[发明专利]一种基于无线传感网络的温度检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于无线传感网络的温度检测方法。

背景技术

电力系统中的高压设备常因为大电流或者关键部位接触电阻的增加，致使温升过高而引发事故。因此需要对这些发热敏感部位加以实时监控。传统的监控系统一般需要布线和接触式的检测，而高压设备不适合这种方法的应用.

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种基于无线传感网络的温度检测系统及同步和通信方法，通过大量低功耗多功能的无线传感网节点协同工作，完成网络覆盖区域内温度数据的实时监控、感知、采集和处理，通过无线电波汇聚到汇聚节点，再经过以太网传送到用户终端，利用无线传感网技术有效的解决变电站排线、触头、母线等不易监测的难题。

技术方案：为了实现发明目的，本发明公开了一种基于无线传感网络的温度检测方法，其中包括一个温度检测系统，所述温度检测系统包括可视化界面端以及若干无线传感网模块；每个无线传感网模块包括一个sink节点和若干个端节点，每个sink节点包括MCU、射频芯片、以太网芯片以及第一电源模块，每个端节点包括单片机、射频芯片、非接触式红外测温芯片以及第二电源模块；可视化界面端与sink节点通过以太网连接并且采用TCP/IP协议通信，sink节点与端节点之间通过射频芯片进行通信；视化界面端用于对端节点非接触式红外测温芯片的温度查询以及端节点的配置；

上述无线传感网络的温度检测系统中sink节点和端节点的同步方法，包括以下步骤：

（a1）无线传感网模块上电后，开启射频芯片并置于等待状态，sink节点向其所在模块中的每个端节点发送空闲信号帧，当sink节点发送空闲信号帧至最后一个端节点，端节点在接收到空闲信号帧后向sink节点发送申请配置帧；

（a2）sink节点向一个端节点发送端节点配置帧，配置帧包括网络号、节点号、发送周期、温度阀值以及sink节点的本地时间；

（a3）端节点根据步骤（a2）中的端节点配置帧修改相关配置，同时开启本地时间定时器，并且向sink节点发送其本地时间；

（a4）sink节点根据步骤（a3）发来的端节点本地时间计算出时间差，并将其发送给上述端节点；

（a5）端节点根据sink节点发来的时间差校准端节点本地时间，并且根据校准的本地时间计算出发送时间，端节点进入正常工作状态。

作为优选，为了使所述系统能够更好地应用于不同的需求且不需要重新编写大量程序，只需要操作系统提供的接口修改少量与传感器有关的组件及通过与硬件无关的接口作少量的应用程序修改即可,所述无线传感网模块运行于片上操作系统上，片上操作系统包括硬件接口层、硬件适配层以及硬件表示层；硬件表示层通过存储器和端口映射输入输出来接入硬件，硬件适配层通过硬件表示层的映射关系来构建合适的抽象，硬件接口层通过硬件适配层的抽象将其转化为与硬件无关的接口。

作为优选，为了使测得的温度能够得到更准确的验证及校正，所述端节点还包括接触式测温芯片。

作为优选，为了能够让所述系统实现低功耗从而适应无法更换电池及持续充电的要求，sink节点的MCU使用STM32F103芯片，端节点的单片机使用MSP430F2618芯片以及sink节点和端节点的射频芯片使用CC2520芯片。

为了更进一步实现发明目的，本发明中中sink节点和端节点的通信方法包括下行通信以及上行通信；

下行通信包括：

sink节点接收到可视化界面端发送的数据包，根据接收到的数据包判断是否为查询命令，若是查询命令，则通过sink节点的射频芯片转发该数据包至相应的端节点，否则为更改命令，即配置相应无线传感网模块，包括sink节点号、网络号、发送周期及预警值，并且在配置节点的同时还需要判断时间是否同步，若不同步则需要更新该无线传感网模块sink节点及端节点的时间；

上行通信包括以下步骤：

（b1）端节点上电后进行初始化工作，待操作系统启动完毕，端节点每隔一秒向sink节点发送申请端节点号数据帧直到sink节点成功向该端节点发送配置帧，根据配置帧信息，开启三个定时器，分别为：发送温度定时器、采样定时器及唤醒定时器，若发送温度定时器到达则进入步骤（b2），若采样定时器到达则进入步骤（b3），若唤醒定时器到达，则进入步骤（b4）；