一种高精度无线传感器节点及无线传感器网络节点系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种高精度无线传感器节点及无线传感器网络节点系统。
【背景技术】
[0002]现有的无线传感器节点在数据采集精度上存在缺陷，主要表现为电压分辨率过低和采集误差较大。目前无线传感器节点的电压分辨率通常在2.5mV左右，采集误差在5%?10%之间。
[0003]造成现有无线传感器节点电压分辨率过低的主要原因是现有的节点为了节约能耗通常采用MCU内部集成的AD转换器。因为适用于无线传感器节点的MCU通常集成度都非常高，而系统对能耗的要求也非常高，所以MCU内集成的AD转换器一般不超过14位，有效位一般不超过12位。这种AD转换器能够满足一般的数据采集要求，但对于一些高精度低输出的传感器就无能为力了。
[0004]造成数据采集误差较大的原因来自于多方面因素:来自射频模块的高频串扰、来自传感器本身的电源串扰等。除了传感器本身的电源串扰外，其他串扰都是通过电源和地传入ADC采样通道。
[0005]基于上述描述，需要提供一种无线传感器节点，能够克服上述问题，完成数据的高精度采集。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种高精度无线传感器节点及无线传感器网络节点系统，能够完成数据的高精度采集。
[0007]第一方面，本发明提供一种高精度无线传感器节点，包括依次连接的:传感器、A/D转换器和主控制器，所述无线传感器节点还包括电源系统，为所述无线传感器节点供电；
[0008]其中，所述主控制器中设置有无线收发模块；
[0009]其中，所述A/D转换器为24位的数模转换芯片；
[0010]其中，所述传感器和所述A/D转换器之间设置有低通滤波器，所述低通滤波器用于滤掉所述传感器采集的数据中的电源串扰信号；
[0011]其中，所述A/D转换器和所述主控制器之间设置有具有预设阻抗值的磁珠，所述磁珠用于将无线收发模块的电源和地与A/D转换器的电源和地进行隔离，为A/D转换器提供一个纯净的电源和地。
[0012]优选地，所述电源系统为不间断电源系统，所述不间断电源系统包括锂电池和太阳能电池板；
[0013]在所述太阳能电池板输出电压低于第一预设阈值时，所述锂电池为所述无线传感器节点供电；
[0014]在所述太阳能电池板输出电压大于等于第一预设阈值时，所述太阳能电池板为所述无线传感器节点供电。
[0015]优选地，在所述太阳能电池板输出电压大于等于第二预设阈值时，所述太阳能电池板不但为所述无线传感器节点供电，还为所述锂电池充电。
[0016]优选地，所述无线传感器节点还包括控制开关，所述控制开关用于在第一预设时间点打开所述传感器，且在与所述第一预设时间点对应的第二预设时间点关闭所述传感器。
[0017]优选地，所述第一预设时间点和第二预设时间点的个数为一个以上。
[0018]优选地，所述主控制器为MC13226芯片。
[0019]优选地，所述A/D转换器为AD7799数模转换芯片。
[0020]优选地，所述预设阻抗值为300欧。
[0021]第二方面，本发明提供一种无线传感器网络节点系统，包括数据中心、汇聚节点和多个无线传感器节点；
[0022]每个所述无线传感器节点将采集的数据通过短距离无线方式发送给所述汇集节占.V，
[0023]所述汇聚节点通过长距离无线通信方式将所述多个无线传感器节点采集的数据发送给数据中心。
[0024]优选地，所述长距离无线通信方式包括GPRS和短信息SMS通信。
[0025]由上述技术方案可知，本发明无线传感器节点通过利用24位的A/D转换器，提高无线传感器节点电压分辨率，并通过在传感器和所述A/D转换器之间设置低通滤波器以及在A/D转换器和主控制器之间设置具有预设阻抗值的磁珠来消除传感器本身的电源干扰和来自射频模块的高频串扰，从而提高无线传感器节点的数据采集精度。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本发明实施例一提供的高精度无线传感器节点的结构示意图；
[0028]图2是本发明实施例一的一个优选实施例提供的高精度无线传感器节点的结构示意图；
[0029]图3是本发明实施例二提供的无线传感器网络节点系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]图1示出了本发明实施例一提供的高精度无线传感器节点的结构示意图，所述高精度无线传感器节点包括依次连接的传感器11、A/D转换器12和主控制器13，所述无线传感器节点还包括电源系统14，为所述无线传感器节点供电；
[0032]其中，所述主控制器13中设置有无线收发模块；
[0033]其中，所述A/D转换器12为24位的数模转换芯片；
[0034]其中，所述传感器11和所述A/D转换器12之间设置有低通滤波器15，所述低通滤波器15用于滤掉所述传感器采集的数据中的电源串扰信号；
[0035]其中，所述A/D转换器12和所述主控制器13之间设置有具有预设阻抗值的磁珠16，所述磁珠16用于将无线收发模块的电源和地与A/D转换器的电源和地进行隔离，为A/D转换器12提供一个纯净的电源和地。
[0036]本发明实施例所述的无线传感器节点通过利用24位的A/D转换器，提高无线传感器节点电压分辨率，并通过在传感器和所述A/D转换器之间设置低通滤波器以及在A/D转换器和主控制器之间设置具有预设阻抗值的磁珠来消除传感器本身的电源干扰和来自射频模块的高频串扰，从而提高无线传感器节点的数据采集精度。
[0037]在本发明实施例一的一个优选实施例中，参见图2，所述电源系统为不间断电源系统，所述不间断电源系统包括锂电池和太阳能电池板；
[0038]在所述太阳能电池板输出电压低于第一预设阈值时，所述锂电池为所述无线传感器节点供电；
[0039]在所述太阳能电池板输出电压大于等于第一预设阈值时，所述太阳能电池板为所述无线传感器节点供电。
[0040]优选地，在所述太阳能电池板输出电压大于等于第二预设阈值时，所述太阳能电池板不但为所述无线传感器节点供电，还为所述锂电池充电。
[0041]优选地，所述第一预设阈值为2.6V。
[0042]优选地，所述第二预设阈值为3.0V。
[0043]无线传感器节点所接的传感器主要采用2.5V供电电压，虽然对电流要求普遍较小，但如果传感器长时间不间断的使用依然会造成电能的快速流失，使锂电池长期处在充电状态。由于锂电池充放电次数有限，长期充电会使锂电池失效。为此，为了进一步提高节点工作寿命，减少电池能量消耗，只在传感器节点需要感知时再打开电源，在其他时间关闭电源。
[0044]因此，在本发明实施例一的一个优选实施例中，参见图2，所述高精度无线传感器节点还包括控制开关17