CN201918008U - 一种无线智能多集成传感器 - Google Patents

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李媛
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Abstract

本实用新型涉及一种无线智能多集成传感器。所述传感器包括电源模块，电源模块分别与主控模块和探头模块相连，主控模块和天线模块相连；主控模块包括微处理器和无线收发模块，微处理器分别与电源模块、无线收发模块和探头模块相连，无线收发模块和天线模块相连；探头模块包括至少两种具有不同功能的探头。本实用新型传感器采用多种测量各种物理信息的探头集成在无线传感器上，降低了***配套的成本和工程施工的成本，方便了客户的安装，加快了工程的速度。

Description

一种无线智能多集成传感器
技术领域
本实用新型涉及一种传感器，尤其涉及一种无线智能多集成传感器，属于无线传感器领域。
背景技术
现有传统的一般变送器，其大多数都为有线输出形式，如4mA～20mA、0～5V、RS485、RS232或继电器输出，必须要直流供电；还有一部分是无线传感器，主要是基于民用频率433MHz的无线传输形式，一般传输距离较近，功耗也比较大，并且当距离较远时，没有中转功能，就无法满足客户需求；还有一部分是无线ZigBee传感器，应用频率为2.4GHz，符合ZigBee协议，一般只能采集一种物理信息，并且传输距离近，这样对需要同时监测多个物理信息和距离远的客户，不仅达不到大范围监测的效果，而且增加了大量的硬件成本，还给工程安装调试也造成了许多麻烦。
实用新型内容
本实用新型针对现有无线传感器功耗大，传输距离近，不能中转其它传感器的数据，仅仅单一采集一种物理信息的不足，提供一种无线智能多集成传感器。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种无线智能多集成传感器包括主控模块、探头模块、天线模块以及用于给主控模块和探头模块提供电源的电源模块，所述电源模块分别与主控模块和探头模块相连，所述主控模块和天线模块相连；所述主控模块包括微处理器和无线收发模块，所述微处理器分别与电源模块、无线收发模块和探头模块相连，所述无线收发模块和天线模块相连；所述探头模块包括至少两种具有不同功能的探头；所述至少两种具有不同功能的探头用于采集不同的物理信息并转化为相应的数字信号，所述微处理器用于采集探头模块内探头的数字信号并发送至无线收发模块，所述无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至无线收发模块；所述无线收发模块用于将接收到的外界无线信号转换成数字信号后再发送至微处理器。
本实用新型的有益效果是：本实用新型无线智能多集成传感器采用多种测量各种物理信息的探头集成在一种无线传感器上，降低了***配套的成本和工程施工的成本，方便了客户的安装，加快了工程的速度。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，还包括参数配置模块，所述参数配置模块分别与电源模块和微处理器相连。
进一步，所述参数配置模块包括RS232、RS485、以太网口和TTL串口中至少一个或者多个。
进一步，还包括功率放大器和低噪声放大器，所述无线收发模块分别与功率放大器和低噪声放大器相连，所述功率放大器和低噪声放大器均和天线模块相连；所述无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至功率放大器，所述功率放大器用于将接收的无线信号放大后再发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至低噪声放大器，所述低噪声放大器用于将接收到的外界无线信号中的低频噪声过滤再进行放大后发送至无线收发模块。
采用上述进一步方案的有益效果是由于增加了用于提高信号发送强度的功率放大器和提高接收信号灵敏度的低噪声放大器，在提高了可靠性的同时降低了功耗，大大增加了传输距离和稳定性，符合无线ZigBee协议,是一种具有自组网功能的高精度智能多集成传感器。
进一步，还包括功率放大器和旁路模块，所述无线收发模块分别与功率放大器和旁路模块相连，所述功率放大器和旁路模块均和天线模块相连；所述无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至功率放大器，所述功率放大器用于将接收的无线信号放大后再发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至旁路模块，所述旁路模块用于将接收到的外界无线信号直接发送至无线收发模块。
进一步，还包括低噪声放大器和旁路模块，所述无线收发模块分别与低噪声放大器和旁路模块相连，所述低噪声放大器和旁路模块均和天线模块相连；所述无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至旁路模块，所述旁路模块用于将接收的无线信号直接发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至低噪声放大器，所述低噪声放大器用于将接收到的外界无线信号中的低频噪声过滤再进行放大后发送至无线收发模块。
进一步，所述探头模块包括用于采集温度的土壤温度探头、用于采集亮度的照度探头、用于采集环境温度和湿度的温湿度探头、用于采集二氧化碳浓度的二氧化碳探头、用于采集土壤水分含量的土壤水分探头和用于采集大气压力的大气压力探头中的至少两个探头。
采用上述进一步方案的有益效果是采用多个具有不同功能的探头集成在一起可以扩大传感器的使用范围，同时采集多个物理量信息，集中上报，安装方便，减少硬件成本，为客户带来方便。
进一步，所述电源模块包括直流供电模块、电池供电模块和太阳能供电模块中的至少一个或者多个模块。
采用上述进一步方案的有益效果是采用直流、电池和太阳能三种供电方式，使传感器适用供电不方便的环境，或要求现场要求美观，不允许出现明线的场合。所述电池供电模块可以为锂电池。所述锂电池可以为3.6V/19Ah锂电池。所述太阳能供电模块可以为太阳能极板和蓄电池的组合体。所述太阳能极板和蓄电池的组合体可以为5V/3W的太阳能极板和蓄电池的组合体。
进一步，所述无线收发模块采用频率为2.4GHz、ZigBee协议的无线收发模块。
所述的频率为2.4GHz、ZigBee的协议可以采用ZigBee Pro协议。采用上述进一步方案的有益效果是由于无线收发模块采用频率为2.4GHz、ZigBee协议的无线收发模块，其频率不受民用频率干扰，降低了功耗，达到高可靠性，并且实现中转路由和自组网功能。
附图说明
图1为本实用新型无线智能多集成传感器实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型无线智能多集成传感器实施例二的结构示意图；
图3为本实用新型无线智能多集成传感器实施例三的结构示意图；
图4为本实用新型无线智能多集成传感器实施例四的结构示意图；
图5为本实用新型无线智能多集成传感器实施例五的结构示意图；
图6为本实用新型无线智能多集成传感器实施例六的结构示意图；
图7为本实用新型无线智能多集成传感器实施例七的结构示意图；
图8为本实用新型无线智能多集成传感器实施例八的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例一
如图1所示，在本实施例中，所述传感器包括电源模块10、主控模块20、探头模块40和天线模块50。所述电源模块10分别与主控模块20和探头模块40相连，所述主控模块20和天线模块50相连。所述主控模块20包括微处理器201和无线收发模块202，所述微处理器201分别与电源模块10、无线收发模块202和探头模块40相连，所述无线收发模块202和天线模块50相连。所述微处理器201用于采集各探头数据，并进行数据的各项处理如标定、校准等。所述探头模块40包括用于采集土壤温度的土壤温度探头403、用于采集亮度的照度探头402、用于采集环境温度和湿度的温湿度探头401、用于采集CO2浓度的CO2探头404、用于采集土壤水分含量的土壤水分探头405和用于采集大气压力的大气压力探头406。所述温湿度探头可以采用HC2-S，所述照度探头可以采用BF1710FVC，所述土壤温度探头可以采用DS1820，所述土壤水分探头可以采用TDC210I，所述大气压力探头可以采用MS5534，所述CO2探头可以采用C100。所述电源模块10包括直流供电模块101。所述无线收发模块202采用频率为2.4GHz、ZigBee协议的无线收发模块。在本实施例中，所述传感器采用无线空中配置。
实施例二
如图2所示，和实施例一不同的是，在本实施例中，所述传感器还包括参数配置模块30。所述参数配置模块30分别与电源模块10和微处理器201相连。所述参数配置模块30包括RS232、RS485、以太网口和TTL串口。
实施例三
如图3所示，和实施例一不同的是，在本实施例中，所述传感器还包括位于所述主控模块20内的功率放大器203和低噪声放大器204，所述无线收发模块202分别与功率放大器203和低噪声放大器204相连，所述功率放大器203和低噪声放大器204均和天线模块50相连。
实施例四
如图4所示，和实施例三不同的是，在本实施例中，所述传感器还包括参数配置模块30。所述参数配置模块30分别与电源模块10和微处理器201相连。所述参数配置模块30包括RS232、RS485、以太网口和TTL串口。
实施例五
如图5所示，和实施例一不同的是，在本实施例中，所述传感器还包括位于所述主控模块20内的功率放大器203和旁路模块205，所述无线收发模块202分别与功率放大器203和旁路模块205相连，所述功率放大器203和旁路模块205均和天线模块50相连。
实施例六
如图6所示，和实施例五不同的是，在本实施例中，所述传感器还包括参数配置模块30。所述参数配置模块30分别与电源模块10和微处理器201相连。所述参数配置模块30包括RS232、RS485、以太网口和TTL串口。
实施例七
如图7所示，和实施例一不同的是，在本实施例中，所述传感器还包括位于所述主控模块20内的低噪声放大器204和旁路模块205，所述无线收发模块202分别与低噪声放大器204和旁路模块205相连，所述低噪声放大器204和旁路模块205均和天线模块50相连。
实施例八
如图8所示，和实施例七不同的是，在本实施例中，所述传感器还包括参数配置模块30。所述参数配置模块30分别与电源模块10和微处理器201相连。所述参数配置模块30包括RS232、RS485、以太网口和TTL串口。
本实用新型无线智能多集成传感器通过和采集温湿度的探头、采集光线亮度的照度探头、采集土壤温度的探头、采集土壤水分的探头、采集大气压力的探头、采集空气中CO2的探头连接的MCU处理器模块；MCU将探头采集的温湿度、照度、土壤温度、土壤水分、大气压力、CO2的信息转化成电信号，由无线收发模块通过采用ZigBee Pro协议无线发送出去，并与无线收发模块后级增加了功率放大器，用于提高发送传感器传输距离，与无线收发模块后级增加了低噪声放大器，用于提高传感器接收部分的灵敏度，增强信号稳定性；增加对无线智能多集成传感器参数进行配置的参数配置端口，电源模块用于对整个传感器供电。无线收发模块采用频率为2.4GHz、ZigBee协议的高性能的无线收发模块；电源模块包括直流供电模块、电池供电模块和太阳能供电模块，其中电池供电模块采用锂电池对传感器进行供电，太阳能供电模块采用太阳能板和蓄电池对传感器进行供电；MCU使用高性能MCU进行程序处理。由此超低功耗设计，保证产品使用时间在3年以上；使用2.4GHz频率进行通讯，保证不受民用频率干扰，达到高可靠性；增加功率放大器，使传输距离远，两点之间可达1200米（空旷距离）；增加低噪声放大器，提高了接受信号的灵敏度，增强信号稳定性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无线智能多集成传感器，其特征在于，所述传感器包括主控模块、探头模块、天线模块以及用于给主控模块和探头模块提供电源的电源模块，所述电源模块分别与主控模块和探头模块相连，所述主控模块和天线模块相连；所述主控模块包括微处理器和无线收发模块，所述微处理器分别与电源模块、无线收发模块和探头模块相连，所述无线收发模块和天线模块相连；所述探头模块包括至少两种具有不同功能的探头；所述至少两种具有不同功能的探头用于采集不同的物理信息并转化为相应的数字信号，所述微处理器用于采集探头模块内探头的数字信号并发送至无线收发模块，所述无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至无线收发模块；所述无线收发模块用于将接收到的外界无线信号转换成数字信号后再发送至微处理器。
2.根据权利要求1所述的无线智能多集成传感器，其特征在于，还包括参数配置模块，所述参数配置模块分别与电源模块和微处理器相连。
3.根据权利要求2所述的无线智能多集成传感器，其特征在于，所述参数配置模块包括RS232、RS485、以太网口和TTL串口中至少一个或者多个。
4.根据权利要求1或2所述的无线智能多集成传感器，其特征在于，还包括功率放大器和低噪声放大器，所述无线收发模块分别与功率放大器和低噪声放大器相连，所述功率放大器和低噪声放大器均和天线模块相连；所述无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至功率放大器，所述功率放大器用于将接收的无线信号放大后再发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至低噪声放大器，所述低噪声放大器用于将接收到的外界无线信号中的低频噪声过滤再进行放大后发送至无线收发模块。
5.根据权利要求1或2所述的无线智能多集成传感器，其特征在于，还包括功率放大器和旁路模块，所述无线收发模块分别与功率放大器和旁路模块相连，所述功率放大器和旁路模块均和天线模块相连；所述无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至功率放大器，所述功率放大器用于将接收的无线信号放大后再发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至旁路模块，所述旁路模块用于将接收到的外界无线信号直接发送至无线收发模块。
6.根据权利要求1或2所述的无线智能多集成传感器，其特征在于，还包括低噪声放大器和旁路模块，所述无线收发模块分别与低噪声放大器和旁路模块相连，所述低噪声放大器和旁路模块均和天线模块相连；所述无线收发模块用于将接收的数字信号转换成无线信号并发送至旁路模块，所述旁路模块用于将接收的无线信号直接发送至天线模块无线发送出去；所述天线模块用于接收外界无线信号并将其发送至低噪声放大器，所述低噪声放大器用于将接收到的外界无线信号中的低频噪声过滤再进行放大后发送至无线收发模块。
7.根据权利要求1或2所述的无线智能多集成传感器，其特征在于，所述探头模块包括用于采集温度的土壤温度探头、用于采集亮度的照度探头、用于采集环境温度和湿度的温湿度探头、用于采集二氧化碳浓度的二氧化碳探头、用于采集土壤水分含量的土壤水分探头和用于采集大气压力的大气压力探头中的至少两个探头。
8.根据权利要求1或2所述的无线智能多集成传感器，其特征在于，所述电源模块包括直流供电模块、电池供电模块和太阳能供电模块中的至少一个或者多个模块。
9.根据权利要求1所述的无线智能多集成传感器，其特征在于，所述无线收发模块采用频率为2.4GHz、ZigBee协议的无线收发模块。
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