蔡　亮，王晓荣，诸葛云，周　凯，陆志峰

(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京　210009)

1　系统结构

无线传感器网络是一种由许多传感器节点(sensor node)组成的一种自组织无线网络。该系统主要由网关/汇聚节点(sink)、路由节点、传感器节点、CAN总线、监控软件几部分组成。如图1。

图1　系统架构

传感器节点：安装在液压支架上，对其前支柱、后支柱、前身梁3点的压力进行采集。

路由节点：作为通讯的中继，实现sink节点与传感器节点的通信，起到传递数据和命令的作用，同时在网络中可以转发信号，实现组网中的远距离通讯。

Sink节点：作为整个网络的协调器，负责组建网络、分配地址、汇总信息等功能。

由于液压支架在井下是直线型排列，传感器节点也应为带状分布。因此3种节点布局为层次型拓扑结构[1]。

2　无线传感网络节点硬件设计

系统中的网络节点主要有sink节点、路由节点、传感器节点。它们在无线部分配置基本一致，都选用高性能、低功耗的STM32W108芯片为通信器件。但考虑到通讯的覆盖面积和使用方便性，传感器节点需由电池供电并选用低功耗的负载芯片，路由节点和sink节点可由直流电源供电。下面以传感器节点为例，具体说明，如图2所示。

图2　传感器节点结构图

传感器节点由传感器、信号处理单元、按键、电源管理单元、通信单元、显示单元组成。

2．1采集单元

测压传感器选用扩散硅式压力传感器，有别于传统的硅应变片式传感器，其具有测量精度高，稳定性好、使用寿命长等特点，同时固化结构中有极大的内部阻抗，功耗更低。……