專利名稱：一種基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于礦井溫、濕度檢測技術領域，特別是一種基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
背景技術：
對礦井溫、濕度檢測是一種很復雜的工程，現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)包括若干傳感器，這些傳感器都通過有線的方式與檢測終端設備連接，通過有線的方式構成傳感網(wǎng)絡。由于礦井比較深，井下的狀況復雜，鋪設有線網(wǎng)絡的時候非常復雜，給鋪設的工人帶來很多困難，并且鋪設的時候非常危險，會給鋪設的工人造成身體上的傷害；設備鋪設好之后功耗很大，浪費很多能源，鋪設好的設備維護起來也非常不方便，工人維護的時候還需要下到礦井下面進行維護，相當困難。 總之，現(xiàn)有技術中的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)不能適應工程發(fā)展的需求。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)。實現(xiàn)本實用新型目的的技術解決方案為一種基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)，包括由若干個測量節(jié)點組成的無線傳感網(wǎng)絡和監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置包括基站節(jié)點和監(jiān)控終端設備，所述每個測量節(jié)點包括溫度傳感器、濕度傳感器、ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器和微處理器，其中溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器分別與微處理器相連，溫度傳感器、濕度傳感器將檢測到的溫度、濕度信息發(fā)送給微處理器進行處理后通過ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器發(fā)送給基站節(jié)點，所述基站節(jié)點接收并存儲無線傳感網(wǎng)絡發(fā)送的溫度、濕度信息同時將信息發(fā)送到監(jiān)控終端設備上。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為1)本實用新型不需要任何固定網(wǎng)絡的支持，具有快速展開、抗毀性強等特點，能夠使用戶在任何時間、地點和任何環(huán)境條件下，獲取礦井下大量詳實而可靠的溫、濕度信息；2)本實用新型具有體積小、功耗少、快速組網(wǎng)等優(yōu)點，并通過監(jiān)控終端進行接收數(shù)據(jù)、發(fā)送命令、具有部署方便，成本低廉等優(yōu)點。

圖I是本實用新型礦井溫濕度采集通信系統(tǒng)總體圖。圖2是本實用新型實施中測量節(jié)點示意圖。圖3是本實用新型實施中基站節(jié)點不意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。一種基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)，包括由若干個測量節(jié)點組成的無線傳感網(wǎng)絡和監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置包括基站節(jié)點11和監(jiān)控終端設備12，所述每個測量節(jié)點包括溫度傳感器、濕度傳感器、ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器和微處理器，其中溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器分別與微處理器相連，溫度傳感器、濕度傳感器將檢測到的溫度、濕度信息發(fā)送給微處理器進行處理后通過ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器發(fā)送給基站節(jié)點11，所述基站節(jié)點11接收并存儲無線傳感網(wǎng)絡發(fā)送的溫度、濕度信息同時將信息發(fā)送到監(jiān)控終端設備12上。所述測量節(jié)點還包括顯示設備，所述顯示設備與微處理器相連，用于顯示處理后的溫度、濕度數(shù)據(jù)。所述基站節(jié)點11包括ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器、微控制器和串口電路，所述串口電路用于與監(jiān)控終端設備12相連。所述ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器采用cc2530射頻芯片收發(fā)電路。
實施例如圖I所示，本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)，包括由分布在礦井·中的測量節(jié)點組成的無線傳感網(wǎng)絡，由基站節(jié)點11和監(jiān)控終端設備12相連接形成的監(jiān)控裝置，所述基站節(jié)點11與所述無線傳感網(wǎng)絡之間進行無線通信。測量節(jié)點的數(shù)目為A、B、C、D、E、F 6個，所述6個測量節(jié)點之間通過無線通信方式構成無線傳感器自組網(wǎng)，基站節(jié)點11只與所述無線傳感器網(wǎng)絡的測量節(jié)點D進行無線通信，而自組網(wǎng)中的其他節(jié)點的數(shù)據(jù)都通過該測量節(jié)點D傳輸?shù)交竟?jié)點11。如圖2所示，測量節(jié)點是由用于測量礦井周圍環(huán)境的溫濕度的傳感器20、用于與相鄰測量節(jié)點進行無線通信的CC2530射頻芯片收發(fā)電路22、用于顯示測量結果的顯示模塊23分別與微處理器21相連接組成，每個所述測量節(jié)點具有一個電源為測量節(jié)點的各器件供電，電源為鋰電池，具有體積小、低功耗的優(yōu)點。顯示模塊23可以采用一液晶顯示。CC2530射頻芯片收發(fā)電路22負責與相鄰節(jié)點進行無線通信，建立路由，從而實現(xiàn)無線發(fā)送、接收和轉發(fā)數(shù)據(jù)包；微處理器21為msp430低功耗單片機，負責采集溫、濕度傳感器的數(shù)據(jù)并進行校正；并將溫濕度信息發(fā)送給顯示模塊23和CC2530射頻芯片收發(fā)電路22，或對cc2530射頻芯片收發(fā)電路22收到的數(shù)據(jù)包進行分析，發(fā)出相關響應。如圖3所示，基站節(jié)點11包括微控制器31、基站節(jié)點cc2530射頻芯片收發(fā)電路32，還要增加一個用于與監(jiān)控終端設備13相連接的串口電路33。當然，基站節(jié)點11也可以采用具有相同功能的其他電路結構。監(jiān)控終端設備13為一個計算機，負責接收所有測量節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù)包，對數(shù)據(jù)進行分析和管理，并根據(jù)用戶要求向測量節(jié)點構成的網(wǎng)絡發(fā)出命令。因為測量節(jié)點部署在礦井的不同位置，測量獲得的信號輸出就很重要。采取有線方式輸出非常麻煩，施工成本高，節(jié)點放置位置也受諸多限制。本實用新型采用了無線自組網(wǎng)的方法將采集到的數(shù)據(jù)輸出。每個測量節(jié)點上的msp430單片機將采集獲得的數(shù)據(jù)送給cc2530射頻芯片收發(fā)電路，cc2530射頻芯片收發(fā)電路通過偵聽鄰居節(jié)點來建立路由。cc2530射頻芯片收發(fā)電路工作在915MHZ的頻率上，寬帶為38. 4KHZ。測量節(jié)點之間通過無線方式形成多跳自組網(wǎng)，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控終端進行存儲和處理，由于采用無線方式發(fā)送數(shù)據(jù)，測量節(jié)點也沒有電源線，所以測量節(jié)點采用電池供電。為了節(jié)省電能，測量節(jié)是低功耗設計。測量節(jié)點使用低功耗的msp430單片極，并進行嚴格的電源管理控制，具體方法為暫時不工作的器件全部斷電，msp430和cc2530射頻芯片收發(fā)電路在不工作時自動進入休眠狀態(tài)。整個基于物聯(lián)網(wǎng)無線傳感網(wǎng)絡的礦井溫濕度采集通信系統(tǒng)包括測量溫濕度并本地液晶顯示工作模式和測量溫濕度并遠程監(jiān)控工作模式兩種工作模式。在測量溫濕度并本地液晶顯示工作模式中，設置測量節(jié)點中的CC2530射頻芯片收發(fā)電路和監(jiān)控裝置不工作，msp430單片機定時采集溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，然后控制液晶顯示器顯示當前溫濕度。在測量溫濕度并遠程監(jiān)控工作模式中，對通信系統(tǒng)的設置如下液晶顯示器不工作；測量節(jié)點上電后前10分鐘內，為建立路由階段，msp430每2秒采集一次溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過cc2530射頻芯片收發(fā)電路發(fā)送出去，cc2530射頻芯片收發(fā)電路同時對鄰居節(jié)點發(fā)出的數(shù)據(jù)包進行偵聽，記錄鄰居節(jié)點的身份ID從而能建立穩(wěn)定的路由表。單
片機的發(fā)送數(shù)據(jù)速率可以通過監(jiān)控終端設定，監(jiān)控終端有一輸入裝置，使用戶通過該輸入裝置來控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，設置默認的發(fā)送數(shù)據(jù)速率為每30分鐘一次。節(jié)點按照建立好的路徑通過多跳方式把數(shù)據(jù)包發(fā)送到監(jiān)控終端設備，以節(jié)省能源，減少冗余數(shù)據(jù)。
權利要求1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括由若干個測量節(jié)點組成的無線傳感網(wǎng)絡和監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置包括基站節(jié)點和監(jiān)控終端設備，所述每個測量節(jié)點包括溫度傳感器、濕度傳感器、ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器和微處理器，其中溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器分別與微處理器相連，溫度傳感器、濕度傳感器將檢測到的溫度、濕度信息發(fā)送給微處理器進行處理后通過ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器發(fā)送給基站節(jié)點，所述基站節(jié)點接收并存儲無線傳感網(wǎng)絡發(fā)送的溫度、濕度信息同時將信息發(fā)送到監(jiān)控終端設備上。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述測量節(jié)點還包括顯示設備，所述顯示設備與微處理器相連，用于顯示處理后的溫度、濕度數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述基站節(jié)點包括ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器、微控制器和串口電路，所述串口電路用于與監(jiān)控終端設備相連。
4.根據(jù)權利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器采用cc2530射頻芯片收發(fā)電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由若干個測量節(jié)點組成的無線傳感網(wǎng)絡和監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置包括基站節(jié)點和監(jiān)控終端設備，所述每個測量節(jié)點包括溫度傳感器、濕度傳感器、ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器和微處理器，其中溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器分別與微處理器相連，溫度傳感器、濕度傳感器將檢測到的溫度、濕度信息發(fā)送給微處理器進行處理后通過ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器發(fā)送給基站節(jié)點，所述基站節(jié)點接收并存儲無線傳感網(wǎng)絡發(fā)送的溫度、濕度信息同時將信息發(fā)送到監(jiān)控終端設備上。本實用新型具有體積小、功耗少、快速組網(wǎng)等優(yōu)點。
文檔編號H04L29/08GK202587037SQ20122014493
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權日2012年4月9日
發(fā)明者陳勇, 高尚, 石南 申請人:南京龍淵微電子科技有限公司