專利名稱：一種基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及二氧化碳監(jiān)測技術領域，尤其涉及一種基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
隨著當前社會的高速發(fā)展、科學技術的不斷進步和人們生活水平的日益提高，人們越來越關注生活及工作場所的環(huán)境問題，其中就包含了空氣質量問題。在現(xiàn)代生活中，人們?yōu)樽非蟾艚^噪音并享受空調系統(tǒng)帶來的舒適，長時間封閉室內門窗，致使室內二氧化碳濃度遠高于室外。二氧化碳作為一種溫室氣體，不僅是全球暖化的源頭之一，也對人體的健康甚至是生命安全產生危害。如何將室內二氧化碳的監(jiān)測實時化、簡便化，同時能夠將測量數據快速匯總、直觀的顯示和閾值報警，以及怎樣簡便地實現(xiàn)規(guī)?；覂榷趸紳舛缺O(jiān)測已經越來越吸引人們的關注。目前，商品化的設備都是孤立的測試系統(tǒng)，并不能實時監(jiān)測區(qū)域的二氧化碳濃度的變化情況，這樣孤立的測試系統(tǒng)不利于后續(xù)的數據融合及數據再現(xiàn)，也無法使用戶直觀明白當前所處環(huán)境的二氧化碳濃度級別。

實用新型內容針對上述技術問題，本實用新型的目的在于提供一種基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，通過任意放置傳感節(jié)點，利用無線傳感網絡技術，實現(xiàn)對二氧化碳濃度進行實時監(jiān)測，并直觀地顯示監(jiān)測結果。為達到上述目的，本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:一種基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，包括:監(jiān)測設備和終端設備；監(jiān)測設備包括:用于采集和處理環(huán)境數據、并通過無線傳感器網絡將環(huán)境數據傳輸出去的傳感節(jié)點，以及用于接收傳感節(jié)點傳輸出去的環(huán)境數據、處理該環(huán)境數據、并將處理后的環(huán)境數據傳輸出去的基站節(jié)點；傳感節(jié)點與基站節(jié)點通訊連接；終端設備包括:用于接收基站節(jié)點傳輸出去的經基站節(jié)點處理過的環(huán)境數據、然后處理并直觀地顯示出環(huán)境數據的服務器；服務器與基站節(jié)點通訊連接；其中，環(huán)境數據包括二氧化碳濃度信息。優(yōu)選地,傳感節(jié)點包括:用于采集環(huán)境數據、并將采集的環(huán)境數據發(fā)送出去的二氧化碳傳感器；用于接收二氧化碳傳感器發(fā)送出去的環(huán)境數據、處理該環(huán)境數據以獲得傳感節(jié)點所在位置的二氧化碳濃度信息、并將該二氧化碳濃度信息發(fā)送出去的處理器；用于接收處理器發(fā)送出去的二氧化碳濃度信息、并將該二氧化碳濃度信息無線發(fā)送出去的無線通訊裝置；用于為整個傳感節(jié)點提供電能的電源；用于連接計算機、并通過該計算機對處理器進行調試的USB調試數據接口 ；[0016]用于接收處理器處理過的二氧化碳濃度信息、并存儲該二氧化碳濃度信息的存儲器；[0017]處理器與二氧化碳傳感器、無線通訊裝置、電源、USB調試數據接口、存儲器連接。[0018]優(yōu)選地，傳感節(jié)點進一步包括:用于將傳入無線通訊裝置的經處理器處理過的二氧化碳濃度信息發(fā)送至基站節(jié)點的天線，天線與無線通訊裝置連接。[0019]優(yōu)選地，二氧化碳傳感器包括:用于采集環(huán)境數據的測量器和用于將測量器采集的環(huán)境數據發(fā)送至處理器的傳感器擴展接口；[0020]測量器與傳感器擴展接口連接；傳感器擴展接口與處理器連接。[0021]優(yōu)選地,基站節(jié)點包括:[0022]用于接收傳感節(jié)點傳入的二氧化碳濃度信息的無線通訊裝置；[0023]用于處理基站節(jié)點的無線通訊裝置接收的二氧化碳濃度信息的處理器；[0024]用于為整個基站節(jié)點提供電能的電源；[0025]用于存儲基站節(jié)點的處理器處理過的二氧化碳濃度信息的存儲器；[0026]基站節(jié)點的處理器與基站節(jié)點的無線通訊裝置、電源、存儲器連接。[0027]優(yōu)選地，終端設備還包括智能終端，該智能終端包括:用于查看服務器處理過的環(huán)境數據的智能手機和/或掌上電腦；該智能終端與服務器連接。[0028]優(yōu)選地，上述監(jiān)測設備包括至少2個傳感節(jié)點，這至少2個傳感節(jié)點之間通過無線傳感器網絡采用ZigBee通訊協(xié)議進行環(huán)境數據的轉發(fā)。[0029]優(yōu)選地，上述傳感節(jié)點與基站節(jié)點采用ZigBee通訊協(xié)議進行通訊連接。[0030]優(yōu)選地，上述傳感節(jié)點采用2.4GHz無線傳感器網絡通用硬件平臺。[0031]優(yōu)選地，上述二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)是用于監(jiān)測室內二氧化碳濃度的監(jiān)測系統(tǒng)。[0032]由以上技術方案可以看出，本實用新型基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)的有益效果為:傳感節(jié)點可以根據用戶的需要任意放置，使用靈活、方便；該系統(tǒng)具備無線動態(tài)自組網特點，新添加或者移除若干傳感節(jié)點，無需人為干預即可實現(xiàn)更新或修復；能夠實現(xiàn)了二氧化碳濃度實時監(jiān)測功能，并且運行功耗低，能夠支持整個系統(tǒng)長時間穩(wěn)定良好地工作；由于多個傳感節(jié)點可以進行環(huán)境數據的轉發(fā)，可以在大范圍內進行二氧化碳濃度監(jiān)測，監(jiān)測數據更具普遍性。


[0033]圖1是本實用新型基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)的結構框圖；[0034]圖2是圖1中傳感節(jié)點的結構框圖；[0035]圖3是圖1中基站節(jié)點的結構框圖；[0036]圖4是本實用新型基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)一個應用實施例的示意圖。
具體實施方式
[0037]為使本實用新型的目的、技術方案和技術效果更加清楚明了，
以下結合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本實用新型。[0038]如圖1所示，基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，包括:監(jiān)測設備110和終端設備120，監(jiān)測設備110包括傳感節(jié)點111和基站節(jié)點112，終端設備120包括服務器121，服務器121與基站節(jié)點112通訊連接。傳感節(jié)點111用于采集和處理環(huán)境數據，并通過無線傳感器網絡將環(huán)境數據傳輸給基站節(jié)點112?；竟?jié)點112用于處理傳感節(jié)點111傳入的環(huán)境數據，并將處理后的環(huán)境數據傳輸給服務器121。服務器121用于接收基站節(jié)點112傳輸的經基站節(jié)點112處理過的環(huán)境數據，然后處理并直觀地顯示出來。具體地，服務器121通過USB接口接入基站節(jié)點112，接收基站節(jié)點112傳輸的經基站節(jié)點112處理過的環(huán)境數據，然后運行數據處理軟件處理上述環(huán)境數據，以圖形化界面的方式直接呈現(xiàn)每一個傳感節(jié)點111所在位置的二氧化碳濃度的變化情況，并以曲線方式直觀的、實時的顯示出來。此外，如圖1所示的優(yōu)選方式，為了便于用戶查看環(huán)境數據，服務器121還可以通過無線網絡等方式連接智能手機1221、掌上電腦1222等智能終端122，用戶通過智能手機1221、掌上電腦1222等智能終端122訪問服務器121處理過的環(huán)境數據。上述的環(huán)境數據主要包括二氧化碳濃度信息。事實上，環(huán)境數據除了包括二氧化碳濃度信息以外，還可以包括溫度信息、濕度信息以及光照信息等，本實用新型主要用于監(jiān)測二氧化碳濃度信息。本實用新型的監(jiān)測設備包括至少2個傳感節(jié)點(實際應用中沒有數量限制，單獨I個也是可以的)，這至少2個傳感節(jié)點之間通過無線傳感器網絡采用ZigBee通訊協(xié)議進行環(huán)境數據的轉發(fā)。ZigBee通訊協(xié)議是一種低速、短距離傳輸的無線網絡協(xié)議，底層是采用IEEE802.15.4標準規(guī)范的媒體存取層與實體層，其主要特點為低速、低能耗、低成本、支持大量網絡節(jié)點、支持多種網絡拓撲、低復雜度、快速、可靠和安全等。由于傳感節(jié)點之間能夠進行環(huán)境數據的轉發(fā)，可以在大范圍內進行二氧化碳濃度監(jiān)測，監(jiān)測數據更具普遍性。傳感節(jié)點與基站節(jié)點之間也采用ZigBee通訊協(xié)議進行通訊。本實用新型的傳感節(jié)點優(yōu)選2.4GHz無線傳感器網絡通用硬件平臺。本實用新型中，傳感節(jié)點的數量可以根據實際需要設置，使用靈活、方便；可以隨時增添或者移除傳感節(jié)點，該系統(tǒng)自動更新，不需要更多的人為干預就能建立起傳感節(jié)點之間、以及傳感節(jié)點與基站節(jié)點之間的網絡連接。傳感節(jié)點與基站節(jié)點采用ZigBee通訊協(xié)議，由于ZigBee低能耗的特點，保證了傳感節(jié)點和基站節(jié)點只需要通過兩節(jié)5號干電池就能長期穩(wěn)定的運行。多個傳感節(jié)點可以進行環(huán)境數據的轉發(fā)，因此可以在大范圍內進行二氧化碳濃度監(jiān)測，監(jiān)測數據更具普遍性。作為一種優(yōu)選實施方式，如圖2所示，傳感節(jié)點210包括:處理器212，以及與處理器212連接的二氧化碳傳感器211、無線通訊裝置213、電源214、USB調試數據接口 215和存儲器216。二氧化碳傳感器211用于采集環(huán)境數據、發(fā)送環(huán)境數據至處理器212。本實施方式的二氧化碳傳感器211包括:測量器2112和傳感器擴展接口 2111。測量器2112與傳感器擴展接口 2111連接，用于采集環(huán)境數據；傳感器擴展接口 2111與處理器212連接，用于將測量器2112采集的環(huán)境數據發(fā)送至處理器212。處理器212用于處理二氧化碳傳感器211傳入的環(huán)境數據，以獲得傳感節(jié)點210所在位置的二氧化碳濃度信息。[0049]無線通訊裝置213用于將處理器212傳入的二氧化碳濃度信息無線發(fā)送至基站節(jié)點。[0050]電源214用于為整個傳感節(jié)點210提供電能。[0051]USB調試數據接口 215用于連接計算機，通過計算機對處理器212進行調試。[0052]存儲器216用于存儲二氧化碳濃度信息。[0053]特別地，傳感節(jié)點210進一步包括:天線217，天線217與無線通訊裝置213連接，用于將傳入無線通訊裝置213的經處理器212處理的二氧化碳濃度信息發(fā)送至基站節(jié)點。[0054]作為一種優(yōu)選實施方式，如圖3所示，基站節(jié)點310包括:處理器312，以及與處理器312連接的無線通訊裝置311、電源313和存儲器314。[0055]無線通訊裝置311用于接收傳感節(jié)點的無線通訊裝置傳入的二氧化碳濃度信息。[0056]處理器312用于處理基站節(jié)點310的無線通訊裝置311接收的二氧化碳濃度信肩、O[0057]電源313用于為整個基站節(jié)點310提供電能。[0058]存儲器314用于存儲基站節(jié)點310的處理器312處理過的二氧化碳濃度信息。[0059]本實用新型主要用于實時監(jiān)測室內二氧化碳濃度信息，如圖4所示，用戶可以根據需要在不同的房間放置傳感節(jié)點，即圖4中所示的主臥、次臥、書房、廚房、健身房、客廳和衛(wèi)生間等位置各自放置傳感節(jié)點，以滿足實時監(jiān)控這些位置的二氧化碳濃度信息的需求，所有傳感節(jié)點的環(huán)境數據(主要是二氧化碳濃度信息)匯總到基站節(jié)點經處理發(fā)送至服務器電腦，再經過服務器電腦處理后直觀呈現(xiàn)出來，以顯示各個房間二氧化碳濃度的動態(tài)變化情況。各房間內隨時增加或移除一個傳感節(jié)點并不影響整個系統(tǒng)的運行，十分便于系統(tǒng)的維護與擴展。[0060]需要說明，為滿足用戶審美的追求，本實用新型產品設計美觀大方、尺寸小巧，并設有便于部署的封裝外殼，無需螺絲即可將該設備固定在室內任意位置，且不影響環(huán)境美觀。此外，本實用新型應用范圍不僅局限于室內二氧化碳的監(jiān)測，其它類似場合也能適用。[0061]以上結合具體實施例描述了本實用新型的技術原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領域的技術人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實用新型的其它具體實施方式
，這些方式都將落入本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括:監(jiān)測設備和終端設備； 所述監(jiān)測設備包括:用于采集和處理環(huán)境數據、并通過無線傳感器網絡將所述環(huán)境數據傳輸出去的傳感節(jié)點，以及用于接收所述傳感節(jié)點傳輸出去的環(huán)境數據、處理所述環(huán)境數據、并將處理后的環(huán)境數據傳輸出去的基站節(jié)點；所述傳感節(jié)點與所述基站節(jié)點通訊連接； 所述終端設備包括:用于接收所述基站節(jié)點傳輸出去的經所述基站節(jié)點處理過的環(huán)境數據、然后處理并直觀地顯示出環(huán)境數據的服務器；所述服務器與所述基站節(jié)點通訊連接; 其中，所述環(huán)境數據包括二氧化碳濃度信息。
2.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感節(jié)點包括: 用于采集環(huán)境數據、并將采集的環(huán)境數據發(fā)送出去的二氧化碳傳感器； 用于接收所述二氧化碳傳感器發(fā)送出去的環(huán)境數據、處理該環(huán)境數據以獲得所述傳感節(jié)點所在位置的二氧 化碳濃度信息、并將該二氧化碳濃度信息發(fā)送出去的處理器； 用于接收所述處理器發(fā)送出去的二氧化碳濃度信息、并將該二氧化碳濃度信息無線發(fā)送出去的無線通訊裝置； 用于為整個所述傳感節(jié)點提供電能的電源； 用于連接計算機、并通過所述計算機對所述處理器進行調試的USB調試數據接口 ； 用于接收所述處理器處理過的二氧化碳濃度信息、并存儲該二氧化碳濃度信息的存儲器； 所述處理器與所述二氧化碳傳感器、無線通訊裝置、電源、USB調試數據接口、存儲器連接。
3.根據權利要求2所述的基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感節(jié)點進一步包括:用于將傳入所述無線通訊裝置的經所述處理器處理過的二氧化碳濃度信息發(fā)送至所述基站節(jié)點的天線，所述天線與所述無線通訊裝置連接。
4.根據權利要求2所述的基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述二氧化碳傳感器包括:用于采集環(huán)境數據的測量器和用于將所述測量器采集的環(huán)境數據發(fā)送至所述處理器的傳感器擴展接口； 所述測量器與所述傳感器擴展接口連接； 所述傳感器擴展接口與所述處理器連接。
5.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述基站節(jié)點包括: 用于接收所述傳感節(jié)點傳入的所述二氧化碳濃度信息的無線通訊裝置； 用于處理所述基站節(jié)點的無線通訊裝置接收的二氧化碳濃度信息的處理器； 用于為整個所述基站節(jié)點提供電能的電源； 用于存儲所述基站節(jié)點的處理器處理過的二氧化碳濃度信息的存儲器； 所述基站節(jié)點的處理器與所述基站節(jié)點的無線通訊裝置、電源、存儲器連接。
6.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述終端設備還包括智能終端，所述智能終端包括:用于查看所述服務器處理過的環(huán)境數據的智能手機和/或掌上電腦；所述智能終端與所述服務器連接。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測設備包括至少2個所述傳感節(jié)點，所述至少2個所述傳感節(jié)點之間通過無線傳感器網絡采用ZigBee通訊協(xié)議進行環(huán)境數據的轉發(fā)。
8.根據權利要求1至6任意一項所述的基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感節(jié)點與所述基站節(jié)點采用ZigBee通訊協(xié)議進行通訊連接。
9.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感節(jié)點采用2.4GHz無線傳感器網絡通用硬件平臺。
10.根據權利要求1所述的基于無 線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)是用于監(jiān)測室內二氧化碳濃度的監(jiān)測系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于無線傳感器網絡的二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測設備和終端設備；監(jiān)測設備包括用于采集和處理環(huán)境數據、并通過無線傳感器網絡將環(huán)境數據傳輸出去的傳感節(jié)點，以及用于接收傳感節(jié)點傳輸出去的環(huán)境數據、處理該環(huán)境數據、并將處理后的環(huán)境數據傳輸出去的基站節(jié)點；傳感節(jié)點與基站節(jié)點通訊連接；終端設備包括用于接收基站節(jié)點傳輸出去的經基站節(jié)點處理過的環(huán)境數據、然后處理并直觀地顯示出環(huán)境數據的服務器；服務器與基站節(jié)點通訊連接；其中，環(huán)境數據包括二氧化碳濃度信息。應用本實用新型，通過在室內空間任意放置傳感節(jié)點，利用無線傳感網絡技術，實現(xiàn)對室內二氧化碳濃度進行實時監(jiān)測，并直觀地顯示監(jiān)測結果。
文檔編號H04W84/18GK203055141SQ201320040609
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2013年1月24日
發(fā)明者毛續(xù)飛, 韓建康, 劉云浩 申請人:無錫清華信息科學與技術國家實驗室物聯(lián)網技術中心