一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统及其工作流程

本发明涉及一种密闭环境气体传感器的能信同传系统及其工作流程，属于无线传感和通信。

背景技术：

1、在通信技术领域，常采用有线传感系统和无线传感系统。传统的有线系统由于布线复杂、成本高昂以及在某些特定环境下不适用，逐渐显现出局限性，而在密闭空间内进行远程控制和监测更是面临诸多挑战。例如：在水下空间中，公布号为cn114449468a，发明创造名称为一种深海监测传感器及非接触式供电和信息传输系统，其技术方案为水下非接触的方式实现水下电子系统的近距离无线充电，属于近场、高功率无线充电技术范畴。在船舱、隧道、矿井等密闭空间内，采用有线传感系统可能会导致作业现场的有毒、有害气体泄露，或对工业设备的破坏。无线传感器节点通常由电池供电，而每个节点的能源(电池续航能力)是有限的，一旦能量耗尽，节点就会停止正常工作，这种局限性不仅影响传感器的持续运行时间，还可能导致整个网络的功能中断，且更换电池需要花费时间和精力，并可能产生非常高的成本。

2、因此，亟需提出一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统及其工作流程，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决密闭空间内气体含量监测及数据传输的问题，提供一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统及其工作流程，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

2、本发明的技术方案：

3、一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统及其工作流程，包括发射系统和节点系统，发射系统与节点系统无线连接；

4、所述发射系统包括第二射频天线、解调器、第一微处理器、微波源、功率放大器、第一射频天线和上位机，所述第二射频天线、解调器、第一微处理器、微波源、功率放大器、第一射频天线顺次电性连接，第一微处理器与上位机电性连接，第一射频天线与节点系统无线连接，第二射频天线与节点系统无线连接。

5、所述节点系统包括第三射频天线、单刀双掷开关、整流器、能量管理系统、储能元件、第二微处理器、通信模块和气体传感器，整流器、能量管理系统、储能元件、第二微处理器、通信模块顺次电性连接，气体传感器置于密闭空间内，气体传感器与第二微处理器电性连接，第三射频天线通过单刀双掷开关与整流器或通信模块电性连接，第三射频天线与发射系统无线连接。

6、优选的：单刀双掷开关具有接点ⅰ、接点ⅱ和公共端ⅲ，所述接点ⅰ与整流器连接，接点ⅱ与通信模块连接，第三射频天线与公共端ⅲ连接。

7、一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统的工作流程，包括发射系统的工作流程和节点系统的工作流程。

8、优选的：发射系统的工作流程包括以下步骤：

9、s11：用户给发射系统上电后，发射系统开始工作，所述第二射频天线接受天线周围的信号，传递给解调器，解调器将信号解调，获得信号所携带的信息，然后传递给所述第一微处理器；

10、s12：所述第一微处理器将信息进行处理，根据需求将信息上传给所述上位机进行储存，同时根据信息发出相应的指令传递给所述微波源；

11、s13：所述微波源接收到指令后，经处理发出电信号，将电信号传递给所述功率放大器；

12、s14：所述功率放大器将电信号放大后，传递给所述第一射频天线，从而实现信号及能量的传播。

13、优选的：节点系统的工作流程包括以下步骤：

14、s21：所述第三射频天线接受周围的信号,开关置于接点ⅰ的时候，该第三射频天线将信号传递给所述整流器，得到稳定的有效电信号；

15、s22：所述能量管理系统接受来自整流器的信号，处理后传递给所述储能元件进行能量储存，储能到一定能量后，对节点系统供能；

16、s23：所述第二微处理器收集来自所述气体传感器的信息，综合所述储能元件的能量，发出指令；

17、s24：所述通信模块接受来自第二微处理器的指令，发出并调制电信号，在所述单刀双掷开关置于接点ⅱ时，将信号通过第三射频天线发出。

18、本发明具有以下有益效果：

19、本发明通过无线信号的双向传输实现了指令的发送和传感数据的接收，不仅降低了安装和维护成本，而且在复杂或危险的环境中简化了布线；

20、本发明提供了一种高效可靠的解决方案，避免了布线时密闭空间内有害气体的外泄或对工业设备的破坏；

21、本发明利用无线电进行通信，同时具备能量管理功能，确保传感器和其他设备能够在无外部电源供应的情况下持续运行。

22、本发明不仅提高了系统的灵活性和可靠性，还为智能化和自动化监测提供了坚实的基础。

技术特征：

1.一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统，其特征在于：包括发射系统和节点系统，发射系统与节点系统建立连接；

2.根据权利要求1所述的一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统，其特征在于：单刀双掷开关(9)具有接点ⅰ、接点ⅱ和公共端ⅲ，所述接点ⅰ与整流器(10)连接，接点ⅱ与通信模块(14)连接，第三射频天线(8)与公共端ⅲ连接。

3.一种权利要求1-2任一项所述的密闭环境下气体传感器的能信同传系统的工作流程，其特征在于：包括发射系统的工作流程和节点系统的工作流程。

4.根据权利要求3所述的一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统的工作流程，其特征在于：发射系统的工作流程包括以下步骤：

5.根据权利要求3或4所述的一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统的工作流程，其特征在于：节点系统的工作流程包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种密闭环境下气体传感器的能信同传系统及其工作流程，属于无线传感和通信技术领域。解决密闭空间内气体含量监测及数据传输的问题。包括发射系统和节点系统，发射系统与节点系统连接；发射系统包括顺次连接的第二射频天线、解调器、第一微处理器、微波源、功率放大器、第一射频天线和上位机，第一微处理器与上位机连接，第一射频天线与节点系统连接；节点系统包括顺次连接的整流器、能量管理系统、储能元件、第二微处理器、通信模块，气体传感器与第二微处理器连接，第三射频天线通过单刀双掷开关与整流器或通信模块连接，第三射频天线与发射系统连接。实现通信与供能，确保节点系统传感器和其他设备在无外部电源供应情况下持续运行。技术研发人员：李明雪,胡艺凡,王天聪,刘小强,张宇峰受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18