一种基于无线传感网络的温度监控系统的制作方法

本实用新型涉及无线传感网络领域，尤其涉及一种基于无线传感网络的温度监控系统。

背景技术：

无线传感器网络(WSN)技术融合了无线通信技术、传感器技术和信号处理技术，是当代科技发展的一个趋势。它具有快速性、灵敏性等优点，使得其能够实时将被控对象的信息发送给监控中心并及时向被控对象传输指令，实现对被控对象的监测与控制。

目前，众多领域都将温度作为的重要指标之一，而且对其精确度要求越来越高。传统的有线测温系统不仅布线麻烦，而且易受环境等因素的影响产生老化问题，使得系统的寿命及可靠性难以满足要求，所以智能无线测温系统越来越受到人们的青睐，具有低功耗、低成本、分布式和自组织等的特点，它集传感器技术、微机电系统技术、嵌入式计算技术、无线通信技术和分布式信息处理技术于一体，在物联网建设方面具有很多的应用。但是现有的无线温度传感网络采集的信息覆盖面不够大，不能满足日益复杂的温度监控需求。同时，在数据监控管理方面，现有技术的无线温度传感网络一般都采用各个分支节点与主节点进行数据交互的二级拓扑结构，不利于数据传输的高效性，也不利于数据管理。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，提供一种基于无线传感网络的温度监控系统，可以增大温度监控面积、加快数据传输效率、有效加强数据管理。

为实现该目的，提供了一种基于无线传感网络的温度监控系统，包括监控主机；还包括与监控主机信号连接的中央汇聚节点、与中央汇聚节点信号连接的若干个二级汇聚节点，其中，每个二级汇聚节点与若干个数据采集节点信号连接；所述中央汇聚节点包括PC机，与PC机信号连接的仿真器，与仿真器信号连接的第一无线通信模块，与第一无线通信模块信号连接的串口转换模块，所述串口转换模块与PC机信号连接；所述第一无线通信模块与二级汇聚节点信号连接，所述PC机与监控主机信号连接。

优选地，所述二级汇聚节点包括用于与第一无线通信模块和对应数据采集节点信号连接的第二无线通信模块、与第二无线通信模块信号连接的第二显示器和第二电源模块。

优选地，所述数据采集节点包括用于与第二无线通信模块信号连接的第三无线通信模块，与第三无线通信模块信号连接的第三显示器、第三电源模块和信号处理模块，与信号处理模块信号连接的温度测量传感器。

优选地，所述信号处理模块包括依次信号连接的放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述放大电路与温度测量传感器信号连接，所述A/D转换电路与第三无线通信模块信号连接。

优选地，所述放大电路为LM324运算放大器，所述A/D转换电路由ADC0809芯片或PCF8591芯片构成。

优选地，所述中央汇聚节点还包括与第一无线通信模块信号连接的第一显示器和第一电源模块。

优选地，监控主机为工业计算机。

优选地，在该系统中第一无线通信模块、第二无线通信模块和第三无线通信模块均CC2430芯片。

优选地，所述温度测量传感器为PT100温度传感器。

优选地，所述串口转换模块为串口转USB模块并且串口转换模块为FT232RL芯片或PL2303芯片或CH340芯片。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型通过设置中央汇聚节点与若干个二级汇聚节点无线信号连接并且每个二级汇聚节点与若干个数据采集节点无线信号连接，可以增大温度监控面积、加快数据传输效率、有效加强数据管理。在本实用新型中通过在中央汇聚节点、各二级汇聚节点和各数据采集节点设置显示器，能够有效的提高现场的检测和控制的直观性。在本实用新型中选择PT100温度传感器能够有效的提高检测精度、稳定性、抗干扰能力。

附图说明

图1为本实用新型整体结构框图；

图2为本实用新型中央汇聚节点结构框图；

图3为本实用新型中二级汇聚节点结构框图；

图4为本实用新型中数据采集节点结构框图；

图5为本实用新型中各无线通信模块结构示意图；

图6为本实用新型中信号处理模块部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的描述，但不构成对本实用新型的任何限制，任何在本实用新型权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本实用新型的权利要求范围内。

如图1-图4所示，本实用新型提供了一种基于无线传感网络的温度监控系统，包括监控主机1；还包括与监控主机1信号连接的中央汇聚节点2、与中央汇聚节点2信号连接的若干个二级汇聚节点3，其中，每个二级汇聚节点3与若干个数据采集节点4信号连接；中央汇聚节点2包括PC机21，与PC机21信号连接的仿真器22，与仿真器22信号连接的第一无线通信模块23，与第一无线通信模块23信号连接的串口转换模块25，串口转换模块25与PC机21信号连接；第一无线通信模块23与二级汇聚节点3信号连接，PC机21与监控主机1信号连接。中央汇聚节点2还包括与第一无线通信模块23信号连接的第一显示器24和第一电源模块26。串口转换模块25为串口转USB模块并且串口转换模块25为FT232RL芯片或PL2303芯片或CH340芯片。监控主机1为工业计算机。

在本实施例中，各数据采集节点4执行对现场信息采集的功能。各二级汇集节点3除负责自己搭建的网络外还处在中心汇集节点建立的网络覆盖范围内，其要实现温度信号测量、数据处理及传送测量信息的功能。中央汇集节点2不仅负责搭建与维护整个网络，而且整理二级汇集节点3传输来的现场数据并添加地址及校验码后打包发给监控主机1，同时也可以传输监控主机1的控制指令等功能，中央汇集节点2与监控主机1利用电平转换芯片通过RS232实现通信。

二级汇聚节点3包括用于与第一无线通信模块23和对应数据采集节点4信号连接的第二无线通信模块31、与第二无线通信模块31信号连接的第二显示器32和第二电源模块33。

数据采集节点4包括用于与第二无线通信模块31信号连接的第三无线通信模块41，与第三无线通信模块41信号连接的第三显示器42、第三电源模块43和信号处理模块44，与信号处理模块44信号连接的温度测量传感器45。温度测量传感器45为PT100温度传感器。

本实施例中，PT100温度传感器是一种广泛应用的测温元件，在-50℃-600℃范围内具有其他任何传感器无可比拟的优势，包括高精度，稳定性，抗干扰能力强等。

如图6所示，信号处理模块44包括依次信号连接的放大电路、滤波电路和A/D转换电路，放大电路与温度测量传感器45信号连接，A/D转换电路与第三无线通信模块41信号连接。放大电路为LM324运算放大器，A/D转换电路由ADC0809芯片或PCF8591芯片构成。

如图6所示，本实施例中，信号处理模块44的电路中采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源，采用R1，R2，VR2，PT100构成测量电桥，其中R1＝R2,VR2为100Ω精密电阻。当PT100温度传感器的电阻值和VR2的电阻值不相等时，电桥输出一个毫伏级的压差信号，这个压差信号经过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号，经过电容C2滤波后，该信号可直接连AD转换电路。放大电路中R3＝R4，R5＝R6,放大倍数为R5/R3。运放采用单一的5V供电。

在该系统中第一无线通信模块23、第二无线通信模块31和第三无线通信模块41均CC2430芯片，其电路原理图如图5所示。

在本实施例中，CC2430芯片可以实现信号处理和信号无限发送。CC2430是一颗真正的系统芯片CMOS解决方案。该解决方案能够提高无线传输性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用，及对低成本，低功耗的要求。它结合一个高性能2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器；CC2430的设计结合了8Kbyte的RAM及强大的外围模块，并且有3种不同的版本，从而根据不同的闪存空间32kByte、64kByte和128kByte来优化复杂度与成本的组合。

在本实施例中，系统网络结构是层次性的，以监控主机1为最高层，向下依次为中央汇集节点2、二级汇集节点3和数据采集节点4。监控主机1是本系统的“司令部”，不仅监测着现场而且可发送控制指令，同时也管理着整个网络系统；中央汇集节点2主要负责二级汇集节点3的无线网络地址分配及信息的接收，将数据处理后传输给监控主机1，同时也维护着网络的正常运行；二级汇集节点3主要负责按指令将对应的各数据采集节点4采集的数据接收，初步处理后通过无线网络传输给中央汇集节点2，同时向对应的各数据采集节点4传送监控主机1的指令；数据采集节点4主要负责采集现场的温度信息并将其通过无线网络传输给对应的二级汇集节点3同时可执行监控主机1发送的指令。

本实施例的工作原理：工作时，各数据采集节点4的信号处理模块44将PT100温度传感器输出信号经过放大、滤波、A/D转换处理后，传输给CC2430芯片，从而实现信息的采集；然后各数据采集节点4的采集的信号发送给对应二级汇聚节点3，各二级汇聚节点3再发送给中央汇聚节点2；中央汇聚节点2将接收的信号发送给监控主机1，监控主机1根据接收的信号发送控制信号到中央汇聚节点2，再有中央汇聚节点2将控制信号分发到对应的二级汇集节点3，最后由二级汇集节点3将控制信号分发到对应的数据采集节点4做出相应的反应。

通过本实施例可以增大温度监控面积、加快数据传输效率、有效加强数据管理。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。