[发明专利]无线温湿度智能传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种温湿度传感器，具体涉及一种无线温湿度智能传感器。

背景技术

温湿度与工农业生产及人民生活密切相关，像仓库、农田、生产过程，湿度过大会引起粮食霉变和变质；温度变化会影响粮食品质；精密仪器、半导体器件会因过温过湿而性能降低。另外，随着人们的生活质量的提高，对室内环境的高要求也需要对温湿度的实时监控。

以往的温湿度传感器大多是有线方式传送数据，线路冗余复杂，不适合大范围多数量放置，布线成本高，线路的老化问题也影响了其可靠性。另一方面，网络化传感器所要求的无线技术不同于现在已有的一些无线网络技术，这种网络并不需要太高的传输速率，而是在成本和功耗方面有比较苛刻的要求。以前常用的无线通讯技术包括WiFi，Bluetooth，UWB等，WiFi设备复杂成本高，Bluetooth功耗太大成本也降不下来，UWB由于电波的大部分带宽已经被无线通信等基础设施占用，不能随意使用，再加上UWB的电波输出功率要尽量控制在不影响其他无线通信的噪音以下的水平上，因此可以通信的最大距离也只有10m左右，它们都不是构架无线温湿度传感器网络的理想通信技术。

为了满足类似于温湿度传感器这样小型、低成本设备无线联网的要求，ZigBee技术产生并发展起来。ZigBee技术是IEEE 802.15.4基础上发展起来的，是最新的一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，可工作在2.4GHz(全球流行)、868 MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)这三个频段上。它的主要优点如下：

1)功耗低：在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上，这也是ZigBee支持者所一直引以为豪的独特优势；

2)时延短：ZigBee针对时延有严格要求的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时间典型值为30ms，设备激活时间典型值为15ms，活动设备信道接入时间为15ms；

3)成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，大大降低了成本；

4)网络容量大：每个ZigBee网络最多可支持255台设备，即每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接；

5)工作可靠：为了提高传输数据的可靠性，ZigBee采用了载波侦听多址/冲突避免(CSMA/CA)的信道接入方式和完全握手协议。

6)工作频段灵活：使用的频段分别为868MHz(欧洲)，915MHz(美国)及2.4GHz(通用)，均为免执照频段，无需申请注册。目前对于我国，只有2.4GHz通用频段无需申请。

由于ZigBee技术的特点及优点，基于ZigBee的无线设备的开发就体现了其优越性。目前在无线传感器方面，有基于蓝牙技术的无线传感器方面的专利“蓝牙无线传感器”(专利申请号：2003105080.9)，但是基于ZigBee技术、可灵活用于多种复杂环境的网络化智能温湿度传感器的相关消息并未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种无线温湿度智能传感器，它克服了有线传感器网络的局限性，避免了其他无线通信技术的高功耗的缺点。

本发明所提出的第一个技术问题是这样解决的：构造一种无线温湿度智能传感器，它与上位机一起组成传感系统，其特征在于，它包括传感器模块、微处理器模块、无线收发模块、串口通讯模块和电源模块：

传感器模块：传感器负责采集监控区域内的温湿度信息，转换成微处理内部A/D转换器可以检测范围内的电压模拟信号，通过A/D口输入微处理器，等待进一步处理；

微处理器模块：微处理器负责控制整个传感器节点的操作，包括数据采集的控制，温湿度数据的A/D转换，数据的精度校准以及同外界的数据通信；

无线收发模块：无线通讯模块采用ZigBee通信协议，将微处理器传送过来的数据调制成ZigBee协议规定的射频信号，通过天线发射出去，以达到与其他节点进行无线通讯，交换控制信息和收发采集数据的目的；

串口模块：串口通讯模块使任何一个智能无线温湿度传感器都可以作为一个接口，使内部传感器网络和外部进行通讯。

电源模块：本发明是无线传感器节点，所以采用高功率电池供电，并且设置了低电压检测机制，如果电池电压快用尽，本发明自身可以发出低电量提示信息，并且将此信息发送给上位控制机。