專利名稱：一種通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線傳感網(wǎng)絡(luò)作為新興的測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種能夠自主實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、融合和傳輸?shù)闹悄芫W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。近年來，無線傳感網(wǎng)絡(luò)引起了廣泛的關(guān)注，在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、空間探索和商務(wù)應(yīng)用等方面得到越來越多的應(yīng)用。微環(huán)境指小范圍內(nèi)的環(huán)境狀況，包括環(huán)境的氣溫、濕度、氣壓和光照等因素。微環(huán)境影響著農(nóng)作物的生長，機(jī)器的使用狀況等，在人們的生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中起著重要的作用。因此，對微環(huán)境狀況的實時監(jiān)測有著重要的科學(xué)價值和經(jīng)濟(jì)意義?，F(xiàn)有微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)不能實時控制傳感器的工作狀態(tài)，并且無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點也不能按需使用能量(EoD)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能實時控制傳感器的工作狀態(tài)，并且無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠按需使用能量。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制平臺和至少1個無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其特征在于，所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、多通道單刀單擲模擬開關(guān)、DC-DC變換器和微環(huán)境傳感器模塊；所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通用傳感器供電端與所述的DC-DC 變換器相連，數(shù)字輸入輸出端與所述的多通道單刀單擲模擬開關(guān)的控制端相連，數(shù)字接口供電端與所述的多通道單刀單擲模擬開關(guān)的電源端相連，模擬輸入端與所述的微環(huán)境傳感器模塊的輸出端相連；所述的DC-DC變換器的輸出端通過所述的多通道單刀單擲模擬開關(guān)與所述的微環(huán)境傳感器模塊的電源端相連；所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)與所述的遠(yuǎn)程控制平臺相連。所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點內(nèi)設(shè)有與通用供電端和數(shù)字接口供電端相連的電源。所述的微環(huán)境傳感器模塊由至少1個微環(huán)境監(jiān)測傳感器組成。所述的微環(huán)境監(jiān)測傳感器為氣溫傳感器，濕度傳感器，氣壓傳感器和光照傳感器中的一種。所述的遠(yuǎn)程控制平臺包括依次相連的無線信號接收器、存儲器、中央處理器和顯不器。所述的遠(yuǎn)程控制平臺還包括與中央處理器相連的報警器。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果[0013]1.本實用新型是一種通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制微環(huán)境傳感器的工作狀態(tài)?？筛鶕?jù)實際需要，開通或關(guān)斷相應(yīng)的微環(huán)境傳感器，節(jié)省節(jié)點的能量，有效延長整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)的工作壽命。2.本實用新型用于微環(huán)境監(jiān)測，包括環(huán)境的氣溫、濕度、氣壓和光照等因素，也可以根據(jù)實際需要添加或置換傳感器，監(jiān)測需要的環(huán)境參數(shù)。3.本實用新型的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程控制方式，操作員在遠(yuǎn)程控制平臺中設(shè)置微環(huán)境傳感器的控制系統(tǒng)，控制各個微環(huán)境傳感器的工作狀態(tài)，極大的方便操作員的操作，提高微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的靈活性。4.本實用新型的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采用節(jié)點的數(shù)字輸入輸出(DIO)通過單刀單擲 (SPST)開關(guān)控制由節(jié)點的通用傳感器供電端經(jīng)DC-DC變換器輸出的微環(huán)境傳感器的供電的通斷，無需外加電源，控制電路簡單，便于實施。5.本實用新型的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，有效減少節(jié)點無謂的能源損耗，實現(xiàn)系統(tǒng)的按需能耗(EoD)。

圖1是本實用新型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；圖2是本實用新型的節(jié)點配置圖；圖3是本實用新型的單通道原理圖；圖4是本實用新型的遠(yuǎn)程控制平臺示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本實用新型。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例本實用新型涉及一種通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制平臺和η個無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其中，η > 1。如圖1所示，所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，微環(huán)境傳感器模塊，DC-DC變換器，4通道單刀單擲開關(guān)。通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通用傳感器供電端為DC-DC變換器提供12V的輸入電壓，通過DC-DC變換器輸出微環(huán)境傳感器需要的工作電壓，并輸出到4通道單刀單擲開關(guān)輸入端。節(jié)點的數(shù)字輸入輸出端依次與4通道單刀單擲開關(guān)的控制端連接，控制相應(yīng)開關(guān)的開啟與關(guān)斷。4通道單刀單擲開關(guān)的輸出端依次與微環(huán)境傳感器模塊的電源端連接，微環(huán)境傳感器模塊感知信息， 并從節(jié)點的模擬輸入端將信號輸入到通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點再通過通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)與所述的遠(yuǎn)程控制平臺相連，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，如采用ZigBee 方式傳輸信息，其工作頻段為2. 4GHz，該頻段為工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM)免授權(quán)頻段。由于無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通用傳感器供電端輸出功率有限，因此本實用新型采用小功率，低損耗的 DC-DC變換器。所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括4個模擬輸入通道，4個數(shù)字輸入輸出通道，以及通用傳感器供電端，數(shù)字接口供電端。其中，通用傳感器供電端輸出12V直流電壓，數(shù)字接口供電端輸出5V直流電壓。同時，通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包含一個電源模塊，為通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供應(yīng)能量。如圖2所示，所述的微環(huán)境傳感器模塊由4個微環(huán)境監(jiān)測傳感器構(gòu)成。微環(huán)境監(jiān)測傳感器檢測微環(huán)境信息，包括微環(huán)境的氣溫、濕度、氣壓和光照等。其中，微環(huán)境監(jiān)測傳感器為氣溫傳感器，濕度傳感器，氣壓傳感器和光照傳感器中的一種，也可根據(jù)實際需要添加或置換傳感器，獲取需要的環(huán)境參數(shù)。各環(huán)境傳感器的電源端與相應(yīng)通道的單刀單擲模擬開關(guān)的輸出端連接，為環(huán)境傳感器提供工作電壓。環(huán)境傳感器的感知信息從節(jié)點的模擬輸入端以無線方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制平臺，便于操作員對微環(huán)境信息的監(jiān)測和控制。在微環(huán)境傳感模塊中設(shè)有短路保護(hù)電路，該短路保護(hù)電路防止因電路短路而產(chǎn)生的短路電流對節(jié)點產(chǎn)生損害，起保護(hù)作用。如圖3所示，所述的4通道單刀單擲開關(guān)的相應(yīng)輸入端依次與DC-DC變換器的輸出端連接，相應(yīng)的輸出端與各環(huán)境傳感器的電源端連接，控制端與通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)字輸入輸出端連接。通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)字輸入輸出端輸出數(shù)字控制信號，開啟與關(guān)斷相應(yīng)通道開關(guān)。當(dāng)某通道單刀單擲開關(guān)開啟時，相應(yīng)的環(huán)境傳感器正常工作，并將感知信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制平臺；當(dāng)某通道單刀單擲開關(guān)關(guān)斷時，相應(yīng)的環(huán)境傳感器無能量供給，中斷工作。通過對單刀單擲開關(guān)的控制，可以遠(yuǎn)程實時開啟和關(guān)斷相應(yīng)的環(huán)境傳感器，減少節(jié)點的能量損耗，實現(xiàn)按需能耗，而且能以無線方式遠(yuǎn)程配置，方便靈活。如圖4所示，所述的遠(yuǎn)程控制平臺包括依次相連的無線信號接收器、存儲器、中央處理器和顯示器，所述的中央處理器還與報警器相連。所述的遠(yuǎn)程控制平臺的存儲器存儲所有節(jié)點的傳感器信息，以及節(jié)點的能量和信號強(qiáng)度等信息，并以波形圖和柱形圖的形式在顯示器上實時顯示，方便操作員的觀察和分析。同時，遠(yuǎn)程控制平臺實現(xiàn)對環(huán)境傳感器的遠(yuǎn)程控制，在遠(yuǎn)程控制平臺上對各個節(jié)點的所有環(huán)境傳感器設(shè)置控制按鈕，當(dāng)按鈕開啟時， 節(jié)點的數(shù)字輸入輸出端輸出數(shù)字開啟信號，給相應(yīng)通道單刀單擲開關(guān)施加導(dǎo)通電壓，開啟對應(yīng)的通道和相應(yīng)的環(huán)境傳感器工作。當(dāng)按鈕關(guān)斷時，節(jié)點的數(shù)字輸入輸出端輸出關(guān)斷信號，相應(yīng)的開關(guān)通道關(guān)斷，對應(yīng)的環(huán)境傳感器暫停工作。并且遠(yuǎn)程控制平臺上設(shè)有報警器， 當(dāng)被監(jiān)測信號超出中央處理器內(nèi)的設(shè)定值時，報警器發(fā)出警報。本實用新型的通用無線傳感平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)工作原理如下系統(tǒng)開啟后，開始組網(wǎng)和信息初始化過程。當(dāng)一切正常完成后，微環(huán)境傳感器模塊監(jiān)測微環(huán)境信息，將監(jiān)測信號傳送到通用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點直接或者經(jīng)路由以無線方式把信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制平臺，操作員通過操作界面得到微環(huán)境信息。當(dāng)不需要對外界某一環(huán)境參量檢測時，通過對遠(yuǎn)程控制平臺中相應(yīng)環(huán)境傳感器按鈕的操作，給通用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)送一個關(guān)斷信號，通用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接收到這個信號，從數(shù)字輸入輸出端輸出控制信號到相應(yīng)通道的單刀單擲開關(guān)的控制端，關(guān)斷相應(yīng)通道的單刀單擲開關(guān)，對應(yīng)的微環(huán)境監(jiān)測傳感器停止工作。當(dāng)需要重新開啟被關(guān)斷的微環(huán)境監(jiān)測傳感器時，開啟遠(yuǎn)程控制平臺中相應(yīng)的控制按鈕，通用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接收到開啟信號，數(shù)字輸入輸出端輸出開啟信號給單刀單擲開關(guān)，開啟相應(yīng)通道的開關(guān)，對應(yīng)的微環(huán)境監(jiān)測傳感器開始工作。
權(quán)利要求1.一種通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制平臺和至少1個無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其特征在于，所述的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、多通道單刀單擲模擬開關(guān)、DC-DC變換器和微環(huán)境傳感器模塊；所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通用傳感器供電端與所述的DC-DC變換器相連，數(shù)字輸入輸出端與所述的多通道單刀單擲模擬開關(guān)的控制端相連，數(shù)字接口供電端與所述的多通道單刀單擲模擬開關(guān)的電源端相連，模擬輸入端與所述的微環(huán)境傳感器模塊的輸出端相連；所述的DC-DC變換器的輸出端通過所述的多通道單刀單擲模擬開關(guān)與所述的微環(huán)境傳感器模塊的電源端相連；所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)與所述的遠(yuǎn)程控制平臺相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點內(nèi)設(shè)有與通用供電端和數(shù)字接口供電端相連的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的微環(huán)境傳感器模塊由至少1個微環(huán)境監(jiān)測傳感器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的微環(huán)境監(jiān)測傳感器為氣溫傳感器，濕度傳感器，氣壓傳感器和光照傳感器中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的遠(yuǎn)程控制平臺包括依次相連的無線信號接收器、存儲器、中央處理器和顯示器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的遠(yuǎn)程控制平臺還包括與中央處理器相連的報警器。
專利摘要本實用新型涉及一種通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制平臺和至少1個無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、多通道單刀單擲模擬開關(guān)、DC-DC變換器和微環(huán)境傳感器模塊；通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通用傳感器供電端與DC-DC變換器相連，數(shù)字輸入輸出端與多通道單刀單擲模擬開關(guān)的控制端相連，數(shù)字接口供電端與多通道單刀單擲模擬開關(guān)的電源端相連，模擬輸入端與微環(huán)境傳感器模塊的輸出端相連；DC-DC變換器的輸出端通過多通道單刀單擲模擬開關(guān)與微環(huán)境傳感器模塊的電源端相連；通用無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以無線方式與遠(yuǎn)程控制平臺相連。本實用新型能實時控制傳感器的工作狀態(tài)。
文檔編號H04L29/08GK202135165SQ20112023379
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者倪虎生, 李媛媛, 禹素萍, 許武軍, 陶夢月 申請人:東華大學(xué)