜上所述，本發(fā)明的一種無線感測裝置及無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)藉由相互傳 送或接收無線通訊訊號，且無線通訊訊號符合通用無線通訊協(xié)議，例如IEEE 802. 15. 4協(xié)議，且可應(yīng)用于Zigbee無線通訊:忮術(shù)，以利于系統(tǒng)整合并提高 產(chǎn)品兼容性。與現(xiàn)有技術(shù)相較，本發(fā)明由于符合通用無線通訊協(xié)議，故具有 易擴充、抗訊號干擾及雙向通訊的特點，進而提升整體效能。此外，無線感 測裝置藉由電源監(jiān)測模塊來監(jiān)控電源狀態(tài)，亦提升使用效能及產(chǎn)品可靠度。以上所述僅為舉例性，而非為限制性本發(fā)明。任何未脫離本發(fā)明的精神 與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于本發(fā)明的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1. 一種無線感測裝置，包括一處理模塊；一無線通訊模塊，其與該處理模塊電連接，以傳送或接收一無線通訊訊號；至少一感測組件，其與該處理模塊電連接，并傳送一感測訊號至該處理模塊；一電源模塊，其與該處理模塊、該無線通訊模塊及該感測組件電連接，以供應(yīng)一電源；以及一電源監(jiān)測模塊，其與該處理模塊及該電源模塊電連接，并傳送一電源監(jiān)測訊號至該處理模塊。
2. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其中該無線通訊訊號符合IEEE 802. 15. 4協(xié)議。
3. 如權(quán)利要求l所述的無線感測裝置，其中該感測組件為一溫度傳感器、 一濕度傳感器或一光傳感器。
4. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其中該電源為直流電源。
5. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其中該電源模塊具有一電池及/ 或一交流/直流轉(zhuǎn)換器。
6. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其中該無線通訊模塊具有一天線、 一內(nèi)建天線或一外接天線。
7. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其中該處理模塊與其它外圍裝置 溝通是通過一傳輸接口、 一通用異步收發(fā)傳輸器、 一內(nèi)部整合電路總線或一 串行周邊接口。
8. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其還包括 一系統(tǒng)程序監(jiān)控模塊，其與該處理模塊電連接，并傳送一程序監(jiān)控訊號至該處理模塊。
9. 如權(quán)利要求8所述的無線感測裝置，其中該系統(tǒng)程序監(jiān)控模塊為一看 門狗時序芯片。
10. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其還包括 一存儲器，與該處理模塊電連接。
11. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其還包括 一晶體振蕩器，與該處理模塊電連接。
12. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其應(yīng)用于Zigbee無線通訊技術(shù)。
13. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其中該無線通訊模塊包括一基 頻電路及一射頻電路，該基頻電路負責(zé)連接的建立及去除，以及訊號的編碼、 分組處理及跳頻控制，而該射頻電路負責(zé)載波合成及訊號的收發(fā)。
14. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其中該處理模塊包括一中央處 理單元或一微控制單元。
15. 如權(quán)利要求1所述的無線感測裝置，其中該處理模塊及該無線通訊模塊可建構(gòu)于不同的芯片或一單芯片。
16. —種無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)，是由多個無線感測裝置相互傳送或接收一 無線通訊訊號，各所述無線感測裝置包括一處理模塊；一無線通訊模塊，其與該處理模塊電連接，以傳送或接收該無線通訊訊號；至少一感測組件，其與該處理模塊電連接，并傳送一感測訊號至該處理 模塊；一電源模塊，其與該處理模塊、該無線通訊模塊及該感測組件電連接，以供應(yīng)一電源；以及一電源監(jiān)測模塊，其與該處理模塊及該電源模塊電連接，并傳送一電源 監(jiān)測訊號至該處理模塊。
17. 如權(quán)利要求16所述的無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)，其中所述無線感測裝置配 置為星狀、點對點或樹狀。
18. 如權(quán)利要求17所述的無線感測系統(tǒng)，其中當所述無線感覺裝置實施 為一網(wǎng)狀配置時，可延伸有65536個末端裝置。
19. 如權(quán)利要求16所述的無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)，其中該感測組件為一溫度 傳感器、 一濕度傳感器或一光傳感器所構(gòu)成的群組。
20. 如權(quán)利要求16所述的無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)，其中該電源模塊具有一電 池及/或一交流/直流轉(zhuǎn)換器。
21. 如權(quán)利要求16所述的無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)，其中該無線通訊模塊具有 一天線、 一內(nèi)建天線或一外接天線。
22. 如權(quán)利要求16所述的無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)，其中該處理模塊具有一傳 輸接口、 一通用異步收發(fā)傳輸器、 一內(nèi)部整合電路總線或一串行周邊接口， 以與其它外圍裝置溝通。
23. 如權(quán)利要求16所述的無線網(wǎng)絡(luò)感測系統(tǒng)，其中各所述無線感測裝置 還包括一系統(tǒng)程序監(jiān)控模塊，其與該處理模塊電連接，并傳送一程序監(jiān)控訊號 至該處理模塊；一存儲器，其與該處理模塊電連接；以及 一晶體振蕩器，其與該處理模塊電連接。
24. 如權(quán)利要求16所述的無線感測系統(tǒng)，其中任一無線感測裝置可與其 它無線感測裝置進行雙向通訊。
25. 如權(quán)利要求16所述的無線感測系統(tǒng)，其中該無線通訊模塊包括一基 頻電路及一射頻電路，該基頻電路負責(zé)連接的建立及去除，以及訊號的編碼、 分組處理及跳頻控制，該射頻電路負責(zé)栽波合成及訊號的收發(fā)。
26. 如權(quán)利要求16所述的無線感測系統(tǒng)，其中該處理模塊包括一中央處 理單元或一微控制單元。
27. 如權(quán)利要求16所述的無線感測系統(tǒng)，其中該處理模塊及該無線通訊 模塊可建構(gòu)于不同的芯片或一單芯片。
全文摘要
一種無線感測裝置包括一處理模塊、一無線通訊模塊、至少一感測組件、一電源模塊以及一電源監(jiān)測模塊。無線通訊模塊與處理模塊電連接，以傳送或接收一無線通訊訊號。感測組件與處理模塊電連接，并傳送一感測訊號至處理模塊。電源模塊與處理模塊、無線通訊模塊及感測組件電連接，以供應(yīng)一電源。電源監(jiān)測模塊與處理模塊及電源模塊電連接，并傳送一電源監(jiān)測訊號至處理模塊。
文檔編號G08C17/00GK101226678SQ20071000202
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月15日
發(fā)明者劉素芬, 唐敏聰 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司