[實用新型]用于野外大氣環境和水文信息的無線傳感器網絡監測系統

無效

• 申請號: 201020125443.0
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN201622685U
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 葉敦范;金星
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04W84/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本實用新型涉及用于大氣溫度、濕度、大氣壓、風向、風速、降雨量以及水深監測的無線傳感器網絡技術領域。

背景技術

現有的野外環境監測現狀薄弱，其手段主要有三種：一種是靠人工到達現場進行監測，即依靠人員的經驗進行人工觀測或者采用監測儀器進行現場測量，這種方法浪費了大量的資源，不適于于對實時性要求高或要求長期監測的場合；第二種是采用GSM、GPRS等無線方法，GSM、GPRS無線方式雖然具有無線遠距離通信的優點，但無線通訊服務費用比較高，而且在規模果園中不可能布設大量節點，否則維護成本將會很高；第三種則是利用有線方法監測，此種方法的最大缺點是在野外布線將非常麻煩，有時是不可能的。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種低成本的用于野外大氣環境和水文信息的無線傳感器網絡監測系統。

本實用新型為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種用于野外大氣環境和水文信息的無線傳感器網絡監測系統，其特征在于：它包括：

傳感器節點，采集環境數據形成模擬信號，并將模擬信號轉換成數字信號；

sink節點，與傳感器節點無線聯接，完成數字信號的多跳中繼傳輸；

網關，與sink節點聯接，用于解析和存儲得到的數字信號以及負責與外界的通信；

PC監控終端，與網關通過互聯網聯接，完成環境數據的綜合處理及對傳感器節點的控制。

按上述方案，所述的傳感器節點由數據采集模塊和第一射頻模塊組成，第一射頻模塊包括第一天線；第一射頻模塊將數據采集模塊采集的環境數據轉換為數字信號，并通過天線與sink節點通信。

按上述方案，所述的sink節點由第二射頻模塊和USB接口板組成；第二射頻模塊包括第二天線，且與所述的第一射頻模塊的結構相同；第二射頻模塊通過第二天線與第一射頻模塊通信；USB接口板與所述的網關相聯接。

按上述方案，所述的數據采集模塊由傳感器和51外部接插件組成，51外部接插件與所述的第一射頻模塊相聯接；所述的傳感器包括測風傳感器、溫濕度傳感器、氣壓傳感器、降雨量傳感器和水深傳感器。

按上述方案，所述的第一射頻模塊還包括微處理器和與之相聯接的射頻芯片、外部存儲器、身份識別ID芯片；其中射頻芯片與所述的第一天線相聯接；微處理器與所述的數據采集模塊相聯接。

本實用新型的工作原理為：傳感器通過一個51腳的接插件連接在一起，組成一個傳感器節點；分布在監測現場的眾多傳感器節點形成自組網，傳感器節點之間通過無線多跳的形式將監控到溫度、濕度、大氣壓、風向、風速、降雨量、水位等信息最終傳送到sink節點；sink節點通過虛擬USB串口的方式將數據傳送給網關，網關接收數據并對數據進行解析，存儲到嵌入式數據庫中，最后通過TCP/IP方式將數據傳送給PC監控終端，并接收用戶的命令傳遞給各傳感器節點；PC監控終端對監測數據進行可視化管理，通過睡眠、喚醒、改變采樣頻率等命令對網絡的各傳感器節點進行控制。

本實用新型的有益效果為：1、相比傳統的GSM和GPRS無線傳輸方式，可免除通訊服務費，布點規模不受限制；2、相比于有線傳輸方式，可免布線，依靠電池供電，便于更換；3、采用低功耗單片機涉及無線傳感器節點，可最大限度地延長網絡生存時間；4、性價比相比于市場上無線傳輸設備具有較大優勢。

附圖說明

圖1為本實用新型無線傳感器網絡體系結構圖

圖2為本實用新型無線傳感器節點的原理圖

圖3為本實用新型PC監控終端軟件使用的類結構圖

具體實施方式

如圖1所示為本實用新型的無線傳感器網絡體系結構圖，大量無線傳感器節點將采集到的數據通過無線多跳的形式發送給sink節點；sink節點通過USB與網關連接通過網關將數據最終傳送到監控終端。

圖2為本實用新型無線傳感器節點的原理圖，傳感器節點由數據采集模塊和第一射頻模塊組成，采集環境數據形成模擬信號，并將模擬信號轉換成數字信號。數據采集模塊由傳感器和51外部接插件組成，所述的傳感器包括測風傳感器、溫濕度傳感器、氣壓傳感器、降雨量傳感器和水深傳感器。第一射頻模塊包括第一天線、微處理器和與之相聯接的射頻芯片、外部存儲器、身份識別ID芯片；其中射頻芯片與第一天線相聯接；微處理器與51外部接插件相聯接。