[实用新型]基于无线传感器网络的多点、多类型数据采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及大型工业控制系统监测、仪器故障诊断及能源信息管理技术领域，尤其涉及一种基于无线传感器网络的多点、多类型数据采集系统。 

背景技术

大型工业控制系统监测、仪器故障诊断及能源信息管理的基础是稳定可靠的数据采集系统。目前数据采集系统多基于OSI/RM(Open SystemInterconnection/Reference Model)模型、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议和CAN(Control Area Network)总线，在控制面向多元化，系统面向分散化的发展趋势下，逐渐地暴露出OSI/RM在多种类型监测点实时数据采集的薄弱，TCP/IP在复杂控制指令作用时数据采集传输鲁棒性与安全性的不足，以及CAN与Internet互连的缺陷。无线传感器网络技术为解决这类问题提供了一条新的途径。无线传感器网络采用以数据为中心、高密度分布、多跳网络传输技术，使大规模监测信息实时采集与传输变得自主稳定。其高性能、低成本、无需现场布线、仪器装置改动小、操作便捷等优势，特别适用于大型工业区的数据采集系统。 

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是一种数据采集、传输和处理技术，以自组织无线联网协同方式应用于监测和控制领域。该技术最初由UC Berkeley的William J.Kaiser教授提出，为自动感知监测区域信息而设计的微型无线节点网络。 

随着微电子技术、传感器技术和网络通信技术的飞速发展和日益成熟，使得制造大量体积小、功耗低，同时具有感知能力、计算能力和通信能力等多种功能于一身的智能微型传感器成为可能。这些新一代智能传感器节点(简称智能节点)可以感知周围的环境，并对数据进行一定的处理，同时可以通过无线通信模块进行相互通信。无线传感器网络就是由大量智能节点协同组织起来所构成的网络。 

实用新型内容

为了克服现有大多数监测系统的监测信息较为单一、部署安装较为复杂、鲁棒性差的缺陷，本实用新型提供一种基于无线传感器网络的多点、多类型数据采集系统，该系统是以无线传感器网络为核心的动态、实时、全方位、多变量的复杂数据采集系统。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是： 

基于无线传感器网络的多点、多类型数据采集系统，包括至少一台监测主机、至少一个基站和多个智能节点，智能节点监测电流、电压和功率因数，并通过无线、多跳方式经基站将信息传送至监测主机；监测主机进行系统控制、数据融合和智能信息处理。其中，智能节点数量和类型的选取可依据具体应用定制。 

上述监测主机为工业控制计算机，运行windows操作系统和C程序编写的监测应用软件。监测主机具有电量计算、仪器故障诊断及能源信息管理等功能。 

上述基站由8位嵌入式微处理器单元、无线射频单元、USB接口单元和电源单元组成，USB接口单元与微处理器单元连接，微处理器单元与无线射频单元连接，电源单元与微处理器单元连接。基站通过USB接口单元和监测主机相连，基站支持ZigBee协议无线通信，实现与无线传感器智能节点双向通信，并完成数据包转发。 

上述智能节点包括监测电流、电压、功率因数三种类型，具体数量和类型的选取可依据应用定制。智能节点由8位嵌入式微处理器单元、无线射频单元、传感器标准485接口单元和电源单元组成，微处理器单元分别与无线射频单元、传感器单元、电源单元连接。智能节点可以获取监测信息，并进行简单的智能处理。智能节点间以及智能节点和基站间可以进行双向通信。通信协议支持sMAC、IEEE 802.15.4和ZigBee三种。 

本实用新型的有益效果在于：基于无线传感器网络的数据采集系统是对多点、多类型信息监测数据采集系统两个方面的扩展，一是系统框架结构的扩展，突破数据采集系统现有OSI/RM模型、TCP/IP协议、CAN总线等有线连接系统模式，构建无线网络化、实时智能信息采集平台，降低传输路径复杂度，提高体系结构可扩展性和易维护性；二是信息多元化的扩展，将多点、多种类型数据交互技术嵌入数据采集系统，使其具有信息共享与互操作功能，有利于数据分析和挖掘，提供全面的决策支持。该采集系统适用于大型工业控制系统监 测、仪器故障诊断及能源信息管理目的。 

附图说明

图1是本实用新型基于无线传感器网络的多点、多类型数据采集系统示意图。 

图2是本实用新型基于无线传感器网络的多点、多类型数据采集系统结构框图。