一种矿用无线传感器

1.一种矿用无线传感器，具有如下特征：
a)具备传感信号转换电路；
b)自身具有传感部件，或者可以连接一路或多路传感探头来采集现场传感信息；
c)具有无线传感网络通信接口，可以采用无线方式将传感信息向外界发送；
d)满足防爆设计要求。
2.根据权利要求1所述的无线传感器，其特征在于该节点为电池供电。
3.根据权利要求1所述的无线传感器，其特征在于该节点具有路由功能，可以作为无线传感网络的路由器使用。
4.根据权利要求1所述的无线传感器，其特征在于其防爆设计为本质安全设计。
5.根据权利要求1所述的无线传感器，其特征在于节点可能预留其他通信接口，比如双绞线以太网或者光纤接口。
6.根据权利要求1所述的无线传感器，其特征在于无线通信接口的底层协议采用IEEE802.15.4、蓝牙或者IEEE802.11。
7.根据权利要求1所述的无线传感器，其特征在于其主处理芯片是片上系统芯片，集成了数据处理模块和无线通信模块。
8.根据权利要求1所述的无线传感器，其特征在于该节点的传感参数是瓦斯浓度。

一种矿用无线传感器 \n技术领域\n[0001] 矿用无线传感网络设备领域 \n背景技术\n[0002] 目前矿用传感器包含两种类型。一种是手持移动式传感器，由操作人员到现场检测，然后将数据人工发送到控制室；另外一种是以有线方式安装到现场的固定式传感器，传感信息通过有线网络传送到控制室。 \n[0003] 手持移动式传感器要求人工汇报井下传感信息到井上，需要额外的通信手段，速度慢，使用不方便。而有线方式连接的固定式传感器需要布线，成本高，移动也不灵活。 [0004] 本发明中的无线传感器具有无线通信接口，可以将传感信息实时通过后端的网络传到主控室。传感器既可以手持，也可以固定在矿井的感兴趣的点。 \n发明内容\n[0005] 本发明中的矿用无线传感器具备传感信号转换电路；自身具备传感部件，或者可以连接一路或多路传感探头，监测现场环境信息。被监测的环境信息可能包括温度、湿度、压力、风速、瓦斯浓度等。 \n[0006] 该传感器具备无线传感网络接口，可以采用射频方式无线通讯；无线收发单元采用数字式调制与编码，频段采用不需申请执照的ISM频段。该传感器可能具备路由功能，可以成为无线传感网络的一个路由器，能将其他节点的信号转发到网络中。 [0007] 无线传感器节点可能预留其他通讯接口，比如以太网接口，实现和其他网络通讯系统的数据交换；无线通信接口的底层协议采用IEEE802.15.4、蓝牙或者IEEE802.11。 [0008] 无线传感器节点为矿用本安设计或者隔爆设计，满足防爆要求。 [0009] 传感器节点采用电池供电，预留矿用本安电源供电接口。在电池和电源同时存在的情况下，传感器由电源供电，在电源被切断时，传感器可以自动转换到电池供电模式。传感器采用低功耗设计，在空闲情况下进入睡眠状态。 \n[0010] 传感器的主处理芯片是SOC(片上系统，system on chip)芯片，包含了数据处理和无线通信控制模块。 \n[0011] 矿用无线传感器节点系统组成框架图如图1所示，包括无线传感网络节点单元\n100，天线和匹配电路单元200，以及外部可选的一路或多路传感探头单元300和可选的本安电源单 元400。其中，矿用无线传感网络节点单元包括与本安电源单元相连的电源模块\n110，电源切换保护电路130，和节点电池单元120。处理芯片组单元160可以是单一SOC芯片，也可以是组合芯片。处理芯片组160协调节点供电，同时，采集传感信号转换电路150的传感数据，通过无线传感网络接口140，经天线及其匹配电路200，实现数据无线上传。 [0012] 该传感器设备可以包含其他网络接口单元170，允许节点根据项目应用情况，经由此节点，实现本无线传感网络系统与其他网络系统的数据交换。其他网络包括有线网络(比如串行总线、现场总线、双绞线以太网、光纤以太网、或者私有光纤网等)或其他无线网络(比如紫蜂、Wifi、3G、GPRS、GSM、蓝牙、电台等无线通讯系统)。 \n[0013] 节点电池120可以是非充电电池，或是充电电池。如果是充电电池，那么节点可以实现通过电源切换保护电路130，实现本安电源400为节点电池部分120的自动充电。另外，在本安电源400供电失败的情况下，切换保护电路130自动切换到电池供电，保证系统的不间断正常运转。 \n[0014] 如图2所示，我们提供了一种矿用井下无线传感器采集系统的无线自组织通讯方式：工业无线传感网络由多个矿用无线传感器节点组成，形成自组织无线通讯系统，实现全无线通讯。 \n[0015] 我们也想到了该无线传感器可以以无线方式接入一个基站，而这个无线基站以有线方式接入一个背骨网络和控制室通信。 \n附图说明\n[0016] 图1矿用无线传感器节点组成框架图 \n[0017] 图2一种矿用无线传感网络系统的全无线通讯架构 \n具体实施方式\n[0018] 下面就通过一个实际例子来描述本发明中的无线传感器节点的具体实施方式。附图中的处理芯片组160选用德州仪器公司生产的CC2430芯片，该芯片还整合了无线射频接口140以及一部分传感信号转换电路150。该芯片的无线接口通过匹配电路连接天线。该芯片的异步串口(UART)连接其他形式网络接口170。该芯片的SPI接口用来连接其中一些传感探头。该传感器为瓦斯传感器，瓦斯接口选用黑白元件。从传感器接收到的瓦斯浓度信号经由模数转换电路发送到处理芯片组。该传感器用电池供电，也留有外部电源输入接口。