專利名稱：一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，及該 設(shè)備在無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互和分析以及無線辦公和安全預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
電子設(shè)備走向智能化、無線化的發(fā)展趨勢已是不爭的事實(shí)。無線傳感網(wǎng)絡(luò) 更代表了未來安全監(jiān)測的方向，在軍事、民用等多方面具有廣發(fā)應(yīng)用前景，是 關(guān)系到公共安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會穩(wěn)定的重大科技，是國家重點(diǎn)發(fā)展的科技項(xiàng) 目。隨著各種無線傳感網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷投入，數(shù)據(jù)量日趨龐大，無線傳感網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)收發(fā)和分析能力亟待提高，尤其數(shù)據(jù)接收和處理已經(jīng)成為制約無線傳感網(wǎng) 絡(luò)發(fā)展的重要因素。實(shí)際工作要求越來越及時捕捉監(jiān)測數(shù)據(jù)分析并對危險源進(jìn)
行及時預(yù)警。因此，迫切需要一種設(shè)備能夠便于無線接收數(shù)據(jù)并且24小時隨時 提供實(shí)時分析預(yù)警。
另一方面，隨著科技的進(jìn)步，無線硬件平臺方案和制造工藝日趨完善，同 時成本也不斷下降，因此利用現(xiàn)有的硬件設(shè)備，結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)程序語 言，開發(fā)一套能夠?qū)崿F(xiàn)無線安全預(yù)警的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，為人們提供24 小時的不間斷安全預(yù)警，是人們期待解決的重要課題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有預(yù)警信息難以隨時分析獲取的問題，提供一種高 集成度、高穩(wěn)定性與具備無線通信和無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸分析功能于一體的 無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下
一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，由無線分析儀設(shè)備和分析系統(tǒng)軟件組成，所述 分析儀采用基于無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)交互方式工作。
上述技術(shù)方案中，所述手持分析儀采用INTEL平臺設(shè)計(jì)開發(fā)，采用INTEL 雙核處理器，采用802.11b/g無線和移動3G芯片構(gòu)成雙無線全天候無線模塊。
所述分析系統(tǒng)由無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析程序和三維演化程序組成，可以通 過分析儀依靠無線網(wǎng)絡(luò)或者3G (WCDMA,TD-SCDMA等)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。由 于移動通信網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋率高，因此可以互為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)隨時隨地接收，實(shí)時 獲取預(yù)警情報(bào)。
所述預(yù)警系統(tǒng)采用JAVA語言開發(fā)，因此可以很好運(yùn)行在Windows和Linux系統(tǒng)。
上述技術(shù)方案中，所述工作過程如下-
無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀是一個工作在雙工狀態(tài)下的收發(fā)機(jī)。包括無線接收機(jī) (Receiver)、發(fā)射機(jī)(Transmitter)、中央控制模塊(CPU)及人機(jī)界面部分(Interface) 和電源(Power Supply)。
從印刷電路板的結(jié)構(gòu)分為無線系統(tǒng)、主板控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)，3個部 分。在分析儀中，這3個部分相互配合，在邏輯控制系統(tǒng)統(tǒng)一指揮下，完成數(shù) 據(jù)通信的各項(xiàng)功能。
所述分析儀各電路系統(tǒng)原理如下
無線部分
無線模塊采用802.11b/g和移動無線通信3G網(wǎng)絡(luò)組成的雙無線模塊，總體 上都可以看作由無線接收和無線發(fā)射兩部分組成。
先介紹移動無線通信3G模塊工作原理:射頻接收電路完成接收無線傳感網(wǎng) 絡(luò)信號的濾波、信號放大、解調(diào)等功能；射頻發(fā)射電路主要完成無線信號的調(diào)
制、變頻、功率放大等功能。
其中包含從天線到接收機(jī)的解調(diào)輸出，與發(fā)射的I/Q調(diào)制到功率放大器輸 出的電路；邏輯音頻包含從接收解調(diào)到，接收音頻輸出、發(fā)射話音拾取(送話器 電路)到發(fā)射I/Q調(diào)制器及邏輯電路部分的中央處理單元、數(shù)字語音處理及各種
存儲器電路等。具體過程如下示意 發(fā)射端
數(shù)字信號一〉DAC (數(shù)模轉(zhuǎn)換) 一〉混頻器(與振蕩器混合) 一〉發(fā)射功放一〉發(fā)射 接收端
數(shù)字信號<--ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換)〈一濾波器〈一接收功放〈一接收
WIFI (802.11b/g)無線模塊屬于2.4G無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了 54M/秒的傳輸速
度。比移動3G網(wǎng)絡(luò)帶寬充裕，但是國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相對較少，沒有3G網(wǎng)絡(luò)的廣
泛。原理上大體與3G模塊類似。 主板控制部分
它主要由核心控制模塊CPU、 EEPR0M、 FLASH EPR0M、 SRAM以及硬 盤等部分組成，邏輯系統(tǒng)主要完成分析儀中的各項(xiàng)設(shè)定功能、控制收發(fā)信號的 正確處理功能等，而且在邏輯系統(tǒng)中，硬盤和FLASH EPROM內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù) 必須完全正確,才能發(fā)揮其強(qiáng)大快捷的邏輯控制功能。 主要由下列幾部分組成
① CPU(中央處理器)這是微控制器的核心，本發(fā)明使用Advanced RISC Machines公司的微處理器。
② 存儲器包括兩個部分， 一是硬盤它用來存儲程序；二是RAM，它用來存 儲數(shù)據(jù)。ROM和RAM兩種存儲器是有所不同的。
③ 輸人/輸出(I/0)接口這一接口電路分為兩種 一是并行輸入/輸出接口。
二是串行輸入/輸出接口。這兩種接口電路結(jié)構(gòu)不同，對信息的傳輸方式也不同。 ④定時器/計(jì)數(shù)器:微控制器的許多應(yīng)用中，往往需要進(jìn)行精確的定時并產(chǎn)生
方波信號，這要由定時器/計(jì)數(shù)器電路來完成。
中央處理器的上述五個基本部件電路之間通過地址總線(AB)、數(shù)據(jù)總線
(DB)和控制總線(CB)連接在一起，再通過輸出/輸人接口與中央處理器的外部 電路聯(lián)系起。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀利用覆蓋全國的移動通信3G網(wǎng)絡(luò)和高速、高帶寬 的WIFI組成無縫切換的無線工作組，成熟的工業(yè)級電腦硬件，將實(shí)時數(shù)據(jù)接 收和分析系統(tǒng)內(nèi)置分析儀，實(shí)現(xiàn)了24小時不間斷工作，使得危險預(yù)警工作不會 因?yàn)楣ぷ鳁l件限制而延誤。
2、 分析儀端分析軟件與遠(yuǎn)程辦公系統(tǒng)軟件組成Client/Server系統(tǒng)，啟動分 析儀端分析軟件之后會自動進(jìn)入無線網(wǎng)絡(luò)，尋找遠(yuǎn)程辦公系統(tǒng)服務(wù)器地址，保 并進(jìn)行連接，系統(tǒng)采用Message-Digest Algorithm 5 (信息-摘要算法5)，能夠保 證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br> 3、 采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)特有的路由技術(shù)，快速實(shí)現(xiàn)定位和導(dǎo)航，便于迅速 確定使用者和危險源的地理位置。
4、 支持?jǐn)?shù)據(jù)和視頻文件實(shí)時收發(fā)，可以有效獲取直觀情報(bào)，使分析儀完 全成為一臺工業(yè)級服務(wù)器。
5、 采用常用的220V供電，可需要使用大容量蓄電池，保證分析儀的長期 正常工作。
圖l是本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意框圖； 圖2是本發(fā)明的主板電路原理圖； 圖3是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
示意框圖。 圖4是本發(fā)明的應(yīng)用流程圖。
具體實(shí)施例方式
如

圖1所示，本發(fā)明的便攜式手持無線安全預(yù)警分析儀主要包括無線接收 模塊(Receiver Unit)、發(fā)射模塊(Transmitter Unit)、控制模塊(Controller Uint) 及人機(jī)界面部分(Interface)和電源(Power Supply)。分析儀工作時，無線接收和 發(fā)射是在一定的范圍內(nèi)，可自動切換和尋找無線網(wǎng)絡(luò)信號，以一定的波特率和 調(diào)制方式完成數(shù)據(jù)和聲音的傳輸。
本發(fā)明的無線接收模塊和發(fā)射模塊以及控制模塊都集成在主板上。
本發(fā)明的主板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示，本主板采用Intel芯片組，所以采用 奔騰系列CPU,采用82875P芯片組，本身集成了 10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡，支持DDR 內(nèi)存，支持AGP8X圖形接口，因此可以穩(wěn)定運(yùn)行Windows和Linux系統(tǒng)，支持 多種接口，方便擴(kuò)展無線模塊。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如圖3所示，可以看出系統(tǒng)總體有兩部分組中，主 要是Platform,由main system和data server以及file server (部署無線辦公系 統(tǒng)服務(wù)器端軟件)構(gòu)建；還有wireless analyser (無線分析儀)作為另一部分。 此外，還可以提供用戶采用PC利用互聯(lián)網(wǎng)登錄Platform的方式。如圖4所示， 為利用wireless analyser進(jìn)行工作的流程。首先啟動分析儀電源，等分析儀開 始工作，進(jìn)入程序選項(xiàng)，選擇無線分析系統(tǒng)程序，自動進(jìn)入無線連接，連接通 信網(wǎng)關(guān)成功后自動進(jìn)行用戶身份驗(yàn)證，無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程采用md5加 密算法，確保數(shù)據(jù)安全。經(jīng)過驗(yàn)證進(jìn)入系統(tǒng)后，開始進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)收發(fā)，同時
由于分析儀支持?jǐn)U展存儲卡，所以接受的數(shù)據(jù)可以選擇保存在硬盤存儲器或存 儲卡上，便于日后查閱和攜帶。存儲的同時也同步進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如果相對指 標(biāo)值而言數(shù)據(jù)異常，，則迅速發(fā)布預(yù)警信息，同時將結(jié)果反饋給遠(yuǎn)程無線辦公服 務(wù)器。
本發(fā)明的運(yùn)行過程如圖4所示，首先啟動無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀；然后操作系 統(tǒng)的應(yīng)用選項(xiàng)；選擇啟動分析系統(tǒng)，系統(tǒng)自動詢問是否鏈接無線網(wǎng)絡(luò)；選擇是 則系統(tǒng)自動無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鏈接；之后進(jìn)入用戶身份驗(yàn)證；驗(yàn)證是系統(tǒng)用戶，則 啟動分析系統(tǒng)主程序，并實(shí)時無線接受無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；自動進(jìn)行數(shù)據(jù)分析； 根據(jù)分析結(jié)果，進(jìn)行預(yù)警工作。
權(quán)利要求
1、一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，其特征在于由具有無線網(wǎng)絡(luò)通信和傳感數(shù)據(jù)解調(diào)分析功能設(shè)備和運(yùn)行在此設(shè)備上分析軟件組成，是一種隨時透過無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析的設(shè)備。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，其特征在于所述硬件設(shè) 備分析儀基于多平臺開發(fā)，可支持Windows/Linux等系統(tǒng)，同時對嵌入式系統(tǒng) 也具有良好的支持。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，其特征在于所述設(shè) 備具有支持GSM/CDMA/WCDMA/WI-FI無線通信和無線數(shù)據(jù)傳輸、支持JAVA 等運(yùn)行環(huán)境，此外根據(jù)現(xiàn)場情況也可以利用千兆網(wǎng)絡(luò)接入等功能。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，其特征在于所述無線傳 感網(wǎng)絡(luò)分析儀主要包括線接收機(jī)(Receiver)、發(fā)射機(jī)(Transmitter)、控制模塊 (Controller)及人機(jī)界面部分(Interface)和電源(Power Supply)組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，其特征在于所述采用Intel 中央處理器，分析系統(tǒng)采用JAVAZ.net程序語言開發(fā)。
6、 一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀在FBG光纖監(jiān)測和光電轉(zhuǎn)換以及無線傳感網(wǎng) 絡(luò)收發(fā)的應(yīng)用，其特征在于所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀采用軟硬件結(jié)合與無線傳 感網(wǎng)絡(luò)和無線辦公方式組成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng) 用，其特征在于所述工作過程如下無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀通過無線模塊進(jìn)行通信，同時與遠(yuǎn)程無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行無線數(shù)據(jù)傳輸，由JAVA開發(fā)的分析系統(tǒng)通過控制中心管理系統(tǒng)建立無線鏈 接，服務(wù)器收到請求后進(jìn)行響應(yīng)并進(jìn)行用戶驗(yàn)證識別，通過驗(yàn)證進(jìn)入系統(tǒng)工作狀態(tài)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀可以直接透過無線模塊實(shí)時獲取最新安全無線傳感 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析，以數(shù)據(jù)、聲音或者視頻等 方式反饋給使用者，并根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)提供危險源和使用者當(dāng)前位 置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀在無線辦公平臺的應(yīng)用， 其特征在于所述操作過程還包括遠(yuǎn)程服務(wù)器應(yīng)答相應(yīng)機(jī)制，并實(shí)時提供監(jiān)測數(shù) 據(jù)，接收預(yù)警報(bào)告等步驟。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀在無線辦公平臺的應(yīng) 用，其特征在于所述運(yùn)行工作過程如下通過分析儀進(jìn)行無線通信和數(shù)據(jù)傳輸模塊自動完成工作，首先連接電源， 啟動分析儀開關(guān)，待分析儀啟動選擇"分析系統(tǒng)"，啟動程序，出現(xiàn)提示"啟動 無線連接"，稍后網(wǎng)絡(luò)連接成功，出現(xiàn)系統(tǒng)驗(yàn)證窗口，填寫驗(yàn)證信息點(diǎn)擊提交， 經(jīng)系統(tǒng)安全驗(yàn)證之后進(jìn)入無線分析系統(tǒng)。借助無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn) 快速危險源定位的同時，也可以由分析系統(tǒng)所開發(fā)的WEBGIS平臺確定危險源 位置，透過無線網(wǎng)絡(luò)，可以直接與遠(yuǎn)程的無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，實(shí)時獲取傳 感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，并交由分析系統(tǒng)算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，加以推演，生成以 曲線圖、表報(bào)、文本等形成報(bào)告，可以透過網(wǎng)絡(luò)借助現(xiàn)場安置的攝像頭在手持 分析儀上進(jìn)行視頻觀看。當(dāng)出現(xiàn)危險情況時，以聲音形式發(fā)布報(bào)警信號，提醒 用戶注意危險源。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀在無線辦公平臺的應(yīng)用， 其特征在于所述工作過程中辦公網(wǎng)絡(luò)和管理系統(tǒng)的交互，是作為整個系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)中心。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀及其在無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用，其特征在于由具有無線通信功能的設(shè)備和運(yùn)行在此設(shè)備上分析軟件組成，具有支持無線數(shù)據(jù)傳輸、基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)的快速定位、支持多種操作系統(tǒng)平臺、支持JAVA開發(fā)環(huán)境并具有支持多接口擴(kuò)展等功能。本發(fā)明為高集成度、低成本、高可靠性、能夠24小時隨時提供分析的無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
文檔編號H04L29/08GK101388820SQ20081021861
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者周翠英, 孫志強(qiáng) 申請人:中山大學(xué)