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专利号: 2016110348871
申请人: 苏州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-07-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于ZigBee的通用气象监测传感器节点,其特征在于,包括:传感器模块、ZigBee模块以及电源模块;所述传感器模块包括气象监测传感器、传感器统一接口以及传感器采样电路,气象监测传感器的信号通过传感器统一接口上的排针连接传感器采样电路;所述ZigBee模块是采用集成的单芯片结构的主控单元,包括RF子模块和MCU子模块;所述RF子模块包括RF接收器、包引擎、FIFO数据缓冲区、寄存器、SPI接口和RF发送器;所述MCU子模块包括CPU、调试接口、中断控制器、直接内存读取器、低漏唤醒单元、存储器、时钟单元、通信单元、定时器单元以及模拟单元;所述RF子模块与MCU子模块通过SPI方式进行数据交互;所述电源模块与传感器模块上的电源输入端子相接,以便向传感器模块和ZigBee模块提供稳压直流电源;

其中,所述传感器模块包括以下传感器:温湿度传感器、测风传感器、光照传感器、雨量传感器、气压传感器;所述传感器统一接口通过引脚复用的方式连接气象监测传感器;所述传感器采样电路用于对温度、湿度、风速、风向、光照、雨量、气压七种气象要素进行信号采集;

所述温湿度传感器的传感器采样电路包括恒流源驱动电路和信号调理电路;所述恒流源驱动电路提供1mA电流,使用稳压元件把电压稳压至2.5V,同时具有滤波电路,所述电流流经2.5KΩ的精密电阻以便供温度采样使用;所述信号调理电路使用放大元件对温湿度传感器的Pt100电阻两端电压信号进行放大;

所述测风传感器的传感器采样电路和雨量传感器的传感器采样电路使用波形整形元件对电平信号进行反转和整形,去除波形抖动;

所述光照传感器的传感器采样电路使用放大元件的一路放大电路来分隔光照传感器的电压信号和采样信号;

所述气压传感器的传感器采样电路通过串口与气压传感器进行数据交互,使用电平转换元件实现TTL电平与RS232电平之间的转换;

其中,所述ZigBee模块对传感器采样电路调理和放大的电压信号进行AD转换后进行滤波处理、平滑处理、双缓冲区处理和本地存储处理,所述滤波处理包括若干次中值滤波处理,以及对若干次中值滤波处理的中间结果进行均值滤波处理;所述平滑处理是对若干次滤波处理后的数据进行均值操作,作为每次平滑处理过后的采样值;所述双缓冲区处理包含两个缓冲区A和B,数据平滑处理完成过后的采样值放入缓冲区A,数据平滑处理未完成之前的采样值放入缓冲区B;所述本地存储处理包括存储若干天的每分钟的某一次的采样值,供气象数据缺失时使用。

2.根据权利要求1所述的气象监测传感器节点,其特征在于,所述电源模块包括电源保护电路以及电源滤波电路,提供两路稳压直流输出,用于向传感器模块和ZigBee模块供电;

所述电源保护电路包括最大电流1A的保险丝和最大电压470V的压敏电阻,并通过电源输入端子与220V的市电连接,并通过电源转换元件把220V交流电转成一路12V直流输出和一路

5V直流输出;所述电源滤波电路包括设置在每路的电源输出端与地之间的若干滤波电容。