無線傳感終端裝置的製作方法
2023-08-03 15:31:51 2
本發明涉及一種無線傳感終端裝置。
背景技術：
現有傳感器把感知信號直接傳送給嵌入式處理器，在開發物聯網終端時一般採用有線直連方式，不同類型的傳感器通過各種接口以不同協議直接與嵌入式處理器通信，嵌入式軟體需要開發各種協議模塊適配各種傳感器；另一方面，在野外應用場合，監測點比較分散，採用有線方式給施工帶來不便。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種無線傳感終端裝置。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的，一種無線傳感終端裝置，包括依次連接的信號採集電路、信號處理電路、核心處理電路和無線通信電路，所述信號採集電路、信號處理電路、加密電路、核心處理電路和無線通信電路依次連接；所述信號採集電路包括溫溼度傳感器、CO2濃度傳感器、光強度傳感器和土壤水分傳感器，CO2濃度傳感器、溫溼度傳感器、光強度傳感器和土壤水分傳感器分別與信號處理電路連接；所述信號處理電路、核心處理電路、無線通信電路、溫溼度傳感器和CO2濃度傳感器設置於百葉箱內。
進一步，所述光強度傳感器為AMS光強度傳感器。
進一步，所述CO2濃度傳感器為紅外CO2濃度傳感器。
進一步，所述土壤水分傳感器包括振蕩單元、驅動單元、輸出探針單元、反饋探針單元、反饋數據採集單元、放大單元、電源模塊和電壓-電流轉換單元，所述電源模塊分別與電壓-電流轉換單元、放大單元、反饋數據採集單元、振蕩單元和驅動單元連接，所述振蕩單元的輸出端與驅動單元的輸入端連接，所述驅動單元的輸入端與輸出探針的輸入端連接，所述反饋數據採集單元的輸入端與反饋探針的輸出端連接，所述反饋數據採集單元的輸出端與放大單元的輸入端連接，放大單元的輸出端與電壓-電流轉換單元連接。
由於採用以上技術方案，本發明具有以下優點：
本裝置的應用可以縮短整體物聯網終端開發時間；無線方式相比優先方式具有更多的優越性：延長感測點距離，較少受使用環境限制，部署實施方便，特別是在產品工程實施和部署時減少布線，能夠縮短工期。
附圖說明
為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中：
圖1為本發明的原理框圖；
圖2為土壤水分傳感器的框圖；
圖3為百葉箱的結構示意圖；
圖4為本發明多功能百葉箱的側視圖；
圖5為葉片的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。
如圖1所示，一種無線傳感終端裝置，包括依次連接的信號採集電路、信號處理電路、核心處理電路和無線通信電路，所述信號採集電路、信號處理電路、加密電路、核心處理電路和無線通信電路依次連接；所述信號採集電路包括溫溼度傳感器、CO2濃度傳感器、光強度傳感器和土壤水分傳感器，CO2濃度傳感器、溫溼度傳感器、光強度傳感器和土壤水分傳感器分別與信號處理電路連接；所述信號處理電路、核心處理電路、無線通信電路、溫溼度傳感器和CO2濃度傳感器設置於百葉箱內。
在本實施例中，百葉箱結構如圖3～5所示，百葉箱包括箱體1、蓋板2和底板3，蓋板和底板分別位於箱體的上下方，蓋板呈人字形；所述箱體表面開設有長孔4，所述長孔的上方設有插槽5，插槽內插入葉片7，葉片與水平面的夾角成45℃，葉片的頭部設有插板7-1，通過插板插入插槽固定葉片；
所述箱體與連接件6相連，上面設有安裝孔，通過安裝孔內旋入螺釘可以把箱體固定連接。所述箱體採用優質鍍鋅鋼板，所述箱體的表面塗有防護層，採用雙層噴白色隔熱漆處理；蓋板成「人」字型，葉片與水平面的夾角成45℃，使得百葉箱具有良好的通風性能，且有效的避免了太陽直射和雪雨的影響，從而保證數據的有效性；百葉箱外殼採用316不鏽鋼材質，使本裝置能使用在各種惡劣的環境。百葉箱表面採用鍍鋅後雙層噴漆處理後，有效地提高了隔熱、防輻射性能。
本發明通過配置不同的信號採集電路實現多種類型傳感信號的採集和處理。
本發明將信號處理電路、核心處理電路、無線通信電路、溫溼度傳感器和CO2濃度傳感器設置於百葉箱內，可防止太陽光對傳感設備的直接輻射和地面對儀器的反射輻射，保護裝置免受強風、雨、雪等的影響，保證裝置的足夠通風環境，保證裝置真實地感應外界數據的變化。
在實施例中，CO2濃度傳感器為非色散紅外CO2濃度傳感器，利用非色散紅外(NDIR)原理對空氣中存在的CO2進行檢測，具有很好的選擇性和無氧氣依賴性，壽命長。CO2濃度傳感器內置溫度補償，減小了溫度對檢測結果的漂移。
在實施例中，光強度傳感器採用AMS光強度傳感器，採用積分式A/D轉換器對流過光敏二極體的電流進行積分計算出光強度值。
在實施例中，土壤水分傳感器根據水與土壤的介電係數不同，採用頻域反射法(FDR)檢測土壤的容抗，從而計算出土壤的含水量原理檢測土壤水分。具有檢測方便、響應速度快、壽命長等特點。
詳細的，所述土壤水分傳感器包括振蕩單元、驅動單元、輸出探針單元、反饋探針單元、反饋數據採集單元、放大單元、電源模塊和電壓-電流轉換單元，所述電源模塊分別與電壓-電流轉換單元、放大單元、反饋數據採集單元、振蕩單元和驅動單元連接，所述振蕩單元的輸出端與驅動單元的輸入端連接，所述驅動單元的輸入端與輸出探針的輸入端連接，所述反饋數據採集單元的輸入端與反饋探針的輸出端連接，所述反饋數據採集單元的輸出端與放大單元的輸入端連接，放大單元的輸出端與電壓-電流轉換單元連接。
振蕩單元輸出100MHz標準測試頻率信號，經由驅動單元加到輸出探針上，根據不同的土壤溼度情況，反饋探針得到與土壤溼度情況相關的反饋信號，經由反饋數據採集單元、放大單元輸出與土壤溼度情況相關的電壓信號，或經由選配單元電壓-電流轉換單元輸出與土壤溼度情況相關的電流信號。
本發明可以靈活配置不同類型的信號採集電路，可以根據需要增加傳感器電路數量，以適應不同應用環境需要。
本發明提供多種傳感晶片接口，包括並行串行數字接口和模擬信號轉換接口，可以適配各類型傳感器晶片，可以根據物聯網的不同應用場合提供各類傳感數據配置。
在實施例中，信號採集電路採集到的信號經信號處理模塊的A/D轉換、信號量化、數字編碼等處理輸出數據信息，經過系列分析後獲得真實的感測數據，採用加密晶片對感測數據進行加密。
在實施例中，核心處理電路為嵌入式處理器，是本裝置的核心，通過內部總線控制無線通信電路，把採集的感測數據通過無線通信電路發送出去。
核心處理電路接收到感測數據後，首先對感知數據按照通信協議封包成數據幀，包括傳感數據類型，數據長度、數據內容、內容摘要等，形成數據發送幀暫存到發送緩衝區，組成發送隊列。
核心處理電路監測無線發送通道是否空閒，從數據發送隊列中提取待發數據幀，通過無線信道發送出去。
本發明使用433M頻率作為無線通信的工作頻率，傳輸的數據協議採用TLV形式的數據幀，方便協議數據的擴展。
本發明實現無線自組網功能，智能匹配通信質量最好的接收設備。
本發明可以作為無線通信的終端節點設備，也可以作為無線中繼節點設備，把處於較遠端的無線傳感裝置的感測數據轉發到接收設備，達到延長通信距離的目的。
最後說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的範圍。