低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測(cè)物理量的方法和裝置【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和遙感監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，包括控制器、可程控激勵(lì)源和測(cè)量單元，以及無(wú)線收發(fā)單元，用于人工難以完成或要求沒(méi)有人為干預(yù)的實(shí)時(shí)、快速、多通道、多參數(shù)測(cè)量，以及大量重復(fù)的綜合測(cè)試和數(shù)據(jù)采集與處理的場(chǎng)合；尤其涉及環(huán)境參數(shù)的在線實(shí)時(shí)測(cè)試和自組網(wǎng)無(wú)線傳輸信息，特別是涉及通過(guò)Z-Wave網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)一氧化碳和溫度、濕度的遙程感知監(jiān)測(cè)。

背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及的物理量，是指電壓、電流、功率因數(shù)、耗用的電量、門磁開關(guān)、流量、壓力、重量，以及三軸角速度和陀螺儀等，尤其是環(huán)境參數(shù)，包括被監(jiān)測(cè)地的氣溫、濕度、氧含量和放射線強(qiáng)度，以及散布于空氣中的各種有害氣體濃度，例如一氧化碳、甲醛和硫化氫，還有各種放射性塵埃的濃度，例如碘-131。所述這些有害氣體和放射性塵埃過(guò)高的濃度嚴(yán)重威脅人們的健康和生命安全，在人民生活和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，實(shí)時(shí)、快速地監(jiān)測(cè)這些物理量的數(shù)值并將它們準(zhǔn)確、可靠地傳送至本地電腦，進(jìn)而至遠(yuǎn)方電腦貯存和進(jìn)行分析判斷，是十分必要的。現(xiàn)有技術(shù)物理量監(jiān)測(cè)多采用基于現(xiàn)場(chǎng)總線的監(jiān)測(cè)裝置，存在可移動(dòng)性差、鋪設(shè)線纜困難、線纜容易扯斷等不足之處，特別是當(dāng)用來(lái)檢測(cè)危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)，存在安全隱患。本發(fā)明遙感監(jiān)測(cè)物理量的方法和裝置屬于低速率、低成本、高可靠、自組織和自修復(fù)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，工作頻帶分別是908.42MHz(適用美國(guó))和868.42MHz(適用歐洲和中國(guó))等覆蓋全球所有地區(qū)的小于1GHz、采用FSK調(diào)制方式、數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6Kbps/40Kbps、室內(nèi)距離10～30m、室外直視無(wú)障礙距離50～100m和適合窄帶的應(yīng)用場(chǎng)合。本發(fā)明方法和裝置具有低功耗、可采用乾電池組供電、使用壽命長(zhǎng)、體積小巧、安裝簡(jiǎn)單、可以集成到需要一氧化碳濃度和溫度監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，也可以單獨(dú)應(yīng)用于需要一氧化碳濃度和溫度監(jiān)測(cè)的無(wú)線系統(tǒng)。本發(fā)明裝置在北方寒冷的冬季是非常實(shí)用的、難得的產(chǎn)品。如所周知，一氧化碳CO是無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味和有毒的氣體，一般情況下,在40ppm濃度環(huán)境中、大約393分鐘，以及70ppm濃度環(huán)境下約為93分種，就可能對(duì)人體產(chǎn)生傷害，濃度越高，越短時(shí)間就可以對(duì)人造成更為嚴(yán)重的傷害。每年因CO而導(dǎo)致死亡或患病的案例時(shí)有發(fā)生。本發(fā)明方法和裝置需要借助于電腦及MID(移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)裝置),但隨著電腦的逐漸普及和價(jià)格的降低，以及最后智能手持設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用，終將會(huì)占有龐大的市場(chǎng)。在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中，盡量采取了低成本的方案，同時(shí)又在不降低性能的前提下來(lái)減輕系統(tǒng)整體成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測(cè)物理量的方法和裝置，用于監(jiān)測(cè)并遠(yuǎn)程傳送該裝置所在地的環(huán)境參數(shù)。本發(fā)明方法和裝置擁有超越現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和可擴(kuò)展性：一、技術(shù)優(yōu)勢(shì)Z-Wave技術(shù)是最新的低成本、低功耗的無(wú)線短距離通信技術(shù)，是在藍(lán)牙、ZIGBEE之后發(fā)展起來(lái)的，它們各有自己的立足特點(diǎn)，它們?nèi)呔偷湫偷母采w范圍、設(shè)備激活時(shí)間、接收靈敏度、使用權(quán)和成本等方面的簡(jiǎn)單比較如表1所示：表1Z-Wave、ZIGBEE、Bluetooth主要特性對(duì)比表從表1中我們可以歸納出Z-Wave技術(shù)獨(dú)特的性征及其優(yōu)勢(shì)：1.數(shù)據(jù)傳輸率低：Z-Wave專注于低傳輸應(yīng)用，最早的產(chǎn)品是9.6Kbps,高版本的已經(jīng)支持到40Kbps,第四代產(chǎn)品更是支持到100Kbps。用來(lái)傳輸控制命令已經(jīng)綽綽有余；2.功耗低：在睡眠模式只有50μA的電流，兩節(jié)乾電池串聯(lián)可以使用超過(guò)1年以上，工作電流只略大于20mA；3.網(wǎng)絡(luò)容量適中：?jiǎn)我坏腪-Wave網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最多支持232個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且它也可以通過(guò)區(qū)域網(wǎng)的組網(wǎng)來(lái)擴(kuò)展更多的節(jié)點(diǎn)。一般在家庭，或者小范圍內(nèi)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)應(yīng)用上，232個(gè)節(jié)點(diǎn)足夠了；4.時(shí)延短：Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備激活時(shí)間一般為5ms；5.抗干擾能力強(qiáng)：Z-Wave采用雙向應(yīng)答式的傳輸機(jī)制、壓縮幀格式、隨機(jī)式的逆演算法來(lái)減少干擾和失真，從而防止了鄰近網(wǎng)絡(luò)引起的控制問(wèn)題和干擾，確保設(shè)備之間的高可靠性通訊；6.工作頻段已覆蓋全球大部分國(guó)家和地區(qū)：美國(guó)是908.42MHz,歐洲、中國(guó)和新加坡是868.42MHz，香港是919.82MHz，適合在全球推廣應(yīng)用。通過(guò)以上的對(duì)比不難看出，Z-Wave技術(shù)在這些方面符合本發(fā)明產(chǎn)品應(yīng)用的要求，如在城鄉(xiāng)家庭、實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)大棚和部分工業(yè)場(chǎng)合等應(yīng)用領(lǐng)域中本申請(qǐng)人就采用了此最新的技術(shù)方案。二、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)Z-Wave技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還在于它的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，也稱“多跳”網(wǎng)絡(luò)，是一種靈活的體系結(jié)構(gòu)，用來(lái)在設(shè)備間高效率地傳送數(shù)據(jù)。Z-Wave傳感器網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)勢(shì)。在“單跳”網(wǎng)絡(luò)中，如果一個(gè)接入點(diǎn)癱瘓，那么就會(huì)發(fā)生虛擬的嚴(yán)重的交通堵塞。系統(tǒng)速度也會(huì)隨之降低。而使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以讓許多設(shè)備通過(guò)不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在不同的空間中同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，而且不會(huì)降低系統(tǒng)性能。參見(jiàn)圖5－1和圖5-2：圖5-1中任何一種接入設(shè)備都可以作為路由器或接入點(diǎn)，這樣當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間不能直接進(jìn)行通信時(shí)，可以選擇這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的其他節(jié)點(diǎn)充當(dāng)兩者通信的路由節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)NODE1必須為該系統(tǒng)的控制器，舉例說(shuō)明,當(dāng)節(jié)點(diǎn)NODE1要和NODE4通信時(shí)，可能由于距離較遠(yuǎn)，圖中虛線表示，NODE1可以通過(guò)NODE3路由再到達(dá)NODE4。在Z-Wave無(wú)線網(wǎng)路中，Z-Wave網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中Z-Wave協(xié)議通過(guò)幀確認(rèn)，重新傳輸，沖突避免，幀校驗(yàn)來(lái)保證路由數(shù)據(jù)包的傳輸。Z-Wave網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涉及到組網(wǎng)問(wèn)題，Z-Wave的組網(wǎng)簡(jiǎn)單便捷。Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定一個(gè)主節(jié)點(diǎn)即節(jié)點(diǎn)主控制器，這時(shí)會(huì)通過(guò)主控制器中的Z/IP路由器分配一個(gè)主節(jié)點(diǎn)HOMEID和NODEID。當(dāng)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中加入其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)時(shí)，Z-Wave網(wǎng)絡(luò)會(huì)按照節(jié)點(diǎn)的先后次序自動(dòng)分配與主控制器相同的HOMEID和不同的且唯一的NODEID。這樣可以防止由于鄰近網(wǎng)絡(luò)而引起的控制或干擾問(wèn)題，組網(wǎng)快速且操作簡(jiǎn)單，方便將更多的設(shè)備安裝到家庭網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)要?jiǎng)h除某臺(tái)設(shè)備時(shí)，只須在主控制器的界面上移除就行，在主控制器中的節(jié)點(diǎn)表會(huì)自動(dòng)更新。每個(gè)Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都有其自身獨(dú)有的地址標(biāo)識(shí)符NODEID,所以對(duì)Z-Wave用戶來(lái)說(shuō)，對(duì)Z-Wave網(wǎng)絡(luò)管理將會(huì)非常輕松。對(duì)Z-Wave組網(wǎng)的圖示見(jiàn)圖5-2。如果某空調(diào)設(shè)備要加入網(wǎng)絡(luò)，Z-Wave網(wǎng)絡(luò)會(huì)給它分配與網(wǎng)絡(luò)相同的HOMEID和NODE6，但是，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)號(hào)是按照次序來(lái)增加的，如果退出該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，再次重新加入該網(wǎng)絡(luò)，且沒(méi)有別的節(jié)點(diǎn)加入過(guò)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)號(hào)就變成NODE7，NODE6變成為空的節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)中不再出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)NODE6。三、可擴(kuò)展性本發(fā)明方法和裝置可以涵蓋監(jiān)測(cè)的物理量不僅是一氧化碳濃度、溫度和濕度，而且還有電壓、電流、功率因數(shù)、耗用電量、門磁開關(guān)、三軸角速度和陀螺儀、流量、壓力、重量等物理量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域環(huán)境狀況的監(jiān)控。Z-Wave是一種低速率、短距離的無(wú)線通信新技術(shù)，由丹麥Zen-sys公司所一手主導(dǎo)的無(wú)線組網(wǎng)規(guī)格，其核心微控制器采用六倍速8051系列的架構(gòu)，搭配32KB的FlashROM以及256KB的SRAM，使用的路由協(xié)議是SourceRouting，是鎖定家庭自動(dòng)化平臺(tái)的一種無(wú)線技術(shù)。Z-Wave具有低成本、低功耗、高可靠性、傳輸穩(wěn)定性好、實(shí)時(shí)性好、能隨其網(wǎng)絡(luò)調(diào)整而迅速調(diào)整、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性較強(qiáng)，方便進(jìn)行產(chǎn)品安裝的特點(diǎn)。Z-Wave非常適于在城鄉(xiāng)家庭，實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)大棚，部分工業(yè)場(chǎng)合等領(lǐng)域中使用。本發(fā)明為解決所述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是，提出一種低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測(cè)物理量的方法，用于遙程監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境參數(shù)和相關(guān)物理量，將設(shè)置在目標(biāo)區(qū)域的各類傳感器感知的物理量變換為電信號(hào)，經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送至遠(yuǎn)處的控制器進(jìn)行處理和操作；所述方法包括如下步驟：A.在目標(biāo)區(qū)域設(shè)置至少一種物理量的采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和數(shù)據(jù)校正、補(bǔ)償，以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的智能傳感器，將各傳感器感知的所要監(jiān)測(cè)的物理量變換為量化的固定格式的數(shù)據(jù)；B.應(yīng)用Z-Wave模組的嵌入式CPU作為主控微處理器，軟件上保證所述智能傳感器的讀/寫命令地址和時(shí)序，硬件上采用Z-Wave模組的通用I/O與監(jiān)測(cè)物理量的智能傳感器的專用I/O接口連接，實(shí)現(xiàn)雙向的通信控制功能；C.所述Z-Wave網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由加入該網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具備自組織、自修復(fù)的靈活機(jī)制，其中各節(jié)點(diǎn)加入、節(jié)點(diǎn)移除均通過(guò)遠(yuǎn)處的控制器操作執(zhí)行；D.設(shè)置E2PROM或閃存電路，用于保存Z-Wave系統(tǒng)的配置參數(shù)，路由表，網(wǎng)絡(luò)識(shí)別號(hào)碼HOMEID和部分的Z-Wave協(xié)議數(shù)據(jù)；E.初始文件通過(guò)編程接口燒錄,它與Z-Wave模組通過(guò)三線SPI接口、MISO、MOSI、SCLK,再加上片選信號(hào)EE_CS,實(shí)現(xiàn)與主控電路的通信功能；F.同一網(wǎng)絡(luò)中，最多節(jié)點(diǎn)數(shù)目是232個(gè)，僅有唯一的、相同的HOMEID,但不同節(jié)點(diǎn)有不同的NODEID,保證網(wǎng)絡(luò)安全。所述步驟C.之網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括少于231個(gè)的無(wú)線裝置節(jié)點(diǎn)和一臺(tái)控制器和/或第二便攜式控制器，依靠無(wú)線節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)，自修復(fù)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以作為中繼路由器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。所述遠(yuǎn)處的控制器接收到某無(wú)線節(jié)點(diǎn)被檢測(cè)的物理量達(dá)到某一警戒值或非合理值時(shí)，該無(wú)線節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，并向所述控制器上傳數(shù)據(jù)，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理。所述步驟B中應(yīng)用的Z-Wave模組，其射頻前端是制作在印刷電路板上的微型平面天線，以及制作或焊接在該電路板上的L-C匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配阻抗50Ω，從而擁有良好的性價(jià)比。所述步驟A中所述要監(jiān)測(cè)的物理量，包括屬于環(huán)境參數(shù)的有害氣體濃度、溫度和濕度，以及其它相關(guān)的物理量，包括壓力、流量、重量、開關(guān)量、電壓、電流、功率因數(shù)和消耗的電量。所述屬于環(huán)境參數(shù)的有害氣體濃度，包括一氧化碳、硫化氫、甲醛和放射性塵埃在環(huán)境空氣中的濃度。本發(fā)明為解決所述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案還可以是，提出一種低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測(cè)物理量的裝置，用于監(jiān)測(cè)并遠(yuǎn)程傳送該裝置所在地的環(huán)境參數(shù)，該裝置包括物理量采集處理單元、Z-Wave核心單元、聲光報(bào)警單元、直流供電源、存儲(chǔ)器單元、編程接口及射頻天線和匹配電路；所述Z-Wave核心單元借助通用I/O接口分別與物理量采集處理單元、射頻天線和匹配電路、存儲(chǔ)器單元及編程接口實(shí)現(xiàn)雙向連接；所述編程接口與存儲(chǔ)器單元之間采用SPI接口實(shí)現(xiàn)雙向連接；所述Z-Wave核心單元的輸出端與聲光報(bào)警單元的輸入端相連接；所述直流供電源為Z-Wave核心單元提供合適電壓的穩(wěn)定電源。所述Z-Wave核心單元采用第三代Z-Wave模組ZM3102N，模組軟件系統(tǒng)版本為4.52，并且Z-Wave核心單元的硬件電路兼容第四代Z-Wave模組ZM4102。所述物理量采集處理單元與Z-Wave核心單元之間借助SPI接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信及命令控制。所述SPI接口是三線制的，包括SCK/SDO/SDI三線。所述Z-Wave核心單元為SPI主端，物理量采集處理單元為SPI從端。所述直流供電源是兩路電源任擇其一的供電方式，一路為5.0V的標(biāo)準(zhǔn)小型USB接口(mini-bus)供電，另一路為三節(jié)乾電池串聯(lián)的4.5V供電。所述直流供電源提供LDO方式的3.3V穩(wěn)定電壓，即由標(biāo)準(zhǔn)小型USB接口取得5.0V電壓，經(jīng)E1-FB3和C9-C10高頻濾波網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)C1-FB2高頻濾波節(jié)，或直接從乾電池組經(jīng)高頻扼流圈FB1獲得4.5V電壓后，再經(jīng)U1穩(wěn)壓集成電路及其輸出端的C4-C5和C7濾波電容而獲得穩(wěn)定、純凈的3.3V電壓。所述射頻天線和匹配電路中的射頻天線是集成在印刷電路板上的微型平面天線,該射頻天線和匹配電路中所需頻點(diǎn)的輸出阻抗為50Ω。所述存儲(chǔ)器單元是電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器E2PROM或者是內(nèi)含閃存介質(zhì)的快閃存儲(chǔ)器FlashROM。同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測(cè)物理量的方法和裝置之有益效果在于：通過(guò)對(duì)Z-Wave模組的無(wú)線遠(yuǎn)程操作從而實(shí)現(xiàn)了本地和遠(yuǎn)程對(duì)該模組所在地物理量的監(jiān)測(cè)。所述裝置可應(yīng)用于城鄉(xiāng)家庭，實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)大棚，部分工業(yè)場(chǎng)合等領(lǐng)域,具有低功耗、低成本、可用乾電池組供電，使用壽命長(zhǎng)，以及體積小巧、安裝簡(jiǎn)單、可以集成到需要一氧化碳濃度和溫度監(jiān)測(cè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，也可以單獨(dú)應(yīng)用于需要一氧化碳濃度和溫度監(jiān)測(cè)的無(wú)線系統(tǒng)的特點(diǎn)。【附圖說(shuō)明】圖1是本發(fā)明遙感監(jiān)測(cè)物理量的裝置之系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2是所述遙感監(jiān)測(cè)物理量的裝置之Z-Wave核心單元組成的原理框圖；圖3是所述裝置之軟件系統(tǒng)流程圖；圖4是所述裝置的電原理圖，包括圖4-1是Z-Wave模組及其射頻天線和匹配網(wǎng)絡(luò)之電原理圖；圖4-2是直流供電源電原理圖；圖4-3是E2PROM編程器接口電原理圖；圖4-4是系統(tǒng)編程器接口和一氧化碳濃度及溫度、濕度傳感器接口電原理圖；圖5是涉及Z-Wave網(wǎng)絡(luò)性狀特點(diǎn)的示意圖，包括圖5-1是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的示意圖；圖5-2是組網(wǎng)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】下面結(jié)合本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例，一種低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測(cè)一氧化碳CO的裝置，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。第一優(yōu)選實(shí)施例：如圖1至圖3所示，一種低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測(cè)CO的裝置，用于監(jiān)測(cè)并遠(yuǎn)程傳送該裝置所在地的一氧化碳?xì)怏w濃度，該裝置包括物理量采集處理單元10、Z-Wave核心單元20、聲光報(bào)警單元30、直流供電源40、E2PROM存儲(chǔ)單元50、編程接口60及射頻天線和匹配電路70。所述Z-Wave核心單元20借助通用I/O接口分別與物理量采集處理單元10、射頻天線和匹配電路70、E2PROM存儲(chǔ)單元50和編程接口60實(shí)現(xiàn)雙向連接；所述編程接口60與E2PROM單元50之間采用SPI接口實(shí)現(xiàn)雙向連接；所述Z-Wave核心單元20的輸出端與聲光報(bào)警單元30的輸入端相連接；所述直流供電源40為Z-Wave核心單元20供電。本裝置各組成單元結(jié)構(gòu)緊湊，有機(jī)地組合在一塊印刷電路板上，布局合理，將外部和自身產(chǎn)生的EMI(電磁干擾)降到最低。所述物理量采集處理單元10包括一氧化碳濃度智能傳感器，采用兩極式電化學(xué)檢測(cè)原理的CO感知器，在0～1000ppm濃度下，輸出電流的分辨率為1.2～2.4nA/ppm,經(jīng)過(guò)采樣、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等一系列由微處理器所做的處理，采用3線制SPI通信；Z-Wave系統(tǒng)是SPI主機(jī)，CO模塊是SPI從機(jī)。一氧化碳濃度智能傳感器完成CO的濃度監(jiān)測(cè)及其報(bào)警輸出，一旦達(dá)到規(guī)定濃度即有聲光報(bào)警。它與Z-Wave模組是通過(guò)三線SPI接口、MISO、MOSI和SCLK,再加上片選信號(hào)EE_CS，實(shí)現(xiàn)與主控電路的通信功能，輸出CO的濃度數(shù)值，單位是ppm(百萬(wàn)分之一)。報(bào)警指示可以按照用戶的要求定制。目前的報(bào)警提示是以5秒鐘為周期,報(bào)警指示燈得狀態(tài)為點(diǎn)亮1秒,滅4秒,以降低工作電流。所述E2PROM存儲(chǔ)單元50采用含閃存介質(zhì)的PROM，主要功能是貯存Z-Wave系統(tǒng)的配置參數(shù)、路由表、HOMEID和一部分Z-Wave協(xié)議數(shù)據(jù)；初始文件通過(guò)編程接口60燒錄。所述Z-Wave核心單元20采用了第三代Z-Wave模組ZM3102N，模組軟件系統(tǒng)版本為4.52。其主要功能是作為主控微處理器，完成Z-Wave的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)加入、移除、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送、異常處理和電源管理等功能。如圖2所示，所述Z-Wave核心單元20主要組成包含專用ZW0301集成電路，該集成電路又包含了8051W微處理器、32KB閃存、專用寄存器、電源管理、中斷控制器、(2KB+256B)SRAM、SPI/UART接口、可控硅控制器和通用I/O接口等部分。在ZW0301的外圍還有去耦電路、32MHz晶體、射頻濾波電路和射頻前端匹配電路等構(gòu)成了該系統(tǒng)的核心模組。Z-Wave核心單元20硬件設(shè)計(jì)上兼容了第四代Z-Wave模組ZM4102。物理量采集處理單元10與Z-Wave核心單元20之間采用SPI接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信及命令控制。所述SPI接口是三線制的，包括SCK/SDO/SDI三線。所述Z-Wave核心單元20為SPI主端，物理量采集處理單元10為SPI從端。所述直流供電源40是兩路電源任擇其一的供電方式，一路為5.0V的標(biāo)準(zhǔn)小型USB接口供電，另一路為三節(jié)乾電池串聯(lián)的4.5V供電。該直流供電源40提供低噪音的LDO方式之3.3V穩(wěn)定電壓，即由標(biāo)準(zhǔn)小型USB接口取得5.0V電壓，經(jīng)E1-FB3和C9－C10高頻濾波網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)C1-FB2高頻濾波節(jié)，或直接從乾電池組經(jīng)高頻扼流圈FB1獲得4.5V電壓后，再經(jīng)U1穩(wěn)壓集成電路及其輸出端的C4-C5和C7濾波電容而獲得穩(wěn)定、純凈的3.3V電壓，可以保證最低的EMI，確保射頻的最佳性能。所述高頻濾波網(wǎng)絡(luò)包括電感FB3、壓敏電阻E1、第一電容C9及第二電容C10，所述5.0V電壓通過(guò)所述電感FB3及所述壓敏電阻E1接地，并通過(guò)所述第一電容C9接地，還通過(guò)所述第二電容C10接地。所述射頻天線和匹配電路70中的射頻天線是集成在印刷電路板上的微型平面天線，是一種低成本方案，必須保證該射頻天線和匹配電路70中所需頻點(diǎn)的輸出阻抗為50Ω。具體可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀的S參數(shù)Smith圖來(lái)獲得不同頻點(diǎn)的特征阻抗值，以實(shí)現(xiàn)最佳匹配。這是保證數(shù)據(jù)傳送距離遠(yuǎn)近的關(guān)鍵。射頻部分的設(shè)計(jì)同時(shí)考慮了868.42MHz(歐洲及中國(guó))、908.42MHz(美國(guó))的兼容，盡量使天線遠(yuǎn)離電路，確保射頻信號(hào)的有效接收和發(fā)送。圖3是本發(fā)明的軟件系統(tǒng)工作流程圖。如該圖所示，測(cè)量一氧化碳濃度程序主要包含硬件初始化ApplicationInitHW、軟件初始化ApplicationInitSW、讀取一氧化碳數(shù)據(jù)Read、加入與移除網(wǎng)絡(luò)、主循環(huán)ApplicationPoll、命令數(shù)據(jù)幀傳輸ApplicationCommandHandler等。程序設(shè)置串口打印信息，以便于程序調(diào)試。一氧化碳程序通過(guò)定時(shí)器中斷調(diào)取，程序可工作在正常模式與低功耗模式下。系統(tǒng)開始復(fù)位初始化，硬件電路外部輸入按鍵初始化，設(shè)置與外部一氧化碳模組SPI接口電路，軟件初始化串口波特率，設(shè)置系統(tǒng)軟件參數(shù)，開啟定時(shí)器檢測(cè)輸入按鍵，判斷程序預(yù)設(shè)置的電源工作條件，在電池工作狀態(tài)下，如果喚醒定時(shí)器喚醒時(shí)間到，導(dǎo)入默認(rèn)休眠時(shí)間，工作在休眠狀態(tài)時(shí)功耗最小，更新網(wǎng)絡(luò)喚醒次數(shù)。如果是按鍵復(fù)位，則設(shè)置初始化的休眠時(shí)間，開始喚醒定時(shí)器功能。如果當(dāng)前狀態(tài)不是開始喚醒狀態(tài)，則進(jìn)入空閑狀態(tài)。如果在外部電源時(shí)，將啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更新定時(shí)器，每分鐘更新一次。進(jìn)入主循環(huán)。如果沒(méi)有加入網(wǎng)絡(luò)，則進(jìn)入路由學(xué)習(xí)模式，如果有按鍵按下，則停止學(xué)習(xí)，進(jìn)入空閑狀態(tài)，如果已經(jīng)加入網(wǎng)絡(luò)，直接進(jìn)入空閑狀態(tài)，如果下一狀態(tài)忙時(shí)，則送給當(dāng)前狀態(tài)處理，下一狀態(tài)變?yōu)榭臻e狀態(tài)，如果當(dāng)前和下一狀態(tài)都空閑，進(jìn)入按鍵檢測(cè)狀態(tài)，如果短時(shí)間按按鍵，則進(jìn)入開始喚醒狀態(tài)，在按鍵檢測(cè)狀態(tài)，如果快速按輸入按鍵則可加入或移除網(wǎng)絡(luò)，短按一次鍵可復(fù)位初始化，如果沒(méi)有按鍵等外部命令，則是否有應(yīng)用命令請(qǐng)求，如果定時(shí)喚醒時(shí)間到，則進(jìn)入復(fù)位初始化。一氧化碳模塊的程序通過(guò)定時(shí)器調(diào)用，讀取數(shù)據(jù)存入讀/寫存儲(chǔ)器RAM中。第二優(yōu)選實(shí)施例：本發(fā)明的第二實(shí)施例為一種低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測(cè)溫度和濕度的裝置，包括物理量采集處理單元10、Z-Wave核心單元20、聲光報(bào)警單元30、直流供電源40、E2PROM存儲(chǔ)單元50、編程接口60及射頻天線和匹配電路70。在該實(shí)例中，所述物理量采集處理單元10采用溫度和濕度智能模塊，法國(guó)HUMIREL公司的HTG3833CH模組，該溫度和濕度模組使用自定義的I2C接口，其余部分與本發(fā)明的第一實(shí)施例相同。所述I2C接口的通信概要是；a.采用兩線制串行通信，包括SCK、SDATA兩線，用自定義的I2C通信方式；b.寄存器地址：濕度數(shù)據(jù)高地址0x10,低地址0x11,溫度數(shù)據(jù)高地址0x12,低地址0x13，分辨率地址0x07,缺省時(shí)為0X03，溫度數(shù)據(jù)是14位，濕度數(shù)據(jù)12位；c.命令字共有四個(gè)：寫命令0x80,讀命令0x81,測(cè)量溫度0x82,測(cè)量濕度0x83。通過(guò)以上對(duì)一氧化碳濃度和溫度、濕度等物理量的遙感采集監(jiān)測(cè)，同樣也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更多物理量的采集監(jiān)測(cè)的擴(kuò)展，比如電壓、電流、功率因數(shù)、消耗的電量、門磁開關(guān)、三軸角速度和陀螺儀，流量、壓力、重量等，采用相同的方法。以上所述實(shí)施方式僅表達(dá)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制；應(yīng)當(dāng)指出的是,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍；因此,凡跟本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。