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低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的方法和裝置與流程

文檔序號:11808450閱讀:來源:國知局
低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的方法和裝置與流程

技術(shù)特征:
1.一種低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的方法,用于遠程監(jiān)測目標區(qū)域的環(huán)境參數(shù)和相關(guān)物理量,將設(shè)置在目標區(qū)域的各類傳感器感知的物理量變換為電信號,經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳送至遠處的控制器進行處理和操作;所述方法包括如下步驟:A.在目標區(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、補償,以及數(shù)據(jù)存儲的智能傳感器,將各傳感器感知的所要監(jiān)測的物理量變換為量化的固定格式的數(shù)據(jù);B.將Z-Wave模組的嵌入式CPU設(shè)置為主控微處理器,軟件上保證所述智能傳感器的讀/寫命令地址和時序,硬件上采用Z-Wave模組的通用I/O與監(jiān)測物理量的智能傳感器的專用I/O接口連接,實現(xiàn)雙向的通信控制功能;C.設(shè)置Z-Wave網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),所述Z-Wave網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由加入該網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),具備自組織、自修復(fù)的靈活機制,其中各節(jié)點加入、節(jié)點移除均通過遠處的控制器操作執(zhí)行,所述Z-Wave網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,最多節(jié)點數(shù)目是232個,僅有唯一的、相同的HOMEID,不同節(jié)點有不同的NODEID,保證網(wǎng)絡(luò)安全;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)識別號碼HOMEID和部分的Z-Wave協(xié)議數(shù)據(jù);E.通過編程接口燒錄初始文件,所述編程接口與Z-Wave模組通過三線SPI接口、MISO、MOSI、SCLK,再加上片選信號EE_CS,與主控電路完成通信功能;以及F.設(shè)置直流供電源為所述Z-Wave模組供電,所述直流供電源由標準小型USB接口取得5.0V電壓經(jīng)高頻濾波網(wǎng)絡(luò)及高頻濾波節(jié)獲得穩(wěn)定、純凈的3.3V電壓為所述Z-Wave模組供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的方法,其特征在于:所述步驟C之網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括少于231個的無線裝置節(jié)點和一臺控制器和/或第二便攜式控制器,依靠無線節(jié)點自組網(wǎng),自修復(fù)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),每個節(jié)點都可以作為中繼路由器,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的方法,其特征在于:所述遠處的控制器接收到某無線節(jié)點被檢測的物理量達到某一警戒值或非合理值時,該無線節(jié)點會發(fā)出聲光報警,并向所述控制器上傳數(shù)據(jù),系統(tǒng)根據(jù)實際情況進行處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的方法,其特征在于: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印刷電路板上的L-C匹配網(wǎng)絡(luò),匹配阻抗50Ω,從而擁有良好的性價比。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的方法,其特征在于:所述步驟A中所述要監(jiān)測的物理量,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。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的方法,其特征在于: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。7.一種低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,用于監(jiān)測并遠程傳送該裝置所在地的環(huán)境參數(shù),其特征在于:包括物理量采集處理單元(10)、Z-Wave核心單元(20)、聲光報警單元(30)、直流供電源(40)、存儲器單元(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)、存儲器單元(50)及編程接口(60)實現(xiàn)雙向連接;所述編程接口(60)與存儲器單元(50)之間采用SPI接口實現(xiàn)雙向連接;所述Z-Wave核心單元(20)的輸出端與聲光報警單元(30)的輸入端相連接;所述直流供電源(40)為Z-Wave核心單元(20)提供合適電壓的穩(wěn)定電源;即所述直流供電源(40)由標準小型USB接口取得5.0V電壓經(jīng)高頻濾波網(wǎng)絡(luò)及高頻濾波節(jié)獲得穩(wěn)定、純凈的3.3V電壓為所述Z-Wave核心單元(20)供電,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電壓通過所述電感(FB3)及所述壓敏電阻(E1)接地,并通過所述第一電容(C9)接地,還通過所述第二電容(C10)接地。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征在于:所述Z-Wave核心單元(20)采用第三代Z-Wave模組ZM3102N,模組軟件系統(tǒng)版本為4.52。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征在于:Z-Wave核心單元(20)的硬件電路兼容第四代Z-Wave模組ZM4102。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征在于:所述物理量采集處理單元(10)與Z-Wave核心單元(20)之間借助SPI接口進行數(shù)據(jù)通信及命令控制。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征是:所述SPI接口是三線制的,包括SCK/SDO/SDI三線。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征在于: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。13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征在于:所述直流供電源(40)的供電方式還可以為由三節(jié)乾電池串聯(lián)的4.5V供電。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征在于:所述直流供電源(40)提供低噪音的LDO方式之3.3V穩(wěn)定電壓,即所述直流供電源(40)還可以直接從所述三節(jié)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電壓為所述Z-Wave核心單元(20)供電。15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征在于: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。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征在于:所述射頻天線和匹配電路(70)中所需頻點的輸出阻抗為50Ω。17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低功耗自組網(wǎng)遙感監(jiān)測物理量的裝置,其特征在于:所述存儲器單元(50)是電可擦除可編程只讀存儲器E2PROM或者是內(nèi)含閃存介質(zhì)的快閃存儲器FlashROM。
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