專利名稱：基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域，尤其是基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
智能建筑是未來(lái)城市化發(fā)展的標(biāo)志，它的廣泛普及將是未來(lái)大樓建設(shè)的一大發(fā)展方向，雖然我國(guó)在智能樓宇方面的發(fā)展迅速，但是大多在設(shè)計(jì)上都必須為傳感網(wǎng)絡(luò)專門布線，投資成本高，安裝工程浩大。過(guò)去十年，國(guó)外正大力發(fā)展無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensor Network, WSN),而國(guó)內(nèi)關(guān)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究還處于剛剛起步的階段,大部分工作仍是在針對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)仿真和實(shí)驗(yàn)階段。國(guó)內(nèi)對(duì)于大型樓宇的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)研發(fā)主要是在水電管理方面，利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)樓宇進(jìn)行整體監(jiān)控管理的產(chǎn)品研發(fā)比較少，而且都是傳感器與通信模塊或通信節(jié)點(diǎn)一體化的設(shè)計(jì)。這種一體化設(shè)計(jì)不但成本相對(duì)較高，且可復(fù)用性不強(qiáng)，當(dāng)某一功能模塊不用，則整個(gè)一體化傳感器則報(bào)銷，因此制造成本高，不利于應(yīng)用推廣。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是:提供利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)布線工程小、復(fù)用性高、安裝維護(hù)費(fèi)用低和實(shí)時(shí)性高的一種對(duì)樓宇進(jìn)行整體監(jiān)控管理的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)包括有服務(wù)器，所述服務(wù)器連接有至少一個(gè)主控端，所述主控端連接有至少一個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)連接有無(wú)線傳感器模塊，所述服務(wù)器與主控端之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。進(jìn)一步，所述服務(wù)器與主控端之間通過(guò)WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述服務(wù)器與主控端之間的通信方式為異步非阻塞雙向通信方式。進(jìn)一步，所述主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)2.4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間的通信方式為主從式同步雙向通信。進(jìn)一步，該監(jiān)控系統(tǒng)中包括至少兩個(gè)所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)時(shí)，所述至少兩個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)上用于與無(wú)線傳感器模塊連接的硬件接口均為相同標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口。進(jìn)一步，所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)包括有傳感器自動(dòng)識(shí)別模塊。進(jìn)一步，所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)還包括有繼電器控制模塊、報(bào)警觸發(fā)模塊、自動(dòng)調(diào)光模塊和掉電保持模塊。進(jìn)一步，所述無(wú)線傳感器模塊的類型包括有數(shù)字溫濕度傳感器模塊、超聲波測(cè)距模塊、人體感應(yīng)模塊、煙霧傳感模塊和光敏電阻調(diào)光模塊。本實(shí)用新型的有益效果是:在監(jiān)控系統(tǒng)中使用無(wú)線傳感器，不存在系統(tǒng)布線的問(wèn)題且該監(jiān)控系統(tǒng)易于擴(kuò)展，而且采用無(wú)線方式只需維護(hù)相應(yīng)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，使其構(gòu)建和維護(hù)的成本降低、擴(kuò)展性加強(qiáng)；本系統(tǒng)在主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的主從同步通信方式的基礎(chǔ)下，實(shí)現(xiàn)了主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)軟連接機(jī)制，大大地方便了網(wǎng)絡(luò)的修改與擴(kuò)展，提高無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的通用性和重用性；利用無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)與無(wú)線傳感器模塊的統(tǒng)一接口和自動(dòng)傳感器識(shí)別技術(shù)，傳感器的種類可以任意的擴(kuò)展，進(jìn)一步降低其成本。

圖1是基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說(shuō)明:參照?qǐng)D1，基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)包括有服務(wù)器，所述服務(wù)器連接有至少一個(gè)主控端，所述主控端連接有至少一個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)連接有無(wú)線傳感器模塊，所述服務(wù)器與主控端之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。服務(wù)器、主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的連接分為3層，采用了樹(shù)型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由主控端來(lái)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)服務(wù)器與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間的通信。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述服務(wù)器與主控端之間通過(guò)WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述服務(wù)器與主控端之間的通信方式為異步非阻塞雙向通信方式。主控端通過(guò)串口控制與其連接的WIFI模塊從而與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本系統(tǒng)中主控端實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)連接與重連機(jī)制，以應(yīng)對(duì)服務(wù)器與主控端可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)情況。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)2.4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間的通信方式為主從式同步雙向通信。動(dòng)態(tài)軟連接機(jī)制使管理人員可以方便地對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連接情況進(jìn)行在線修改，而且有利于無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的復(fù)用性，達(dá)到減少用戶投入的目的。本系統(tǒng)采用了 WIFI與2.4G兩種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。服務(wù)器與主控端之間通過(guò)WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，而主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)2.4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在我們生活中比較常見(jiàn)，很多樓宇大廈都提供了免費(fèi)WIFI熱點(diǎn)，而這些WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍一般都很廣。并且，WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有利于本系統(tǒng)以后將功能擴(kuò)展到各類手持設(shè)備(如PDA、手機(jī))等終端。2.4G是一種自組網(wǎng)的近場(chǎng)無(wú)線通信協(xié)議，它具有價(jià)格低、低功耗、高速率等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在市面上近場(chǎng)無(wú)線通信協(xié)議有很多種，主要的是2.4G、藍(lán)牙與zigbee。藍(lán)牙跟zigbee在協(xié)議使用許可方面的高要求，使得產(chǎn)品價(jià)格一直居高不下。而2.4G采用完全開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不存在使用許可費(fèi)問(wèn)題，功耗也相比藍(lán)牙和zigbee更低，是我們無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)首選的近場(chǎng)無(wú)線通信協(xié)議。由于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)要求覆蓋范圍廣，僅用2.4G無(wú)法滿足這一要求。而無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)同時(shí)還要求節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，僅使用WIFI的話，考慮到WIFI模塊的成本，這不太實(shí)際。所以本系統(tǒng)同時(shí)采用了 WIFI與2.4G兩種無(wú)線通過(guò)通信協(xié)議，滿足了本系統(tǒng)覆蓋范圍廣、節(jié)點(diǎn)數(shù)量多的要求，同時(shí)降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，該監(jiān)控系統(tǒng)中包括至少兩個(gè)所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)時(shí)，所述至少兩個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)上用于與無(wú)線傳感器模塊連接的硬件接口均為相同標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口。本系統(tǒng)中無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)與傳感器模塊硬件上是分離的，采用了統(tǒng)一的連接接口，因此無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)可被設(shè)計(jì)成通用的一種，這樣有利于無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的量產(chǎn)，而且大大地提高了無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的通用性和復(fù)用性，減少用戶的投入，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展，而且更有利于對(duì)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的固件升級(jí)。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)包括有傳感器自動(dòng)識(shí)別模塊。由于傳感器模塊的多樣性，即使節(jié)點(diǎn)與傳感器硬件上是分離的，節(jié)點(diǎn)的微控制芯片可能仍需要為每一種傳感器編寫一份固件，這對(duì)節(jié)點(diǎn)的固件升級(jí)和節(jié)點(diǎn)的復(fù)用性造成了致命的影響。為此，本系統(tǒng)為無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)傳感器識(shí)別技術(shù):無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)連接上相應(yīng)的傳感器后，該無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的微控制芯片將自動(dòng)識(shí)別所連接的傳感器，并進(jìn)行與該傳感器模塊相關(guān)的操作。而且無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)傳感器識(shí)別技術(shù)也利于無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，同樣提高了無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的通用性和復(fù)用性。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)包括有繼電器控制模塊、報(bào)警觸發(fā)模塊、自動(dòng)調(diào)光模塊和掉電保持模塊。為了實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的監(jiān)控、管理等功能，無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)需要大量的配置信息，這些配置信息要求掉電保持。本系統(tǒng)利用了 2.4GHz無(wú)線系統(tǒng)芯片NRF24LE1支持內(nèi)部Flash寫入的功能實(shí)現(xiàn)了配置信息的掉電保持。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述無(wú)線傳感器模塊的類型包括有數(shù)字溫濕度傳感器模塊、超聲波測(cè)距模塊、人體感應(yīng)模塊、煙霧傳感模塊和光敏電阻調(diào)光模塊。本系統(tǒng)采用了數(shù)字溫濕度傳感器DHTll來(lái)采集溫度與濕度。該傳感器為單線制串行接口，低功耗，3.3v可驅(qū)動(dòng)。數(shù)字溫濕度傳感模塊可用于采集醫(yī)院、地下停車場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等環(huán)境的溫濕度，對(duì)于監(jiān)控這類對(duì)溫濕度比較敏感的環(huán)境具有重要用處。本系統(tǒng)采用了零盲區(qū)的超聲波測(cè)距傳感器模塊，微型，3.3v的電壓即可驅(qū)動(dòng)，低功耗，靜態(tài)電流小于8mA ;反應(yīng)速度快，測(cè)量周期18ms ;0-2500mm測(cè)量范圍，精度可達(dá)3mm。超聲波測(cè)速照明模塊可用于測(cè)量車輛的速度，根據(jù)停車場(chǎng)車輛的速度來(lái)控制停車場(chǎng)的燈光，以及可以檢測(cè)停車場(chǎng)車位的使用情況。而且可為其設(shè)置如白天、夜晚模式等多種模式，亮度可調(diào)，達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)報(bào)修的功能。本系統(tǒng)采用了 HC — SR501人體感應(yīng)模塊。該模塊功耗極低、靜態(tài)電流僅50uA，感應(yīng)角度約為100度錐角。當(dāng)有人體靠近時(shí)，其感應(yīng)信號(hào)輸出引腳的電平從低跳高，輸出3.3v的高電平，無(wú)則輸出低電平。考慮到實(shí)際應(yīng)用的需要，我們?cè)谠撃K上增加了蜂鳴器。當(dāng)人體感應(yīng)模塊被觸發(fā)時(shí)，蜂鳴器將發(fā)出響聲進(jìn)行報(bào)警。人體感應(yīng)模塊用于檢測(cè)有沒(méi)有人經(jīng)過(guò)，應(yīng)用安防等系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用了自主設(shè)計(jì)的煙霧傳感器模塊。以MQ-2傳感器為基礎(chǔ)，采用了 AD采集的方式對(duì)傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧程度的檢測(cè)。煙霧傳感器對(duì)液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、煙霧等較敏感，可用于監(jiān)控煤礦，工廠，醫(yī)院、地下停車場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等對(duì)這類氣體的比較敏感的場(chǎng)所。[0041]本系統(tǒng)采用了自主設(shè)計(jì)的光敏電阻調(diào)光模塊。對(duì)于照明亮度的檢測(cè)與調(diào)節(jié)，我們通過(guò)利用光敏二極管在不同光照下電流改變的特性，設(shè)計(jì)了光檢測(cè)器。通過(guò)AD采集隨電流改變的電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光照信號(hào)的數(shù)字采集，由此自動(dòng)控制LED燈光亮度，達(dá)到節(jié)能的目的。而且通過(guò)對(duì)環(huán)境光亮度的分析，可以判斷LED燈是否正常工作，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)報(bào)修功能。光敏電阻調(diào)光模塊用于采集室內(nèi)光的強(qiáng)度，可用于采集辦公室，地下停車場(chǎng)等環(huán)境的光強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)光等功能，對(duì)智慧城市的節(jié)能具有重要的意義。該模塊同時(shí)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)向服務(wù)器報(bào)修的功能，提醒管理人員及時(shí)進(jìn)行處理。以上是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可以作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:該監(jiān)控系統(tǒng)包括有服務(wù)器，所述服務(wù)器連接有至少一個(gè)主控端，所述主控端連接有至少一個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)連接有無(wú)線傳感器模塊，所述服務(wù)器與主控端之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述服務(wù)器與主控端之間通過(guò)WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述服務(wù)器與主控端之間的通信方式為異步非阻塞雙向通信方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)2.4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，所述主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間的通信方式為主從式同步雙向通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:該監(jiān)控系統(tǒng)中包括至少兩個(gè)所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)時(shí)，所述至少兩個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)上用于與無(wú)線傳感器模塊連接的硬件接口均為相同標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)包括有傳感器自動(dòng)識(shí)別模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)還包括有繼電器控制模塊、報(bào)警觸發(fā)模塊、自動(dòng)調(diào)光模塊和掉電保持模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線傳感器模塊的類型包括有數(shù)字溫濕度傳感器模塊、超聲波測(cè)距模塊、人體感應(yīng)模塊、煙霧傳感模塊和光敏電阻調(diào)光模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)包括有服務(wù)器，所述服務(wù)器連接有至少一個(gè)主控端，所述主控端連接有至少一個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)連接有無(wú)線傳感器模塊，所述服務(wù)器與主控端之間、主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。本實(shí)用新型中，使用無(wú)線傳感器使系統(tǒng)構(gòu)建和維護(hù)成本降低、擴(kuò)展性加強(qiáng)；系統(tǒng)的主控端與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)軟連接，方便了網(wǎng)絡(luò)的修改與擴(kuò)展，提高無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的通用性和重用性；利用無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)與無(wú)線傳感器模塊的統(tǒng)一接口和自動(dòng)傳感器識(shí)別技術(shù)，傳感器的種類可以任意的擴(kuò)展，進(jìn)一步降低其成本。本實(shí)用新型作為一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04L29/08GK203014864SQ20122068219
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者黎智添, 鐘英文, 陳祖杰 申請(qǐng)人:黎智添, 鐘英文, 陳祖杰