基于WiFi无线与GPS授时同步的传感器节点.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108923878A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201811074938.2(22)申请日2018.09.14(71)申请人扬州英迈克测控技术有限公司地址225000江苏省扬州市邗江区经济开发区开发西路217号高新技术创业服务中心(72)发明人谭荣龙许飞云陈启山江煜(74)专利代理机构扬州润中专利代理事务所(普通合伙)32315代理人谢东方玲(51)Int.Cl.H04J3/06(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图11页(54)发明名称基于WiFi无线与GPS授时同步的传感器节点(57)摘要本发明公开了一种基于WiFi无线与GPS授时同步的传感器节点，属于结构健康监测技术领域。解决了传统传感器节点成本高、数据采集不同步以及如何将无线传输方式与GPS同步可靠结合的问题。主要包括GPS模块、WiFi模块、电源管理模块以及数据采集模块。本发明有效缩简节点布置繁杂的步骤，在GPS授时下实现了真正意义上的时间同步，使采集到的数据更加准确；将无线传输方式与GPS的同步技术有效地、可靠地结合在一起，提高了数据采集的效率，减少了成本；本发明将整个电路进行完全模块化设计，电路性能非常稳定可靠，故障率低，使用寿命长，而且简化地电路设计大幅度缩短产品生产周期，企业生产效率非常高。CN108923878ACN108923878A权利要求书1/2页1.一种基于WiFi无线与GPS授时同步的传感器节点，其特征在于：包括GPS模块、WiFi模块、电源管理模块以及数据采集模块；所述电源管理模块为所述GPS模块、所述WiFi模块、所述数据采集模块提供工作电源；所述GPS模块与卫星电信号连接，其以UART通信方式将UTC时间信息、1PPS脉冲信号发送至所述数据采集模块,所述数据采集模块在所述GPS模块1PPS脉冲的上升沿/下降沿进行数据采集，并将数据以串口通信的方式发送至WiFi模块，所述WiFi模块将接收到的信息发送至其他节点或服务器终端。2.根据权利要求1所述的基于WiFi无线与GPS授时同步的传感器节点，其特征在于：所述数据采集模块包括总控制器MCU单元、A/D转换器单元以及振动加速度传感器单元，所述振动加速度传感器单元在所述GPS模块发送的1PPS脉冲的上升沿/下降沿实现x、y、z方向上的振动加速度信号和环境温度信号的采集，所述A/D转换器单元将振动加速度传感器输出的模拟信号转换为数字信号，所述A/D转换器单元采用SPI通信方式将数据发送给所述总控制器MCU单元，所述总控制器MCU单元以UART串口通信方式将采集的数据发送给所述WiFi模块。3.根据权利要求1或2所述的基于WiFi无线与GPS授时同步的传感器节点，其特征在于：所述振动加速度传感器单元采集到的数据经缓存放大器单元缓存放大后发送至所述A/D转换器单元，所述缓存放大器单元包括LT6236运放芯片，LT6236运放芯片输出端串联在A/D转换器单元的输入端。4.根据权利要求3所述的基于WiFi无线与GPS授时同步的传感器节点，其特征在于：所述总控制器MCU单元采用的MCU型号为NXP公司的LPC54113J256BD64；所述A/D转换器单元所采用的A/D转换芯片为TI公司的LTC2344-16；所述振动加速度传感器单元所采用的传感器型号为TI公司的ADXL356。5.根据权利要求4所述的基于WiFi无线与GPS授时同步的传感器节点，其特征在于：所述ADXL356的RANGE、ST1、ST2管脚分别与所述LPC54113J256BD64的PIO1_2、PIO1_1、PIO1_0管脚导电相连，用于控制ADXL356在GPS模块1PPS脉冲的上升沿/下降沿开始进行x、y、z方向上的振动加速度信号和环境温度信号的采集；所述ADXL356的STBY管脚与总控制器MCULPC54113J256BD64的PIO1_3管脚电连接，由总控制器MCULPC54113J256BD64对振动加速度传感器ADXL356的待机/测量工作模式进行选择；所述ADXL356的TEMP管脚、XOUT、YOUT、ZOUT管脚分别与四个LT6236运放芯片的输入管脚导电连接，分别将环境温度信号、X轴方向上的振动加速度信号、Y轴方向上的振动加速度信号、Z轴方向上的振动加速度信号缓存放大后输出至A/D转换器单元；所述振动加速度传感器ADXL356的VIPBANA管脚与所述A/D转换器单元的LTC2344-16的REFIN管脚导电连接，主要用于给LTC2344-16芯片提供输入信号的参考电压。6.根据权利要求5所述的基于WiFi无线与GPS授时同步的传感器节点，其特征在于：所述A/D转换器LTC2344-16将转换后的数字信号传