[發明專利]一種用于水下信息采集的無線傳感器網絡裝置和實現方法

無效

• 申請號: 200810059972.2
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN101324987A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 吳波;李中一;姜華;劉海濤;趙康;張帆;李保海;周璐巍;鮑星合
• 申請（專利權）人: 中科院嘉興中心微系統所分中心
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G01F23/00;G01K7/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 沈志良

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡應用領域，具體是利用液位傳送器、傾角傳感器、溫度傳感器進行水下信息采集的無線傳感器網絡裝置和實現方法。

技術背景

我國是一個洪澇災害比較頻繁的國家，為避免和減小洪澇帶來的經濟損失，眾多的江河湖泊需要及時準確的檢測水位等水文信息。隨著經濟的發展，水下養殖、水下打撈、水下探測、水下搶修、水下旅游等水下活動越來越頻繁，由于水下情況的未知性使得這些水下活動具有一定的危險性。這些使得安全可靠的采集水下信息成為亟待解決的問題。傳統的水下信息采集方法主要有以下幾種方式：其一是手持竹竿人工取樣方式，此種方式精度差、操作難度大、勞動強度高，尤其在汛期時危險性高；其二是潛水取樣，此種方式在近海作業時采用較為頻繁，除存在上述的缺點外，其采集成本高、采樣次數少、采集數據不及時、受氣候影響大。因此，發明一種安全、及時、可靠、方便的水下信息采集裝置成為發展未來水下活動首要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于水下信息采集的無線傳感器網絡裝置和實現方法。

本發明要解決的傳統水下信息采集方法存在的精度差、操作難度大、勞動強度高、采集成本高、采樣次數少、采集數據不及時、受氣候影響大的問題。

為實現以上目的，本發明所述的一種用于水下信息采集的無線傳感器網絡裝置由液位傳送器、傾角傳感器、溫度傳感器、控制單元、數據交換單元和射頻單元組成；液位傳送器、傾角傳感器、溫度傳感器分別與控制單元互相連接，控制單元與數據交換單元互相連接，數據交換單元與射頻單元互相連接。

液位傳送器用來檢測裝置所處位置的水壓信息并輸出模擬信號；

傾角傳感器用來檢測裝置所處位置的地形信息并輸出數字信號；

溫度傳感器用來檢測裝置所處位置的溫度信息并輸出模擬信號；

控制單元通過控制單元的輸入輸出管腳口對液位傳送器、傾角傳感器、溫度傳感器的開關進行控制，保證裝置的低功耗特性及運行的靈活性；

控制單元利用自帶的AD采集液位傳送器及溫度傳感器的模擬輸出信號；

控制單元利用串行外設接口與傾角傳感器進行數據交換，傾角傳感器的輸出信號與AD采集的液位傳送器信號、溫度傳感器信號在控制單元內進行轉換算法及協議處理；

控制單元還協調整個裝置的有效運行，控制系統功耗，延長裝置工作時間；

數據交換單元將控制單元與射頻單元連接，以便兩者進行數據交換；

射頻單元與基站建立無線通信聯系，進行數據交換；

本發明裝置電源由電池提供。

本發明所述的一種用于水下信息采集的無線傳感器網絡裝置的實現方法包括：傳感器輸出信號的采集方法，采集數據的轉換處理方法，傳感器的控制方法，低功耗控制方法，裝置與基站的組網方法，上報數據方法，射頻喚醒方法及無線傳輸通信方法。

傳感器輸出信號的采集方法是控制單元利用自帶的AD采集液位傳送器及溫度傳感器的模擬輸出信號，利用自帶的串行外設接口與傾角傳感器進行數據交換。

采集數據的轉換處理方法是控制單元根據固化在其存儲單元里的程序對從液位傳送器、傾角傳感器、溫度傳感器采集來的信號進行轉換，以準確反映出裝置所在位置的水位、水下地形、水溫。

傳感器的控制方法是利用控制單元利用輸入輸出管腳控制液位傳送器、傾角傳感器、溫度傳感器的開關，根據具體要求進行水下信息采集。

低功耗控制方法是指控制單元周期地進入低功耗狀態并間歇式地切斷液位傳送器、傾角傳感器、溫度傳感器的電源，同時可控制射頻單元進入休眠低功耗狀態，從而把功耗降到最低；裝置絕大部分時間處于休眠狀態，只有需要進行采集時才處于正常工作狀態。

裝置與基站的組網方法是指裝置與基站的網絡拓撲采用自組織的無線傳感器網絡。

本發明上報數據方法為實時上報和定時上報，定時時間由基站設置。

射頻喚醒方法指通過射頻模塊的射頻喚醒功能使裝置在正常工作狀態和休眠狀態間進行轉換。

無線傳輸通信方法指檢測裝置和基站之間采用無線通信的方式進行數據傳輸，維護簡單方便。

本發明具有成本低、布設維護方便、使用安全、及時準確等優點。有效的解決了傳統人工作業所存在的問題。本發明的該裝置在水下活動作業中具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明的裝置框圖。

圖2為本發明裝置的工作流程圖。

圖3為本發明的網絡拓樸圖。

圖4為本發明裝置的端機程序流程圖。

圖5為本發明裝置的基站程序流程圖。

具體實施方式