[发明专利]Zigbee无线传感器网络节点能耗及故障检测装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种无线传感器网络节点检测装置，尤其涉及一种Zigbee无线传感器网络节点能耗及故障检测装置。本发明主要用于无线传感器网络组网、光照检测、温湿度检测、剩余电量检测、能耗检测和故障检测。

背景技术：

目前，无线传感器网络的相关装置实现了对环境的检测以及各个网络节点进行自组织的方式构成无线传感器网络，可以对感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，采集的信息包括温湿度、光照强度等信息并报告给用户。无线传感器网络也可应用在对机械、医疗仪器的检测领域。但是没有对于无线传感器网络节点自身能耗信息和自身节点故障的实时检测。无线传感器网络节点通常是没有稳定能源做为供给的，只能靠自身携带的电池做为能源。若无线传感器网络节点出现能源耗尽或出现故障，则管理端不能正常显示其传感器节点检测的结果，会导致管理端无从得知该网络节点不能正常显示的真正原因，即电池能量耗尽；还是传感器节点出现部件故障导致的不能正常显示；同时也会导致无线传感器网络中其他节点在不知道该节点已经无法正常工作的情况下仍然会继续将信息发送到该故障节点，这样不利于整个网络的节能、不利于延长整个网络的使用寿命。

发明内容：

本发明为了解决无线传感器网络节点无法检测自身能耗和自身节点故障所带来的当无线传感器网络中某一节点无法正常工作时，其他节点在不知情的情况下仍然会继续将信息发送到该节点，这样不利于整个网络的节能、不利于延长整个网络的使用寿命的技术问题，提供了一种Zigbee无线传感器网络节点能耗及故障检测装置，它主要包括传感器插座、信号放大模块、工作状态指示模块、高频发射模块、能耗及故障检测模块、电池/电源供电模块及串口输出模块；由MSP430单片机构成的所述能耗及故障检测模块通过高灵敏度采样电阻对传感器节点的干路电压进行采样，实现对无线传感器网络节点的能耗检测和故障检测；即：通过采样电阻对以CC2530为主要芯片的高频发射模块进行电压采样；通过串口输出模块将实时采样的信息传递给管理端，已达到在管理端实时读取传感器的能耗信息；对高频发射模块进行电压采样的同时，存储每次采集的电压值和采样时间并将采集的电压值与预先设定在MSP430中的最大工作阈值电压和最小阈值工作电压相比较，若采样的电压值明显高于最大工作阈值电压或低于最小工作阈值电压则表明无线传感器网络节点已经出现故障，由于MSP430存储了每次采样的电压值和采样时间，因此可以通过串口输出模块读取每次的采样信息和时间便于网络管理者及时分析网络故障的症结达到及时改善网络的目的；利用MSP430单片机中集成的A/D转换器，对周期性采集的电池电量信息进行模数转换，将转换得到的数字信号与预先设定的最小电池电量阈值相比较，低于该阈值时MSP430通过高频发射模块将信息发送给管理端和其他无线传感器网络节点；并将传感器模块和高频发射模块进行集成，在所述传感器模块中由温湿度传感器和光照强度传感器分别采集温湿度信息和光照强度信息后，通过高频发射模块传递给管理端。

本发明的特点及有益效果：可在无线传感器网络节点检测光照强度或温湿度以及进行基于Zigbee技术组网的同时进行自身节点的能耗、故障和电池剩余电量信息的检测，避免向电池枯竭或出现故障的节点发送信息或指令造成能量的浪费，提高整体网络的使用寿命。无线传感器网络节点加入发光二极管，通过发光二极管的点亮或熄灭，达到指示传感器节点的工作状态。具体表现在：

该装置可以将传感器节点的能耗发送给管理端，使得在管理端的软件能实时读取传感器的能耗信息；

该装置能通过MSP430存储无线传感器网络节点工作时干路的电压采样信号，并通过串口输出模块读取无线传感器网络节点电压采样信号，便于网络管理者及时分析网络故障的症结达到及时改善网络的目的；

该装置能检测传感器节点电池的剩余电量，对于电池电量消耗较多的节点可以将自己的能量所剩不多的信息告知管理端和其他节点，使得其他传感器少利用剩余电量不多的传感器节点，已达到平衡网络能耗有效地延长网络的整体寿命，防止网络中某个关键节点因使用频繁，电池过早耗尽而不能正常工作，导致网络崩溃；

该装置对于电池快枯竭的节点能自动的向管理端和其他节点发送能量即将耗尽的信息，从而避免管理端和其他节点继续向该节点发送信息，导致不必要的浪费，已达到节能、延长整个网络的使用寿命的目的；