[發明專利]一種用于溫度監測的無線傳感器網絡節點及溫度監測方法

無效

• 申請號: 201310285713.2
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103310619A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 瑪格利特理查德森安薩赫;王慶慶;曹清華;閆述
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡監測技術，尤其涉及用于新疆煤田火區-40°C～1000°C的傳感器監測節點

背景技術

具有現代意義的無線傳感器網絡為新疆煤田火區監測提供了新的技術手段。煤田自燃火災的監測，主要任務是監測煤層燃燒的發展過程中的溫度變化，和剝離，黃土掩埋、壓實后煤火從降溫到熄滅、或者積溫復燃的過程?，F有無線傳感器成品節點配備的是-55°C～125°C溫度傳感器，為滿足煤田火區監測的需要開發有由K-型熱電偶、芯片MAX6675和無線傳輸芯片組成的高溫傳感器節點^[1-3]。由于芯片MAX6675的轉換溫度，短時觀測為0°C～1300°C，長時間觀測0°C～1000°C，缺失零度以下的量程。

新疆地區冬季最低氣溫近-40°C、平均-25°C，在傳感器掩埋的深度范圍內有凍土層存在?，F有無線傳感器網絡成品節點配置的溫度傳感器測溫范圍-55°C～125°C，不能適應煤層燃燒時的高溫；現有用于新疆煤田火區監測的無線傳感器網絡節點，因其中的芯片MAX6675溫度轉換范圍有限，將K型熱電偶的測溫范圍由-40°C～1000°C縮小為0°C～1000°C，缺少-40°C～0°C的監測信息，未能全面反映煤層自燃的發展過程，以及治理后煤層的溫度從降低到熄滅、或者積溫復燃的過程。

對比文件

[1]西安科技大學鄧軍,文虎,陳曉坤,王偉峰,徐林生,金永飛,張嬿妮.煤田火災無線自組網鉆孔測溫裝置.實用新型專利,授權公告號CN201497590U,授權公告日2010.06.02

[2]江蘇大學曹清華,陳祖爵,李善榮,閆述.130～1000℃高溫煤田火區無線傳感器網絡監測節點及監測方法.發明專利,公開(公告)號CN102215602A,公開(公告)日期2011.10.12

[3]李善榮,閆述,曹清華,陳祖爵.無線傳感器網絡高溫監測節點的設計與開發.計算機工程,2012,38(8):207-209

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于溫度監測的無線傳感器網絡節點及溫度監測方法，使測溫范圍達到-40°C～1000°C，以全面反映煤層自燃的發展過程，以及治理后煤層的溫度從降低到熄滅、或者積溫復燃的過程。

為了解決以上技術問題，全面體現煤田火區溫度的變化，本發明將現有煤田火區監測傳感器節點^[1-3]中的芯片MAX6675換成芯片MAX31855，開發了-40°C～1000°C更大測溫范圍的高溫傳感器節點和溫度測量方法，具體技術方案如下：

一種用于溫度監測的無線傳感器網絡節點，包括節點(1)、信號采集板(2)、高溫傳感探頭(9)、通過信號線(11)與高溫傳感探頭(9)相連的高溫傳感器插座(10)，其特征在于：節點(1)上設置SPI口通信接口，核心芯片(12)的引腳和排插(3)相配合，信號采集板(2)上集成有溫度信號調理電路(4)、電源轉換電路(5)、電池接口(6)太陽能接口(7)和高溫傳感器排母(8);電源轉換電路(5)分別和電池接口(6)及節點(1)相連，高溫傳感探頭(9)通過高溫傳感器插座(10)與溫度信號調理電路(4)相連，溫度信號調理電路(4)通過信號線(11)與高溫傳感器探頭(9)相連，信號線(11)外空套一個中空鋼絲管；節點(1)具有JN5139芯片，溫度信號調理電路(4)具有MAX31855芯片，溫度信號調理電路(4)通過引腳和信號采集板(2)上的高溫傳感器排母(8)相配合；高溫傳感器排母(8)和排插(3)引腳接口對應，能夠檢測從-40°C～1000°C范圍的溫度信息。

一種利用如權利要求所述的用于溫度監測的無線傳感器網絡節點的溫度監測方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一，數據采集準備：將高溫傳感探頭(9)測量的模擬信號通過信號線(11)以電壓的形式傳遞給溫度信號調理電路(4)，經過放大、整形和AD轉換后形成數字信號，通過高溫傳感器排母(8)和排插(3)接口傳輸到節點(1)上的核心芯片(12)；接通電源，對節點JN5139的SPI接口進行初始化，選擇使用的SPI的設備數量為1、數據發送的首位為高位或低位、發送和接收數據均使用SCLK時鐘的上升沿、時鐘速率設置為0.25MHz、在SPI接口傳輸工作結束前設置終端中斷為禁止狀態；節點JN5139在DIO0引腳產生一個高電平到低電平的跳變，自動片選進行數據傳遞，并打開；