[發明專利]基于無線傳感器網絡的分布式鈞瓷窯溫監測系統及方法

在審

• 申請號: 201310258970.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103561046A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王廣君;張鵬鍇;張懷;郝玉君;曾旭明;鮑衛崗;冀連杰;鄒琴
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G08C17/02;H04W84/18;G01K7/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

1.一種基于無線傳感器網絡的分布式鈞瓷窯溫監測系統，其特征在于，包括無線傳感器網絡節點和本地監控中心，所述無線傳感器網絡節點分布在瓷窯周圍，包括溫度傳感器終端節點、路由器節點和網關節點，節點之間相互連接組成無線傳感器網絡，所述網關節點通過串口線與所述本地監控中心連接；

所述網關節點從所述本地監控中心獲取數據采集指令，并直接或者通過所述路由傳感器節點向所述溫度傳感器終端節點廣播所述數據采集指令；

所述溫度傳感器終端節點根據所述數據采集指令采集瓷窯的溫度值，并直接發送或者通過所述路由器節點發送給所述網關節點；

所述網關節點將接收的網絡溫度數據包發送給所述本地監控中心；

所述本地監控中心解析所述網絡溫度數據包，并根據解析結果實時繪制瓷窯溫度三維分布圖，并將解析后的溫度數據與預設閾值進行比較，若超出預設閾值則發出報警提示。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該系統還包括遠程監控中心，所述監控中心通過因特網與遠程監控中心連接。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述溫度傳感器終端節點包括溫度傳感器功能模塊、控制與通信模塊和電源模塊；

所述溫度傳感器功能模塊包括熱電偶和信號調理電路；所述信號調理電路將所述熱電偶輸出的信號轉換為可供模數轉換電路采集的模擬電壓信號；

所述控制與通信模塊包括模數轉換電路、溫控驅動電路、主處理器、無線通信電路和天線；所述模數轉換電路將所述模擬電壓信號轉換為數字電壓信號，并發送給所述主處理器；所述主處理器將所述數字電壓信號通過分析處理轉換為相應的溫度值，并將該溫度值與預設值比較，根據比較結果來控制所述溫控驅動電路，并將該溫度值打包為單節點網絡溫度數據包發送給所述無線通信模塊，以通過所述無線通信電路處理后送交所述天線發送給所述路由器節點。

4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述的路由器節點包括控制與通信模塊和電源模塊；所述控制與通信模塊包括主處理器和無線通信電路，無線通信電路的通過天線輸出信號，同時無線通信電路可接收和解析來自天線的信號；所述電源模塊由電池和直流變壓電路組成，為所述控制與通信模塊供電。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述網關節點包括控制與通信模塊和電源模塊；所述控制與通信模塊包括天線、無線通信電路、主處理器、串口通信電路，所述無線通信電路與天線連接，所述無線通信電路和所述串口通信電路均與所述主處理器連接；所述串口通信電路與所述本地監控中心連接；電源模塊由電池和直流變壓電路組成，為所述控制與通信模塊供電。

6.一種基于無線傳感器網絡的分布式鈞瓷窯溫監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、溫度傳感器終端節點、路由器節點和網關節點之間采用ZigBee協議組建無線傳感器網絡；

S2、網關節點獲取本地監控中心的溫度采集指令，并直接或者通過所述路由傳感器節點向所述溫度傳感器終端節點廣播所述數據采集指令；

S3、所述溫度傳感器終端節點根據所述數據采集指令采集瓷窯的溫度值，并直接發送或者通過所述路由器節點發送給所述網關節點；

S4、網關節點將接收到的不同溫度傳感器終端節點的單節點網絡溫度數據包進行整合，打包成多節點網絡溫度數據包，并通過串口將數據包傳輸給本地監控中心；

S5、所述本地監控中心解析所述網絡溫度數據包，并根據解析結果實時繪制瓷窯溫度三維分布圖；

S6、本地監控中心將解析后的溫度數據與預設閾值進行比較，若超出預設閾值則發出報警提示。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟S1具體包括：

網關節點上電后，掃描信道，尋找建立無線傳感器網絡的最佳信道，并進行網絡標識，無線傳感器網絡建立成功后開始偵聽信道；

溫度傳感器終端節點和路由器節點上電后發送請求加入該無線傳感器網絡的數據幀，網關節點接收到數據幀后允許其加入網絡，并給其分配一個16位的網內通信地址。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟S3具體包括步驟：

溫度傳感器終端節點收到數據采集指令后通過熱電偶采集瓷窯溫度，將溫度信號進行處理并轉換為數字溫度值；

溫度傳感器終端節點將溫度值打包成單節點網絡溫度數據包發送給網關節點；若溫度傳感器終端節點不能直接跟網關節點通信，則通過路由器節點以多跳方式傳送給網關節點。