基于无线传感网络的传感器节点的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及基于无线传感网络的传感器节点，属于工程结构及环境的健康监测技术领域。
【背景技术】
[0002]健康监测技术，是借助无损传感技术，通过分析所布设传感器的响应，了解工程结构的环境信息，从而达到检测及监测的目的。了解并记录结构的状态信息，可以为结构的维护工作提供技术支撑，同时也是数据库构建的重要基础。因此，环境及结构的健康监测具有重要长远意义。而获得可靠的测试数据则是健康监测的重要基石。
[0003]传感系统能够拾取环境及结构的响应，采集测试数据，是健康监测系统的重要组成部分。目前，工程领域常用的传感器节点按数据的传输方式不同，分为有线传感器和无线传感器两种类型。传统的有线传感器，安装、拆卸较为繁琐，大量的导线连接耗时耗力耗材，连接线的振动甚至松动，都会造成数据污染，此外，有线传感器需要与信号放大器相连接，因此，传感器的布设数量受信号放大器的通道数量所限制。随着智能软件及硬件的快速发展，无线加速度传感器逐渐开始应用，目前市场上使用的无线传感器，还只是基于ZigBee模块，相比市面上广泛应用的W1-Fi模块而言，ZigBee网络的带宽严重不足，导致传输速率不高，一般低于250kbps，且ZigBee中的关键节点故障会影响后面所有节点的正常工作。
【发明内容】
[0004]本实用新型目的是为了解决目前监测系统的传感数据采用有线方式传输，数据可靠性差并且传感器布设数量受限的问题，提供了一种基于无线传感网络的传感器节点。
[0005]本实用新型所述基于无线传感网络的传感器节点，它包括多个无线传感单元、数据存储器、W1-Fi信号收发器和电源，
[0006]每个无线传感单元包括加速度传感电路、温度传感电路和湿度传感电路，
[0007]每个加速度传感电路用于采集相应监测点的三个轴向的加速度数据，所述三个轴向为监测点所在位置，加速度传感电路设置在空间坐标系中的三个坐标轴方向；
[0008]每个温度传感电路用于采集相应监测点的温度数据；
[0009]每个湿度传感电路用于采集相应监测点的湿度数据；
[0010]数据存储器用于采集并存储所有加速度传感电路采集的加速度数据、温度传感电路采集的温度数据和湿度传感电路采集的湿度数据;同时将采集的所有数据传输给W1-Fi信号收发器；
[0011 ] W1-Fi信号收发器支持W1-Fi无线通信，用于将接收的所有数据以无线方式向接收端传输；
[0012]电源用于为无线传感单元、数据存储器和W1-Fi信号收发器提供工作电源。
[0013]所述W1-Fi信号收发器的数据无线传输，是基于W1-Fi通信协议向接收端传输。
[0014]本实用新型的优点:本实用新型通过无线传感单元在线采集数据并在线实时传输，借助于W1-Fi无线网络，将数据向接收端传输。
[0015]它采用无线方式传输数据，避免了有线传感方式中导线接头松动及结构振动引起的导线自身振动对测试数据的污染，从而保障了测试数据的精确性。本实用新型取消了导线布设环节，简化了测试过程，传感器节点体积小，功耗低，安装方便，使得测试操作更为简单。测试时无需传统的电荷放大器和信号采集仪，同时取消导线布设，大大降低了测试的时间成本及物力成本。由于采用W1-Fi模块的无线通信模式，相比基于ZigBee模块的传统的无线传感器节点而言，数据传输速率大幅提高，随着W1-Fi无线网络覆盖范围的逐渐增大，本实用新型的使用更加方便。
[0016]本实用新型具有可靠性好，体积小，功耗低，安拆方便，成本低廉的优势，可广泛适用于环境检测及工程结构监测领域。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型所述基于无线传感网络的传感器节点的原理框图；
[0018]图2是W1-Fi信号收发器的电路图；
[0019]图3是传感器节点的电路图。
【具体实施方式】
[0020]【具体实施方式】一:下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于无线传感网络的传感器节点，它包括多个无线传感单元1、数据存储器2、Wi_Fi信号收发器3和电源4，
[0021 ]每个无线传感单元1包括加速度传感电路、温度传感电路和湿度传感电路，
[0022]每个加速度传感电路用于采集相应监测点的三个轴向的加速度数据，所述三个轴向为监测点所在位置，加速度传感电路设置在空间坐标系中的三个坐标轴方向；
[0023]每个温度传感电路用于采集相应监测点的温度数据；
[0024]每个湿度传感电路用于采集相应监测点的湿度数据；
[0025]数据存储器2用于采集并存储所有加速度传感电路采集的加速度数据、温度传感电路采集的温度数据和湿度传感电路采集的湿度数据；同时将采集的所有数据传输给W1-Fi 信号收发器 3;
[0026]W1-Fi信号收发器3支持W1-Fi无线通信，用于将接收的所有数据以无线方式向接收端传输；
[0027]电源4用于为无线传感单元1、数据存储器2和W1-Fi信号收发器3提供工作电源。
[0028]所述W1-Fi信号收发器3用于接收、发射无线信号，实现无线传感器节点与无线路由器的无线连接;通过无线路由器形成指令、数据的传输通道。电源4用于保证无线传感器节点正常工作。
[0029]所述加速度传感电路能够采集自身三个轴向的加速度信息，加速度传感电路进行数据采集的顺序为X轴、Y轴、Z轴;三个方向采样精度相同，均为12bit，支持± 2g、±4g、± 8g三种量程，最大采样频率800HZ。温度传感电路能够采集传感器节点周边环境的温度信息，温度测试范围为_40°C至80°C，采样精度为是± 0.5°C ;湿度传感电路能够采集传感器节点周边环境的湿度信息，测试量程为0%RH至95%RH，采样精度为±4%R!LW1-Fi信号收发器3可选用市面上通用的成熟的串口型W1-Fi通信模块，串口最大数据传输速率400Kbit/s，该W1-Fi通信模块支持802.1 lb/g协议。电源4同时支持两种供电方式，预留接口式外接电源以及电池连接，正常工作电压为3.0V。
[0030]【具体实施方式】二:下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述W1-Fi信号收发器3的数据无线传输，是基于W1-Fi通信协议向接收端传输。
[0031]本实施方式的传感器节点支持W1-Fi通信协议，可以实现采集数据的在线实时传输，它实现了无线传感器节点与无线路由器的无线连接，进而实现无线传感器节点同监测终端计算机之间的通信连接。该传感器节点实现了 W1-Fi模块与传感器节点的融合，测试数据可靠，操作简单方便，测试费用低，可应用于工程结构及环境的振动监测。
[0032]本实用新型基于W1-Fi通信方式实现数据的无线传输，相比基于ZigBee模块的无线传感系统而言，传输速率大幅提高，避免ZigBee中存在的前面节点故障对后面所有节点的影响。同时，随着W1-Fi无线网络的大幅覆盖，基于W1-Fi通信模块的无线传感系统的适用范围将更为广泛。将无线传感器节点与终端计算机同时设置在固定网段内，无线传感器节点拥有各自独立的物理IP，多节点同时工作时数据传输无相互干扰。
[0033]本实用新型可广泛适用于环境及工程结构的监测和检测领域，应用前景十分广泛。
【主权项】
1.一种基于无线传感网络的传感器节点，其特征在于，它包括多个无线传感单元(1)、数据存储器(2)、W1-Fi信号收发器(3)和电源(4)， 每个无线传感单元(1)包括加速度传感电路、温度传感电路和湿度传感电路， 每个加速度传感电路用于采集相应监测点的三个轴向的加速度数据，所述三个轴向为监测点所在位置，加速度传感电路设置在空间坐标系中的三个坐标轴方向； 每个温度传感电路用于采集相应监测点的温度数据； 每个湿度传感电路用于采集相应监测点的湿度数据； 数据存储器(2)用于采集并存储所有加速度传感电路采集的加速度数据、温度传感电路采集的温度数据和湿度传感电路采集的湿度数据；同时将采集的所有数据传输给W1-Fi信号收发器(3)； W1-Fi信号收发器(3)支持W1-Fi无线通信，用于将接收的所有数据以无线方式向接收端传输； 电源(4)用于为无线传感单元(1)、数据存储器(2)和W1-Fi信号收发器(3)提供工作电源。2.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的传感器节点，其特征在于，所述W1-Fi信号收发器(3)的数据无线传输，是基于W1-Fi通信协议向接收端传输。
【专利摘要】基于无线传感网络的传感器节点，属于工程结构及环境的健康监测技术领域。本实用新型是为了解决目前监测系统的传感数据采用有线方式传输，数据可靠性差并且传感器布设数量受限的问题。本实用新型包括多个无线传感单元、数据存储器、Wi-Fi信号收发器和电源，每个无线传感单元包括加速度传感电路、温度传感电路和湿度传感电路，加速度传感电路用于采集相应监测点的三个轴向的加速度数据，温度传感电路用于采集相应监测点的温度数据；湿度传感电路用于采集相应监测点的湿度数据；数据存储器用于采集并存储数据；Wi-Fi信号收发器支持Wi-Fi无线通信，用于将接收的所有数据以无线方式向接收端传输。本实用新型用于采集监测数据。
【IPC分类】H04W88/02, G08C17/02
【公开号】CN205081977
【申请号】CN201520867898
【发明人】郭丽娜, 丁勇, 杨光, 丁军帅, 王贞
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月3日