[實用新型]一種適用近海環境監測系統的無線傳感器網絡節點

有效

• 申請號: 201420129436.6
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN203894930U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 袁紅春;汪辰;黃冬梅;梅海彬;譚明星;勇飛;叢斯琳;潘金晶;侍倩倩
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及嵌入式技術的無線傳感器網絡節點設計領域，特別是一種適用于近海環境監測系統的無線傳感器網絡節點。?

背景技術：

海洋環境監測，特別是實時的近海環境監測，對合理利用海洋、保護海洋資源、海洋災害預警等研究有著極其重要的意義。無線傳感網絡利用傳感器、無線通信和信息處理等技術，能通過大量節點來實時獲取被監測區域的關鍵要素。利用無線傳感網絡進行海洋環境監測，更易實現監測數據的實時性、長期性、可靠性、網絡化與智能化等功能需求。然而，目前用于海洋環境監測的無線傳感網絡節點，例如國外的Micaz、TelosB節點或在CC2530芯片自行設計的節點和國內的基于ARM9設計的節點存在價格貴、開發成本高、可擴展性差、接口偏少等不足。?

發明內容：

[1]本實用新型針對現有技術的不足，提供了一種適用于近海環境監測系統的無線傳感器網絡節點的設計，該傳感器節點可以實時地采集，存儲和轉發近海環境數據，很好地滿足近海環境監測系統實時監測的需要。?

[2]本實用新型的實現方式是：處理器模塊、無線傳輸模塊、數據采集模塊和存儲模塊和一些外圍電路組成。整個節點控制電路基于Arduino軟硬件電子平臺，處理器模塊采用Atmega2560主芯片，無線傳輸模塊采用Xbee模塊，存儲模塊采用SD模塊，數據采集模塊包括節點地理位置信息的采集，主要通過GPS模塊采集。另外節點預留兩個RS232串口，在數據采集終端節點可搭載多參數水質儀和氣象儀等，完成近海環境數據的采集，無線傳感器網絡的匯聚節點可用一個RS232串口搭載GPRS模塊，將無線傳感器網絡中各終端節點采集到的數據融合后傳輸到遠程數據庫服務器上。?

[3]本實用新型具有結構簡單、低功耗、開發方便、接口豐富、可擴展性強、運行穩定、組網簡單、可靠性強、穩定性高的特點。?

附圖說明：

圖1是本實用新型的無線傳感器網絡結構示意圖;?

具體的實施方法：?

[1]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。?

[2]參照圖1，本實用新型包括，處理器模塊、無線傳輸模塊、SD模塊、GPS模塊、數據采集模塊、電源模塊。電源模塊為節點和外圍的數據采集模塊供電。處理器模塊采用ATmega2560芯片，它是一種高性能、低功耗的AVR8位微處理器，先進的RISC結構，它有135條指令，大多數可以在一個時鐘周期內完成。?它具有86個可編程I/O口線，四個可編程的串行USART等眾多硬件資源，可搭載GPS模塊、Xbee模塊、水質儀模塊和GPRS模塊，可滿足近海環境監測系統的無線傳感器網絡中終端節點對海洋環境數據采集，終端節點和匯聚節點無線通信和組網，監測節點位置信息的獲取和無線傳感器網和遠程監控中心通信的需求。?

[3]每個傳感器節點都帶有兩個RS232串口，一方面每個節點在電路調試比較方便，另一方面，每個節點可以通過RS232串口和多參數水質儀或氣象儀相連來獲取海洋環境水文參數和氣象參數，完成數據的實時采集。在無線傳感器網絡的匯聚節點RS232串口可以連接GPRS模塊，將傳感器網絡中每個節點采集的數據打包發送到遠程數據庫服務器終端。?

[4]本實用新型的無線傳輸模塊采用Maxstream公司的Xbee-pro2開發套件，它是在ZigBee技術的基礎上產生的。Xbee-pro2抗干擾能力強、安全性高、低功耗等特點，完全可以滿足近海環境實時監測系統的需求。?

[5]SD卡模塊因其耐用、可靠、安全、容量大、體積小、便攜和兼容性好等優點而非常適合用于近海環境監測無線傳感器網絡節點數據的存取。本實用新型加入SD卡存儲模塊的另一重要的原因是當Xbee模塊數據發送失敗時，處理器可以將SD卡中的數據讀出，再通過Xbee模塊發送出去，從而很好的保證了無線傳感器網絡數據傳輸的可靠性。?

[6]本實用新型的GPS模塊采用韓國GSTAR，它是一個高效能、低耗電的智能型衛星接收模塊，它采用美國瑟孚SIRF公司所設計的最新單芯片GSC4f衛星定位接收芯片，是一個完整的衛星定位接收器具備全方位功能。GPS模塊上電之后會不斷的向串口發送NMEA協議數據，運行在主控板的程序會從這些數據當中截取出經緯度和精確時間數據，觀察者就可以通過命令準確的獲取無線傳感器網絡中監測節點地理位置信息，這樣有助于實時的了解監測區域的環境變化信息，對海洋環境災害的預報和預警提供了有效途徑。解析出的當前時間信息為數據采集系統提供當前的時間，以便無線傳感器節點之間的時間同步。?