[發(fā)明專利]一種水產(chǎn)養(yǎng)殖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置及運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310192845.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN103326739A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳俊杰;卜世平;李剛;蔣燕飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京英埃格傳感網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
• 主分類號(hào): H04B1/40
• 分類號(hào): H04B1/40;H04W84/18;H04W88/02;G08C17/02;G01N27/26;G01K7/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 繆友菊

1.一種水產(chǎn)養(yǎng)殖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，包括傳感主板和電源管理板，所述傳感主板與所述電源管理板相連，所述電源管理板由太陽能電池板提供能源，所述電源管理板包括依次相連的鋰電池充電控制單元(6)、電壓隔離單元(7)和電壓等級(jí)變換單元(8)；傳感主板包括微處理器單元(1)、無線通信單元(2)、溶解氧信號(hào)調(diào)理單元(3)、水溫信號(hào)調(diào)理單元(4)和清洗泵控制單元(5)，所述溶解氧信號(hào)調(diào)理單元(3)和水溫信號(hào)調(diào)理單元(4)分別與溶解氧傳感器和水溫傳感器相連，其特征在于：

所述微處理器單元(1)采用AVR系列微處理器芯片，通過微處理器芯片上A/D口與所述溶解氧信號(hào)調(diào)理單元(3)相連，將其輸出的溶解氧參數(shù)電壓信號(hào)進(jìn)行A/D變換、計(jì)算、解析、校驗(yàn)和存儲(chǔ)；所述微處理器單元(1)與所述水溫信號(hào)調(diào)理單元(4)采用SPI總線相連，將其輸出的水溫?cái)?shù)字量信號(hào)進(jìn)行換算、校驗(yàn)和存儲(chǔ)；

所述無線通信單元(2)由數(shù)據(jù)傳輸控制子單元(2-1)和無線收發(fā)接口子單元(2-2)組成，采用低功耗、超高頻單片無線收發(fā)通信芯片CC1000或CC1020作為處理芯片，所述微處理器單元(1)采用SPI總線與無線通信單元(2)的數(shù)據(jù)接口相連，通過軟件編程來控制無線通信單元(2)的數(shù)據(jù)收發(fā)；

所述清洗泵控制單元(5)與微處理器單元(1)的普通I/O口相連，由光耦隔離電路(5-1)和場效應(yīng)管控制電路(5-2)組成，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)清洗泵的定時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)和關(guān)斷，給溶解氧傳感器覆膜進(jìn)行清洗。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于：所述鋰電池充電控制單元(6)由鋰電池充電管理芯片、晶體管或MOSFET管、充電狀態(tài)指示燈以及外圍電路組成，所述鋰電池充電管理芯片通過肖特基勢(shì)壘整流器與太陽能電池板相連，將太陽能電池板輸出的直流電壓通過自適應(yīng)可調(diào)充電電路給鋰電池組充電，并且先進(jìn)鋰電池充電管理芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池組溫度的連續(xù)監(jiān)測，對(duì)充電電路進(jìn)行必要的保護(hù)和調(diào)節(jié)；

鋰電池組輸出端與電壓隔離單元(7)相連，電壓隔離單元(7)由寬壓隔離定壓輸出(DC－DC)模塊組成，并與CMOS模擬開關(guān)芯片相連，從CMOS模擬開關(guān)芯片輸出的電壓供溶解氧信號(hào)調(diào)理單元(3)和水溫信號(hào)調(diào)理單元(4)工作，CMOS模擬開關(guān)芯片與微處理器單元(1)的普通I/O口相連，并通過編程來控制CMOS模擬開關(guān)芯片的導(dǎo)通和關(guān)斷，減少非工作狀態(tài)下溶解氧信號(hào)調(diào)理單元(3)和水溫信號(hào)調(diào)理單元(4)的電源消耗；

電壓等級(jí)變換單元(8)與電壓隔離單元(7)的輸出端相連，并通過升、降壓芯片或穩(wěn)壓管及相應(yīng)外圍電路將電壓隔離單元(7)輸出端電壓進(jìn)行等級(jí)變換，為傳感主板及其他設(shè)備的運(yùn)行提供所需的供電電壓等級(jí)；

鋰電池組通過場效應(yīng)管或可控硅與清洗泵相連，提供清洗泵的運(yùn)行工作電壓，場效應(yīng)管或可控硅的通斷由傳感主板上的微處理器單元(1)通過清洗泵控制單元(5)來加以自動(dòng)控制和管理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于：所述溶解氧傳感器上設(shè)有鉑電極和銀電極，所述鉑電極和銀電極與溶解氧信號(hào)調(diào)理單元(3)相連；所述溶解氧信號(hào)調(diào)理單元(3)由極化電壓發(fā)生器(3-1)、信號(hào)前置放大器(3-2)、可編程增益放大器(3-3)和有源低通濾波器(3-4)依次連接組成，將從溶解氧傳感器電極輸出的nA級(jí)微弱電流信號(hào)變換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸入到微處理器單元(1)中進(jìn)行后續(xù)變換、處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于：所述水溫傳感器由負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻構(gòu)成，所述水溫傳感器與水溫信號(hào)調(diào)理單元(4)相連，所述水溫信號(hào)調(diào)理單元(4)由熱敏電阻－數(shù)字轉(zhuǎn)換器和外部固定電阻組成，熱敏電阻－數(shù)字轉(zhuǎn)換器將水溫傳感器輸出的模擬溫度阻值直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出，并輸入到微處理器單元(1)進(jìn)行水溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算和處理。