一种高校消防的无线传感网络系统的制作方法
【专利摘要】一种高校消防的无线传感网络系统，其特征在于，其包括微处理器单元、传感器单元、无线通信单元、外部存储单元、节点物理号索引单元及电源管理单元；所述电源管理单元与所述微处理器单元连接，该电源管理单元用于为所述传感器单元、微处理器单元、无线通信单元、外部存储单元及节点物理号索引单元提供运行时所需的能量；所述传感器单元通过无线通信单元与所述微处理器单元通信连接，该传感器单元用于监测高校消防状态；所述外部存储单元与所述微处理器单元电连接，该外部存储单元用于暂存数据；所述节点物理号索引单元用于为所述传感器单元、无线通信单元、外部存储单元及节点物理号索引单元产生唯一标识号。
【专利说明】
一种高校消防的无线传感网络系统【
技术领域
】
[0001]本发明涉及高校消防系统，特别涉及一种高校消防的无线传感网络系统。【【背景技术】】
[0002]近年来，随着高校规模的扩大，高校的师生人数越来越多。高校消防，则关系到整个高校师生的安危，其重要性不言而喻。然而，目前国内大部分的高校的消防监控主要是由人工定期巡逻和值守完成，部分重要场所设有自动监控，然后现有的系统无法将高校各角落的具体情况实时而准确的反应给管理员，其不利于集中管理，而且监控效率低。因此，集中实现高校的消防监控和管理，对维护高校师生的安危是十分有必要的。【
【发明内容】
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[0003]本发明旨在解决上述问题，而提供一种更加智能、监控实时、成本低、易于实施和维护的高校消防的无线传感网络系统。
[0004]为实现上述目的，本发明提供了一种高校消防的无线传感网络系统，其特征在于， 其包括微处理器单元、传感器单元、无线通信单元、外部存储单元、节点物理号索引单元及电源管理单元;所述电源管理单元与所述微处理器单元连接，该电源管理单元用于为所述传感器单元、微处理器单元、无线通信单元、外部存储单元及节点物理号索引单元提供运行时所需的能量;所述传感器单元通过无线通信单元与所述微处理器单元通信连接，该传感器单元用于监测高校消防状态;所述外部存储单元与所述微处理器单元电连接，该外部存储单元用于暂存数据;所述节点物理号索引单元用于为所述传感器单元、无线通信单元、夕卜部存储单元及节点物理号索引单元产生唯一标识号。
[0005]所述无线通信单元包括Zigbee无线发射模块和Zigbee无线接收模块，所述Zigbee 无线发射模块与所述传感器单元电连接，所述Zigbee无线接收模块与所述微处理器单元电连接，所述Zigbee无线发射模块用于向所述Zigbee无线接收模块发送由所述传感器单元采集的数据信息，所述Zigbee无线接收模块用于接收由所述Zigbee无线发射模块发送的数据fg息。
[0006]所述Zigbee无线接收模块通过外围电路与所述微处理器单元电连接，所述外围电路包括晶振时钟电路、射频I/O匹配电路和微处理器接口电路，所述晶振时钟电路用于为所述Zigbee无线接收模块提供晶振信号，所述射频I/O匹配电路用于匹配所述Zigbee无线接收模块的输入输出阻抗，使其输入输出阻抗可满足为其内部的工作提供直流偏置，所述微处理器接口电路用于连接所述Zigbee无线接收模块和所述微处理器单元，使所述Zigbee无线接收模块可接收来自所述微处理器单元的时钟信号和片选信号，并在微处理器单元的控制下执行输入输出操作。
[0007]所述电源管理单元包括可充电的电池和电源管理电路。
[0008]其还包括充电单元和电池电压检测单元，所述充电单元分别与所述微处理器单元及电源管理单元电连接，所述电池电压检测单元分别与所述微处理器单元及电源管理单元电连接，所述电池电压检测单元用于获取所述电池的实际工作电压值，并将电池的实际工作电压值发送至所述微处理器单元，当电池的实际工作电压值低于阀值时，所述微处理器单元联动所述充电单元对所述电池进行充电。
[0009]所述充电单元为太阳能发电装置。
[0010]本发明的有益贡献在于，其有效解决了上述问题，而提供了一种新型的高校消防的无线传感网络系统。本发明的高校消防的无线传感网络系统通过将无线传感技术、现代网络技术和无线通信技术结合起来，将各种功能相同或不同的传感器构成网络化、智能化的传感网络，从而大大提高了监测高校各项参数的传感器的监测能力。本发明的高校消防的无线传感网络系统采用中短距离的低功耗无线网络，其成本低，易于建设;此外，本发明的高校消防的无线传感网络系统可实现灵活的快速组网和自动配置，其扩展性好，具有很强的实用性，宜大力推广。【【附图说明】】[〇〇11]图1是本发明的结构框图。
[0012]图2是本发明的无线通信单元的结构框图。【【具体实施方式】】
[0013]下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
[0014]如图1所示，本发明的高校消防的无线传感网络系统包括传感器单元2、微处理器单元1、无线通信单元3、电源管理单元6、电池电压检测单元8、充电单元7、外部存储单元4及节点物理号索引单元5。所述微处理器单元1分别与所述传感器单元2、无线通信单元3、电源管理单元6、电池电压检测单元8、充电单元7、外部存储单元4及节点物理号索引单元5电连接。[〇〇15] 所述电源管理单元6用于为所述传感器单元2、微处理器单元1及无线通信单元3、 外部存储单元4及节点物理号索引单元5提供运行时所需的能量，并对电源进行管理，以提高能量的利用率。本实施例中，所述电压管理单元包括可充电的电池及电源管理电路。所述电源管理电路可选用公知的电源管理电路。本实施例使用电池可降低布线难度，免去电源线和数据线的安装问题。
[0016]所述传感器单元2用于对高校现场的各项参数等信息进行感知及数据采集。所述传感器单元2包括若干个光传感器、温度传感器、湿度传感器、气体报警器、红外传感器、磁阻传感器、加速度传感器等。各传感器分别布设于高校各楼层通道内、各教室、各宿舍区内。 为减少布线难度，使得本发明的高校消防的无线传感网络系统不受限于场地布线的约束， 所述传感器单元2使用电池供电，免去电源线和数据线的安装问题，从而使得传感器可根据需要而更换布设位置。各传感器均可选用低功耗的传感器，从而使得电池可连续稳定的供电达一年以上。为实时了解电池能量存储情况，在所述传感器单元2上连接有电池电压检测单元8和充电单元7。所述电池电压检测单元8分别与所述电池及微处理器单元1电连接，其用于获取所述电池的电压变化状况，获取电池的实际工作电压值，并将电池的实际工作电压值发送至所述微处理器单元1，当电池的实际工作电压值低于某一限度时，所述微处理器单元1便启动所述充电单元7对所述电池进行充电。所述充电单元7、电池电压检测单元8可选用公知的电路结构，或可由本领域技术人员自行设计。为节约能源，所述充电单元7可选用太阳能发电装置。为使所述传感器单元2与所述微处理器单元1进行通讯连接，在各个安装传感器的位置处均设有无线通信单元3。[〇〇17] 所述无线通信单元3用于使所述微处理器单元1与所述传感器单元2进行无线通信。如图2所示，所述无线通信单元3包括Zigbee无线发射模块31和Zigbee无线接收模块32〇 所述Zigbee无线发射模块31设于所述传感器单元2处，所述Zigbee无线接收模块32设于所述微处理器单元1处。本实施例中，所述Zigbee无线通信单元3选用低功耗的无线网络模块 CC2420来实现，其工作在全球通用的2.4GHz频段。所述Zigbee无线接收模块32通过外围电路与所述微处理器单元1电连接。所述外围电路包括晶振时钟电路、射频I/O匹配电路和微处理器接口电路。所述晶振时钟电路用于为所述Zigbee无线接收模块32提供晶振信号，其可选用公知的晶振时钟电路。所述射频I/O匹配电路用于匹配所述Zigbee无线接收模块32 的输入输出阻抗，使其输入输出阻抗可满足为其内部的工作提供直流偏置。所述Zigbee无线接收模块32可以通过4线总线设置其自身的工作模式，并实现读/写数据等。所述微处理器接口电路用于连接所述Zigbee无线接收模块32和所述微处理器单元1，使所述Zigbee无线接收模块32可接收来自所述微处理器单元1的时钟信号和片选信号，并在微处理器单元1 的控制下执行输入输出操作。本实施例中，所述晶振时钟电路、射频I/O匹配电路和微处理器接口电路可参考现有公知的电路结构，或由本领域技术人员根据本发明的构思自行设计。[〇〇18] 所述微处理器单元1用于存储和处理本身采集的数据以及传感器单元2通过无线通信单元3发送来的数据，其核心任务包括从传感器单元2中获取各种数据，对数据进行标定，对无线通信单元3进行初始化及其参数设置，以及实现无线通信的控制。本实施例中，所述微处理器单元1采用MSP-430F149单片机。[〇〇19]为提高本发明的高校消防的无线传感网络系统的传输能力，本发明还设有外部存储单元4。所述外部存储单元4与所述微处理器单元1电连接，其用于暂存由所述传感器单元 2采集来的数据及Zigbee无线接收模块32需转发的数据。本实施例中，所述外部存储单元4 选用AT49BV512芯片。
[0020]所述节点物理号索引单元5用来产生各硬件节点的唯一标识号，如产生指代传感器单元2中各传感器的标识号、产生指代所述无线通信单元3的标识号、产生指代所述电压管理单元的标识号、产生指代所述外部存储单元4的标识号，从而利于所述微处理器单元1 对各硬件节点发送的数据进行控制和处理。所述节点物理号索引单元5与所述微处理器单元1电连接，其可选用公知的DS2401芯片。所述DS2401芯片是一个包含48位随机数的芯片， 其具有一个地引脚和一个功能引脚，该DS2401芯片的供电、输入和输出通过其功能引脚完成。
[0021]籍此，便形成了本发明的高校消防的无线传感网络系统。尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。
【主权项】
1.一种高校消防的无线传感网络系统，其特征在于，其包括微处理器单元(1)、传感器 单元(2)、无线通信单元(3)、外部存储单元(4)、节点物理号索引单元(5)及电源管理单元 (6);所述电源管理单元(6)与所述微处理器单元(1)连接，该电源管理单元(6)用于为所述 传感器单元(2)、微处理器单元(1)、无线通信单元(3)、外部存储单元(4)及节点物理号索引 单元(5)提供运行时所需的能量;所述传感器单元(2)通过无线通信单元(3)与所述微处理 器单元(1)通信连接，该传感器单元(2)用于监测高校消防状态;所述外部存储单元(4)与所 述微处理器单元(1)电连接，该外部存储单元(4)用于暂存数据;所述节点物理号索引单元(5)用于为所述传感器单元(2)、无线通信单元(3)、外部存储单元(4)及节点物理号索引单 元(5)产生唯一标识号。2.如权利要求1所述的高校消防的无线传感网络系统，其特征在于，所述无线通信单元 (3)包括Zigbee无线发射模块(31)和Zigbee无线接收模块(32)，所述Zigbee无线发射模块 (31)与所述传感器单元(2)电连接，所述Zigbee无线接收模块(32)与所述微处理器单元(1) 电连接，所述Zigbee无线发射模块(31)用于向所述Zigbee无线接收模块(32)发送由所述传 感器单元(2)采集的数据信息，所述Zigbee无线接收模块(32)用于接收由所述Zigbee无线 发射模块(31)发送的数据信息。3.如权利要求2所述的高校消防的无线传感网络系统，其特征在于，所述Zigbee无线接 收模块(32)通过外围电路与所述微处理器单元(1)电连接，所述外围电路包括晶振时钟电 路、射频I/O匹配电路和微处理器接口电路，所述晶振时钟电路用于为所述Zigbee无线接收 模块(32)提供晶振信号，所述射频I/O匹配电路用于匹配所述Zigbee无线接收模块(32)的 输入输出阻抗，使其输入输出阻抗可满足为其内部的工作提供直流偏置，所述微处理器接 口电路用于连接所述Zigbee无线接收模块(32)和所述微处理器单元(1)，使所述Zigbee无 线接收模块(32)可接收来自所述微处理器单元(1)的时钟信号和片选信号，并在微处理器 单元(1)的控制下执行输入输出操作。4.如权利要求3所述的高校消防的无线传感网络系统，其特征在于，所述电源管理单元(6)包括可充电的电池和电源管理电路。5.如权利要求4所述的高校消防的无线传感网络系统，其特征在于，其还包括充电单元(7)和电池电压检测单元(8)，所述充电单元(7)分别与所述微处理器单元(1)及电源管理单 元(6)电连接，所述电池电压检测单元(8)分别与所述微处理器单元(1)及电源管理单元(6) 电连接，所述电池电压检测单元(8)用于获取所述电池的实际工作电压值，并将电池的实际 工作电压值发送至所述微处理器单元(1)，当电池的实际工作电压值低于阀值时，所述微处 理器单元(1)联动所述充电单元(7)对所述电池进行充电。6.如权利要求5所述的高校消防的无线传感网络系统，其特征在于，所述充电单元(7) 为太阳能发电装置。
【文档编号】G08C17/02GK106023559SQ201610546290
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】邹汪平
【申请人】池州职业技术学院