[發明專利]一種智能供能式光電一體化無線傳感器

無效

• 申請號: 200810219255.1
• 申請日: 2008-11-20
• 公開（公告）號: CN101420772A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 周翠英;孫志強;劉鎮
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電子信息技術領域，特別涉及一種智能供能式光電一體化無線傳感器，及該設備在無線傳感網絡數據交互和分析以及安全預警系統的應用。

技術背景

電子設備走向智能化、無線化的發展趨勢已是不爭的事實。具備自我供能方式的無線傳感器更代表了未來安全監測的方向，在軍事、民用等多方面具有廣發應用前景，是關系到能源供應、公共安全、經濟發展與社會穩定的重大科技，是國家重點發展的科技項目。隨著各種傳感網絡建設的不斷投入，數據量日趨龐大，無線傳感器供電、數據采集和無線傳輸能力亟待提高，尤其數據傳輸和供電已經成為制約無線傳感網絡發展的重要因素。實際工作要求越來越及時捕捉監測數據分析并對危險源進行及時預警。因此，迫切需要一種設備能夠便于無線傳輸數據并且24小時隨時提供實時監測。

另一方面，隨著科技的進步，無線硬件平臺方案和制造工藝日趨完善，同時成本也不斷下降，因此利用現有的硬件設備，結合微型發電設備、無線網絡和計算機程序語言以及先進的光電傳感制造技術，開發一套能夠實現無線安全監測的智能供能式光電一體化無線傳感器，為人們提供24小時的不間斷安全監測，是人們期待解決的重要課題，具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是針對現有傳感監測面臨的復雜供電和無線傳感傳輸的問題，提供一種高集成度、高穩定性與具備無線通信和自我供能發電功能于一體的智能供能式光電一體化無線傳感器。

為了實現發明目的，采用的技術方案如下：

一種智能供能式光電一體化無線傳感器，由智能化能源自我采集發電模塊和無線傳輸模塊、光電傳感模塊組成，所述設備采用基于無線網絡進行實時數據交互方式工作。

上述技術方案中，所述無線傳感器采用光電傳感技術和嵌入式系統平臺設計開發，采用2.4G無線技術開發出的全天候無線模塊。

結合分析接收系統進行自動化、智能化數據采集分析全部工作，通過傳感器依靠無線網絡進行交互。由于2.4G網絡信號安全性，抗干擾能力強，因此可以保證數據時效和準確性，實現隨時隨地接收，實時獲取現場情報。

所述嵌入式采用C語言開發，因此可以很好支持多種MCU單元。

上述技術方案中，所述工作過程如下：

智能供能式光電一體化無線傳感器是一個工作在雙工狀態下的收發機。包括無線接收機(Receiver)、發射機(Transmitter)、中央控制模塊(CPU)及傳感模塊(Sensor)和電源(Power?Supply)。

從印刷電路板的結構分為：傳感系統、無線系統、主板控制系統、電源系統，共四個部分。在傳感器中，這四個部分相互配合，在邏輯控制系統統一指揮下，完成數據通信的各項功能。

所述傳感器各電路系統原理如下：

無線部分：

無線模塊采用2.4G網絡組成的無線模塊，總體上都可以看作由無線接收和無線發射兩部分組成。

先介紹2.4G模塊工作原理：射頻接收電路完成接收無線傳感網絡信號的濾波、信號放大、解調等功能；射頻發射電路主要完成無線信號的調制、變頻、功率放大等功能。

其中包含從天線到接收機的解調輸出，與發射的I/Q調制到功率放大器輸出的電路；邏輯音頻包含從接收解調到，接收數據輸出、發射數據拾取(數據輸出電路)到發射I/Q調制器及邏輯電路部分的中央處理單元、數字處理及各種存儲器電路等。具體過程如下示意：

發射端：

數字信號-->DAC(數模轉換)-->混頻器(與振蕩器混合)-->發射功放-->發射接收端：

數字信號<--ADC(模數轉換)<--濾波器<--接收功放<--接收

Zigbee無線模塊屬于2.4G無線網絡，實現了54M/秒的傳輸速度。具有較高的數據安全性，對外界電磁干擾等也具有較好的屏蔽性能，因此受到廣泛的應用，該發明無線功能主要采用Zigbee模塊實現。

主板控制部分：

它主要由核心控制模塊CPU、EEPROM、FLASH?EPROM、SRAM以及硬盤等部分組成，邏輯系統主要完成傳感器中的各項設定功能、控制收發信號的正確處理功能等，而且在邏輯系統中，FLASH?EPROM內部存儲的數據必須完全正確，才能發揮其強大快捷的邏輯控制功能。

主要由下列幾部分組成