[发明专利]一种天然气管网安全监测的无线传感器网络节点装置

权利要求书

1、一种天然气管网安全监测的无线传感器网络节点装置，其特征在于：该节点装置安装于被监测管道的外壁上，主要由电源模块、传感器模块、处理器模块以及无线通信模块共四部分组成；

所述处理器模块负责控制传感器模块和无线通信模块的数据采集和传输；传感器模块采集管道环境参数并将管道环境参数在处理器模块中进行处理和存储，然后发送给无线通信模块，无线通信模块再把参数信息按照固定的通信格式以无线方式发送给邻近汇聚节点；所述电源模块用于为整个节点装置提供电源。

2、如权利要求1所述一种天然气管网安全监测的传感器网络节点装置，其特征在于：所述处理器模块包括CPU芯片、编程接口电路和Flash存储器，所述编程接口电路通过计算机串口下载编程，并存储在Flash存储器上，Flash存储器与CPU芯片通过SPI接口相连。

3、如权利要求1所述一种天然气管网安全监测的传感器网络节点装置，其特征在于：所述电源模块包括可充电电池、电压检测电路和充电接口电路；可充电电池输出3.3V电压给传感器模块、处理器模块和无线通信模块；电压检测电路与CPU芯片的模数转换ADC通道相接，用于测量可充电电池的电压，进而获得剩余电量；可充电电池与充电接口电路相接，当剩余电量不足时，对其充电。

4、如权利要求1所述一种天然气管网安全监测的传感器网络节点装置，其特征在于：所述传感器模块包括加速度传感器、气体传感器和温度传感器，传感器模块受处理器模块控制，用于采样天然气管道周边的环境参数；其中，温度传感器将管道周围的温度转化为数字信号传送给CPU芯片，加速度传感器将管道的振动转化为电压信号，气体传感器将天然气的浓度转化为电压信号，两种电压信号再通过CPU芯片的模数转换ADC通道转化为数字信号，这三种数字信号由CPU芯片处理、存储后传送给无线通信模块，再由该模块发送给邻近的汇聚节点，经汇聚节点发送至监测中心。

5、如权利要求1所述一种天然气管网安全监测的传感器网络节点装置，其特征在于：所述无线通信模块包括无线收发器、Balun器件和天线，无线收发器通过配置外围必需的电阻电容和Balun器件连接，Balun器件通过射频同轴连接器和天线相连，在CPU芯片的控制下，无线收发器接收处理器模块的数字信号，并通过Balun器件进行阻抗匹配后，再通过天线以无线的方式发射出去。

6、如权利要求1所述一种天然气管网安全监测的传感器网络节点装置，其特征在于：所述加速度传感器由CPU芯片控制通断，从而打开/关闭加速度传感器，加速度传感器以两种形式输送给CPU芯片，所述的两种形式分别是：振动信号以模拟形式输送给CPU芯片的模数转换ADC通道，或者以数字形式输送给CPU芯片的输入捕捉通道。

7、一种天然气管网安全监测的传感器网络节点监测方法，其特征在于：

步骤一：在管壁外每间隔一定距离布置节点装置，节点装置待网络创建后，进入待机；

步骤二：节点装置一旦检测到满足唤醒条件的事件发生，立即被唤醒，此时传感器模块重新开始采集管道周围环境信息参数，包括温度信号、加速度信号和天然气浓度信号；

步骤三：步骤三中采集到的信号发送给处理器模块，处理器模块对各种信号转换成数字信号并存储处理，同时节点装置自动设置地址、数据格式；

步骤四：将步骤四中处理后的信息发送给无线通信模块，无线通信模块以无线方式将其再发送给邻近的汇聚节点，接着进入待机；

步骤五：汇聚节点再把参数信息传送给监测中心，此时监测中心就会显示采集到的参数信息。

8、根据权利要求7所述的一种天然气管网安全监测的传感器网络节点监测方法，其特征在于：所述的一定距离布置节点装置是指与汇聚节点建立通信的有效范围。