[发明专利]用于防灾害电力塔远程监控的无线传感器网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力塔远程监控的无线传感器网络系统。

背景技术

目前，公知的远程监控无线网络系统主要是采用现有公众网络基础设施(如Internet、GPRS等)的无线网络远程监控系统，由微程序控制器(MCU)电路、电源电路、无线通信芯片、RF电路、天线连接件、GPRS通讯模块、以太网接口、接口电路等构成。通过MCU编程实现无线传感器数据与公众网络的数据包转换连接，完成监控数据的远程传输。这种远程监控无线网络能够方便的实现监控数据的广范围信息共享，适用于大容量监控数据的远程管理、控制网络的构建。但需要采用公众网络资源，需要数据传输费用，成本较高；同时要求无线传感器网络节点采集地点有公众网络覆盖，不适合于一些采集节点密集、流量较大、公众网络没有覆盖的地区。

发明内容

为了克服上述远程监控网络需借助公众网络基础设施(如Internet、GPRS等)进行数据传输或转换的缺点，本发明的目的是设计一种用于防灾害电力塔远程监控的无线传感器网络系统，可以通过无线传感器网络自身电路和协议完成无线传感器网络的线性组网、实现数据包快速有效的延伸接力传输。

本发明采用如下的技术方案实现：本发明的硬件部分包括CPU微控制器、温度传感器单元、图像传感器单元等现场信息采集传感器电路及相关外围电路，外围电路包括电源模块，复位模块，Flash存储器模块，USB接口单元，UART接口单元，JTAG调试单元，以及GPIO接口和ZigBee无线通讯模块；软件部分包括ZigBee/802.15.4协议栈程序、主控制程序、数据包处理程序、线性组网协议、数据采集处理程序。所述硬件部分采用C8051F340微处理器，内嵌USB与SPI接口，完成对整个电路的控制；所述软件部分采用标准ZigBee协议栈完成无线通讯模块的网络链接，并对传感器数据采集后的无线传感器网络线性组网，最终完成监控中心与现场传感器采集终端的远程数据传输与控制命令交互。本发明系统核心的传感器信息处理和无线网络协议数据封装都采用软件算法实现，降低了系统成本。系统具备自动监测、突发情况报告、可配置指令监控等优点，实现了电力塔特殊地形的现场信息数据的不间断监控。

所述的图像传感器单元包括模拟信号采集转换电路、图像处理压缩电路、图像缓存电路、UART接口电路。

所述的温度传感器单元包括温度传感器检测电路、驱动外围电路、与微处理器接口电路。

所述的电源模块包括9V、5V、3.3V三种直流电压的输出电路，在电路中设计了防浪涌电压击穿保护电路、LED电源指示电路、可控制电源输出电源管理电路。

所述的CPU微控制器主芯片采用与8051兼容的CIP-51内核芯片C8051F340，3.3V供电，采用内部看门狗监控及RC复位电路，并设计了手动复位电路。所述的ZigBee无线通讯模块采用符合IEEE802.15.4标准的片上ZigBee产品无线收发器CC2430，自带天线接口电路，采用标准UART接口与MCU连接。

所述的Flash存储器模块由Flash存储芯片、与MCU的标准SPI接口电路组成，Flash存储芯片防掉电数据易失功能。

本发明接口单元包括主控芯片程序在线调试JTAG调试单元，并设计了监控用的UART接口单元及USB接口单元。

所述外围电路还包括LED指示电路，设计了登陆网络指示电路、网络状态指示电路、数据传输状态指示电路。

本发明的软件部分设计了主控程序完成标准ZigBee协议栈的调用与实现，完成与监控中心的数据命令的无线传输；并设计了自动检测网络、登录网络，数据传输转换的线性组网协议。

本发明的有益效果是：不需借助公众网络基础设施进行数据传输或转换，可以通过无线传感器网络自身电路和协议完成无线传感器网络的线性组网、实现数据包快速有效的延伸接力传输。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明总体功能框图。

图2为本发明电路原理图。

图1中，1、CPU微控制器，2、温度传感器单元，3、图像传感器单元，4、电源模块，5、复位模块，6、Flash存储器模块，7、USB接口单元，8、UART接口单元，9、JTAG调试单元，10、ZigBee无线通讯模块，11、后台监控中心。

具体实施方式