專利名稱：基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端。
背景技術(shù)：
水情自動測報是采用現(xiàn)代科技對水文信息進(jìn)行實時遙測、傳送和處理的專門技術(shù)，是有效解決江河流域及水庫洪水預(yù)報、防洪調(diào)度及水資源合理利用的先進(jìn)手段。它綜合了水文、電子、電信、傳感器和計算機(jī)等多學(xué)科的有關(guān)最新成果，用于水文測量和計算，提高了水情測報速度和洪水預(yù)報精度，改變了以往僅靠人工測量水情數(shù)據(jù)的落后狀況，擴(kuò)大了
水情測報范圍，對江河流域及水庫安全度汛和電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及水資源合理利用等方面都能發(fā)揮重大作用。我國現(xiàn)有的水環(huán)境遙測系統(tǒng)采集的主要是水位、雨量、蒸發(fā)、流量等有關(guān)水量的水文信息，仍然采用傳統(tǒng)的遙測技術(shù)，不能解決水情的綜合協(xié)同化監(jiān)測問題。水文遙測系統(tǒng)通常由終端機(jī)、中繼站和中心站三部分組成，由于終端機(jī)是用來直接測量雨量、水位等水文數(shù)據(jù)，是整個遙測系統(tǒng)信息的來源。無線水文遙測站的測報系統(tǒng)由收集、傳遞和處理水文實時數(shù)據(jù)的各種傳感器、通訊設(shè)備和計算機(jī)等裝置組成。水文站主要觀察及搜集河流、湖泊、水庫等水體的水文、氣象資料的基層水文機(jī)構(gòu)。水文站主要觀測的水文要素主要包括水位、流速、流向、波浪、含沙量等，在這些數(shù)據(jù)收集的過程中，人為操作是很困難很繁瑣的，在一些危險區(qū)域和盲點(diǎn)區(qū)域很難觀測到，所以應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信具有重要的意義。隨著小型智能電子設(shè)備的使用，小型專用的嵌入式的操作系統(tǒng)近年來得到的越來越廣泛的應(yīng)用。uClinux、VxWorks、Windows CE以及TinyOS等嵌入式操作系統(tǒng)在各自的領(lǐng)域都有著杰出的表現(xiàn)。如何利于通用的操作系統(tǒng)其系統(tǒng)內(nèi)核小、專用性強(qiáng)、系統(tǒng)精簡的特點(diǎn)，開發(fā)出水文監(jiān)測智能終端，是本領(lǐng)域要解決的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性較高且成本較低的基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端，其特點(diǎn)是包括用于測量水文信息的多個無線傳感器、適于與各傳感器進(jìn)行無線通訊的無線收發(fā)器、與該無線收發(fā)器相連的嵌入式處理器、與該嵌入式處理器相連的用于存儲嵌入式微型操作系統(tǒng)的系統(tǒng)存儲器、與該嵌入式處理器相連的用于存儲水位信息的數(shù)據(jù)存儲器、與該嵌入式處理器相連的顯示屏、與該嵌入式處理器相連的網(wǎng)絡(luò)通訊接口。具體地，所述嵌入式處理器還連接有編程接口和USB接口。具體地，所述無線傳感器包括水位無線傳感器、閘位無線傳感器、溫度無線傳感器、雨量無線傳感器、機(jī)泵開關(guān)無線傳感器和大壩滲漏無線傳感器等。[0010]本實用新型具有的技術(shù)效果(I)本實用新型的基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端中，采用的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、無線通信技術(shù)以及分布式處理技術(shù)。多種技術(shù)的結(jié)合使用使得它在實時監(jiān)測、感知、采集和處理各種監(jiān)測對象的信息。本實用新型的嵌入式微型操作系統(tǒng)采用了 TinyOS操作系統(tǒng)，在TinyOS中利用的是模塊化編程語言NesC語言進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。TinyOS操作系統(tǒng)采用的輕量級線程、兩層調(diào)度方式、事件驅(qū)動模式、主動消息通信技術(shù)及組件化編程等，有助于省電操作并簡化了應(yīng)用開發(fā)。TinyOS系統(tǒng)、庫和基于TinyOS應(yīng)用基本上都是用NesC語言開發(fā)的。NesC語言主要應(yīng)用于這樣的嵌入式系統(tǒng)中，支持TinyOS的并發(fā)模式，可以為裝置結(jié)構(gòu)化，命名，允許
應(yīng)用者創(chuàng)建組件，在編譯時間內(nèi)完成廣泛的檢測。(2)傳感器完成對周圍環(huán)境中對象的感知并進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗?，將測量值無線傳送。(3)嵌入式處理器用來進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)備控制、任務(wù)調(diào)度、能量計算、功能協(xié)調(diào)等；無線收發(fā)器用來進(jìn)行節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送、頻率選擇等，傳感器用來進(jìn)行外部傳感器信號的接收、轉(zhuǎn)換。(4)傳感器組由傳感器、放大器及調(diào)制電路組成，完成被測非電流向電量的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行初步處理，例如信號的整形、放大等，然后送到通用電路，完成模擬量向數(shù)據(jù)量的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗笏屯鶡o線收發(fā)模塊，無線收發(fā)模塊將其無線發(fā)送出去。(5)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的廉價微小的傳感器節(jié)點(diǎn)廣泛的布置在監(jiān)測區(qū)域，這些傳感器節(jié)點(diǎn)分布密集，通過無線通信的方式形成一個多跳的自組織的“智能”網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目的是感知采集和處理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的監(jiān)測對象的信息，然后發(fā)送給管理用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有大規(guī)模，自組織，動態(tài)性特點(diǎn)，可以工作在無人值守，環(huán)境惡劣的地方。

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖I是本實用新型的基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明如圖1，本實施例的基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端，其包括用于測量水文信息的多個無線傳感器、適于與各傳感器進(jìn)行無線通訊的無線收發(fā)器、與該無線收發(fā)器相連的嵌入式處理器、與該嵌入式處理器相連的用于存儲嵌入式微型操作系統(tǒng)的系統(tǒng)存儲器、與該嵌入式處理器相連的用于存儲水位信息的數(shù)據(jù)存儲器、與該嵌入式處理器相連的顯示屏、與該嵌入式處理器相連的網(wǎng)絡(luò)通訊接口。所述嵌入式處理器還連接有編程接口和USB接口等。無線傳感器包括水位無線傳感器、閘位無線傳感器、溫度無線傳感器、雨量無線傳感器、機(jī)泵開關(guān)無線傳感器和大壩滲漏無線傳感器等。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的 變化或變動仍處于本實用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端，其特征在于包括用于測量水文信息的多個無線傳感器、適于與各傳感器進(jìn)行無線通訊的無線收發(fā)器、與該無線收發(fā)器相連的嵌入式處理器、與該嵌入式處理器相連的用于存儲嵌入式微型操作系統(tǒng)的系統(tǒng)存儲器、與該嵌入式處理器相連的用于存儲水位信息的數(shù)據(jù)存儲器、與該嵌入式處理器相連的顯示屏、與該嵌入式處理器相連的網(wǎng)絡(luò)通訊接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端，其特征在于所述嵌入式處理器還連接有編程接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端，其特征在于所述無線傳感器包括水位無線傳感器、閘位無線傳感器、溫度無線傳感器、雨量無線傳感器、機(jī)泵開關(guān)無線傳感器和大壩滲漏無線傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種基于無線傳感器和嵌入式微型操作系統(tǒng)的水文遙測站終端，其包括用于測量水文信息的多個無線傳感器、適于與各傳感器進(jìn)行無線通訊的無線收發(fā)器、與該無線收發(fā)器相連的嵌入式處理器、用于存儲嵌入式微型操作系統(tǒng)的系統(tǒng)存儲器、用于存儲水位信息的數(shù)據(jù)存儲器、顯示屏、網(wǎng)絡(luò)通訊接口。本實用新型采用的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、無線通信技術(shù)以及分布式處理技術(shù)。多種技術(shù)的結(jié)合使用使得它在實時監(jiān)測、感知、采集和處理各種監(jiān)測對象的信息。系統(tǒng)采用了TinyOS操作系統(tǒng)，在TinyOS中利用的是模塊化編程語言NesC語言進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。
文檔編號G01W1/14GK202584396SQ20122019103
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者呂莉, 趙嘉, 侯家振, 樊棠懷, 王穎 申請人:南昌工程學(xué)院