[發(fā)明專利]一種天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910084564.7
• 申請(qǐng)日: 2009-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN101555991A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮仁劍;張帥鋒;萬江文;薛皓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F17D5/02
• 分類號(hào): F17D5/02;G01D21/02;H04W84/18;H02J7/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

1、一種天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于：該節(jié)點(diǎn)裝置安裝于被監(jiān)測(cè)管道的外壁上，主要由電源模塊、傳感器模塊、處理器模塊以及無線通信模塊共四部分組成；

所述處理器模塊負(fù)責(zé)控制傳感器模塊和無線通信模塊的數(shù)據(jù)采集和傳輸；傳感器模塊采集管道環(huán)境參數(shù)并將管道環(huán)境參數(shù)在處理器模塊中進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，然后發(fā)送給無線通信模塊，無線通信模塊再把參數(shù)信息按照固定的通信格式以無線方式發(fā)送給鄰近匯聚節(jié)點(diǎn)；所述電源模塊用于為整個(gè)節(jié)點(diǎn)裝置提供電源。

2、如權(quán)利要求1所述一種天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于：所述處理器模塊包括CPU芯片、編程接口電路和Flash存儲(chǔ)器，所述編程接口電路通過計(jì)算機(jī)串口下載編程，并存儲(chǔ)在Flash存儲(chǔ)器上，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器與CPU芯片通過SPI接口相連。

3、如權(quán)利要求1所述一種天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于：所述電源模塊包括可充電電池、電壓檢測(cè)電路和充電接口電路；可充電電池輸出3.3V電壓給傳感器模塊、處理器模塊和無線通信模塊；電壓檢測(cè)電路與CPU芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC通道相接，用于測(cè)量可充電電池的電壓，進(jìn)而獲得剩余電量；可充電電池與充電接口電路相接，當(dāng)剩余電量不足時(shí)，對(duì)其充電。

4、如權(quán)利要求1所述一種天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于：所述傳感器模塊包括加速度傳感器、氣體傳感器和溫度傳感器，傳感器模塊受處理器模塊控制，用于采樣天然氣管道周邊的環(huán)境參數(shù)；其中，溫度傳感器將管道周圍的溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳送給CPU芯片，加速度傳感器將管道的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，氣體傳感器將天然氣的濃度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，兩種電壓信號(hào)再通過CPU芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC通道轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，這三種數(shù)字信號(hào)由CPU芯片處理、存儲(chǔ)后傳送給無線通信模塊，再由該模塊發(fā)送給鄰近的匯聚節(jié)點(diǎn)，經(jīng)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心。

5、如權(quán)利要求1所述一種天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于：所述無線通信模塊包括無線收發(fā)器、Balun器件和天線，無線收發(fā)器通過配置外圍必需的電阻電容和Balun器件連接，Balun器件通過射頻同軸連接器和天線相連，在CPU芯片的控制下，無線收發(fā)器接收處理器模塊的數(shù)字信號(hào)，并通過Balun器件進(jìn)行阻抗匹配后，再通過天線以無線的方式發(fā)射出去。

6、如權(quán)利要求1所述一種天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于：所述加速度傳感器由CPU芯片控制通斷，從而打開/關(guān)閉加速度傳感器，加速度傳感器以兩種形式輸送給CPU芯片，所述的兩種形式分別是：振動(dòng)信號(hào)以模擬形式輸送給CPU芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC通道，或者以數(shù)字形式輸送給CPU芯片的輸入捕捉通道。

7、一種天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：

步驟一：在管壁外每間隔一定距離布置節(jié)點(diǎn)裝置，節(jié)點(diǎn)裝置待網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建后，進(jìn)入待機(jī)；

步驟二：節(jié)點(diǎn)裝置一旦檢測(cè)到滿足喚醒條件的事件發(fā)生，立即被喚醒，此時(shí)傳感器模塊重新開始采集管道周圍環(huán)境信息參數(shù)，包括溫度信號(hào)、加速度信號(hào)和天然氣濃度信號(hào)；

步驟三：步驟三中采集到的信號(hào)發(fā)送給處理器模塊，處理器模塊對(duì)各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)處理，同時(shí)節(jié)點(diǎn)裝置自動(dòng)設(shè)置地址、數(shù)據(jù)格式；

步驟四：將步驟四中處理后的信息發(fā)送給無線通信模塊，無線通信模塊以無線方式將其再發(fā)送給鄰近的匯聚節(jié)點(diǎn)，接著進(jìn)入待機(jī)；

步驟五：匯聚節(jié)點(diǎn)再把參數(shù)信息傳送給監(jiān)測(cè)中心，此時(shí)監(jiān)測(cè)中心就會(huì)顯示采集到的參數(shù)信息。

8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述的一定距離布置節(jié)點(diǎn)裝置是指與匯聚節(jié)點(diǎn)建立通信的有效范圍。