[發(fā)明專利]工廠內(nèi)安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210515406.4
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102984821A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永德;周賢偉;張兆宇
• 申請（專利權(quán)）人: 山東黃金集團(tuán)有限公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 崔同磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)，具體是指一種工廠內(nèi)安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)

長期以來，企業(yè)的設(shè)備監(jiān)管環(huán)節(jié)主要靠技術(shù)工人或者是工程師在廠區(qū)巡視發(fā)現(xiàn)問題解決問題，或者是等問題出現(xiàn)及時解決問題，這樣以來就無形的加大了處理事故的時間，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)的快速發(fā)展以及企業(yè)信息化的日益普及，無線數(shù)據(jù)采集監(jiān)控，加快了處理事故的反應(yīng)時間，提高了設(shè)備的利用率，并且保證了產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)管理的效率。

目前，工廠安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要存在的問題有以下幾個方面：

第一、現(xiàn)有工廠內(nèi)監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)均針對某一監(jiān)控對象開發(fā)，為單一的環(huán)境安全、提升運(yùn)輸、設(shè)備開停等專用監(jiān)控系統(tǒng)，從而造成設(shè)備、配件互不通用，信息不能共享。

第二、現(xiàn)有工廠內(nèi)監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)均為某一監(jiān)控目的而開發(fā)，用戶難以通過簡單的操作實(shí)現(xiàn)多方面監(jiān)控的目的。

第三、現(xiàn)有工廠內(nèi)監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)均需要較高的成本和功耗，擴(kuò)展性不強(qiáng)，難以隨工廠規(guī)模的擴(kuò)大便捷地增加監(jiān)控區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享、操作簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)的工廠內(nèi)安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供如下一種工廠內(nèi)安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用有線通信與無線通信相結(jié)合的異構(gòu)組網(wǎng)方式，各個子網(wǎng)采用星狀拓?fù)洌瓿蓴?shù)據(jù)傳輸工作；網(wǎng)絡(luò)由數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)、主干網(wǎng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，所述的子網(wǎng)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)包括相互連接的傳感器模塊、能量管理模塊、射頻模塊；所述的網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)和主干網(wǎng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)均包含包括能量管理模塊和射頻模塊。

作為優(yōu)選，所述的子網(wǎng)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)用于采集工廠內(nèi)的多種環(huán)境數(shù)據(jù)，并以無線方式將數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)；所述網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)中，是數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與主干網(wǎng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的通信接口，用于與其它數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送的傳感數(shù)據(jù)，并傳輸給主干網(wǎng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，同時完成部分網(wǎng)絡(luò)管理和路由工作，確定內(nèi)部終端節(jié)點(diǎn)成功加入網(wǎng)絡(luò)，非內(nèi)部終端節(jié)點(diǎn)拒絕加入請求；所述主干網(wǎng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)置在主干網(wǎng)中，與每個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)建立路由，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并且與中央控制點(diǎn)相接，并將所有數(shù)據(jù)通過串行通信方式發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，同時完成部分網(wǎng)絡(luò)管理工作，確定數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。

作為優(yōu)選，采用IPv6協(xié)議，給每個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和主干網(wǎng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)分配一個IPv6地址，使得每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以與互聯(lián)網(wǎng)上相連接。

作為優(yōu)選，所述的傳感器模塊包括真空度檢測傳感器、浸入式溫度傳感器、超聲波傳感器、壓力傳感器以及氧氣濃度傳感器。射頻模塊包括相互電連接的嵌入式微處理器、天線、射頻電路、外圍電路。

作為優(yōu)選，所述的能量供應(yīng)模塊包括印制電路板上置有的電池、電池盒、電源管理芯片、電源管理芯片、電源管理芯片，粘于印制電路板上的電池盒內(nèi)裝有電池，并通過導(dǎo)線與印制電路板電連接。

作為優(yōu)選，采用2.4GHz的國際ISM頻段無線電信號，在2.4GHz±10MHz之間以200KHz頻率間隔形成多個通信信道，每個子網(wǎng)使用不同信道。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

其一，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的傳感器節(jié)點(diǎn)，包括相互連接并通信的傳感器模塊、射頻模塊和能量供應(yīng)模塊，根據(jù)實(shí)際環(huán)境的需要安裝的真空度檢測傳感器、浸入式溫度傳感器、超聲波傳感器、壓力傳感器以及氧氣濃度傳感器集中安裝在一個傳感器節(jié)點(diǎn)上，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換接口傳送采集的模擬數(shù)據(jù)給射頻模塊處理并通過天線發(fā)送，提高了監(jiān)控監(jiān)測目的和對象的集成度，降低了成本。

其二，本發(fā)明的無線模塊工作于2.4GHz國際ISM免費(fèi)頻段，采用工作于2.4GHz頻段符合IEEE802.15.4協(xié)議的無線通訊方式傳輸信息，既避免了鋪設(shè)電纜等線路帶來的人力物力消耗，也無需交納通信使用費(fèi)，本發(fā)明提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和壽命，具有功耗少、可快速組網(wǎng)、通信可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

其三，本發(fā)明設(shè)計(jì)的用于工廠內(nèi)安全監(jiān)測的傳感器節(jié)點(diǎn)采用了一系列低功耗措施：采用了低功耗、集成度高的元器件；采用了單電源、低電壓的供電方式；大量采用電源芯片進(jìn)行電壓的升降，使線路的電流損耗降到最低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工廠內(nèi)安全監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果示意圖。

圖2?為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)示意圖。

圖3為網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)和主干網(wǎng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)示意圖。

圖中所示：

1、主控制臺，2、主干網(wǎng)協(xié)調(diào)器，3、網(wǎng)絡(luò)路由結(jié)點(diǎn)，4、子網(wǎng)數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)。