[发明专利]一种基于中继式无线传输界面的埋地传感检测装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种新的地下传感检测和数据采集装置的设计和实现方法。

背景技术

随着社会的发展，针对地表以下各种设施或地下状态的传感测量需求越来越大，而地下埋入式传感测量中最大的困难在于如何从地表上采集到地下的传感测量数据。现实的技术方法有两种：一种是在埋入地下传感测量单元，通过有线的方式引线到地表上的固定数据测量点来实现；另一种是埋入带无线功能的地下传感测量单元，通过无线的方式来进行地下传感数据的采集。

采用第一种引线到地表上的传感测量方式，通常会因为地表建筑物的变迁或受损，从而造成一定时间后无法正常使用等现实问题。而采用第二种地下无线传感测量的方式，则因为不依赖于地表上的固定检测点，因此更具有实用价值。但是，采用地下无线传感测量又受制于穿透地表以下的无线数据传输距离，地表无标志物时的传感单元定位寻找方法，以及采用无线方式下对功耗的更多需求等重要问题。

由于地下埋入式传感检测必须具备以下主要特征才能满足实用要求：检测装置能长期在地下使用自身电源独立工作，不需更换电源；具有非开挖从地表上就能方便地采集到地下传感数据；具有更大埋深环境下的实际应用能力。因此，一直以来都没有合适的地下传感检测手段能合理地解决上述关键技术问题，也极大地限制了对地下各种状态检测的应用。

发明内容

为了解决现有地下无线传感检测中存在的地下无线传输距离、功耗、定位查询、成本较高等问题，本发明提出了一种新的埋地传感检测装置设计和实现方法，其具体内容包含抛弃传统的设计方法，将无线射频识别技术引入到地下无线传感检测的传输接口设计中，建立一种以非接触式读写的无源数据存储介质为中心、双边读写式的中继传输界面设计和实现模式。以非接触式读写的无源数据存储介质自身的ID号码作为标识地下无线传感检测装置的唯一自动识别编号，用来完成对检测装置的定位查询。利用无源射频数据存储介质的一定距离非接触式读写能力和通过线圈获取能量工作而自身无需电源的特性，作为传感数据存储和采集的中继接口。一方面在地下借助无线射频识别的读写控制单元来完成传感数据的转存到无源数据存储介质中，另一方面在地表上同样借助无线射频识别的读写控制单元来完成在地表上对无源数据存储介质的传感数据的采集。地下读写控制单元的能量由地下无线传感检测装置的内置电源提供，地表读写控制单元的能量由地表上的无线数据采集装置提供。

本发明解决问题所采用的技术方案是：采用无线射频识别的读写控制单元和无源数据存储介质构成地下传感检测的数据传输接口设计模式，通过无源数据存储介质的自身ID号码来标识地下传感检测装置的识别号码。地下无线传感单元的传感检测数据通过传输接口中的无线射频识别读写控制单元，以一定距离非接触方式写入到无源数据存储介质中即可。地下无线传感单元和传输接口中无线射频识别读写控制单元平时处于深度休眠状态，根据需要定期唤醒传感采集数据和转存数据到无源数据存储介质中，无源数据存储介质采用线圈耦合获取能量工作和无线传输数据的无源模式，因此存储和转发数据无需地下传感检测装置提供。而从地表上采集无源数据存储介质中存储的传感数据时，则完全可以以无线射频识别中的标准设备来完成数据采集，极大地降低了采集设备的成本，同时实现地表上的无线数据采集和地下传感检测装置工作状态无关，也无需消耗地下传感检测装置的能量。由于采用的是中继式传输接口设计模式，形成地下传感数据端无线射频识别读写控制单元——》无源数据存储介质——》地表上无线数据采集的信号传输模式，因此地下传感数据端无线射频读写控制单元和无源数据存储介质既可一体化放置，也可以分离一定距离放置，从而使得地下传感检测单元的埋深能够提高一倍以上，在大埋深上实现重大突破，对于实际应用具有重大意义。

本发明实现的基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置包括电源、传感检测单元、时钟、计数器、微处理器、无线射频读写控制单元、无源数据存储介质。

本发明中的基于中继式无线传输界面的地下传感检测装置工作模式如下：

●缺省情况下，地下传感检测装置一直处于正常非工作状态a，此时地下传感检测装置上仅时钟和计数器处于运行状态，微处理器处于深度休眠状态运行，其余模块都处于非工作状态，功耗极低；

●当计数器经过一个设定时间周期T1，进入工作状态b，微处理器唤醒传感检测单元进行传感数据测量，同时将传感测量数据、时间、电量等信息由无线射频读写控制单元写入匹配ID号码的无源数据存储介质，工作状态b的时间周期为T2；