專利名稱：野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，尤其涉及野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一 體化節(jié)點。
背景技術(shù)：
.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感技術(shù)、嵌入式計算、分布式信息處理、無線通信 與組網(wǎng)等多種技術(shù)，能夠協(xié)同完成各種需要傳感監(jiān)測的對象的信息采集、處理 與無線上傳，有效解決信息社會最前端信息采集與傳輸?shù)膯栴}，可應(yīng)用的領(lǐng)域極其廣泛，被譽為21世紀(jì)十大新興技術(shù)之首。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò):忮術(shù)飛速發(fā)展，各種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點層出不窮， 但是多數(shù)研究仍停留在實驗室階段，距實用有一定距離。而且無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 在目前互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)比較發(fā)達的情況下要獲得廣泛應(yīng)用，則其應(yīng)用的環(huán)境條件一 般都是比較差、且通常是不方便布線或布線成本高的場合。再有，現(xiàn)有的傳感器節(jié)點通常采用電池或者是220V電壓通過變換進行供電， 對于電池，總是會存在有電量耗盡的問題，而通過220V供電，難免會遭遇突然 停電的情況，如此就會導(dǎo)致傳感器節(jié)點無法正常工作。因此，如何使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能自主供電，進而實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一 體化，實已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點，以提 高為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電的可靠性，實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的一體化。為了達到上述的目的，本實用新型提供一種野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化 節(jié)點，包括用于容置傳感器模塊及與所述傳感器模塊相連接的無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點電路的防水透明容置器件，其中，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路具有外置天線；設(shè)置在所述防水透明容置器件的內(nèi)側(cè)太陽能直射到的面，用于將照射 至的太陽光轉(zhuǎn)換為電壓信號的光電轉(zhuǎn)換單元；設(shè)置在所述防水透明容置器件內(nèi) 部且設(shè)有充電器件，用于將所述光電轉(zhuǎn)換單元所轉(zhuǎn)換的電壓信號對所述充電器 件進行充電以儲存電能的儲能單元；以及設(shè)置在所述防水透明容置器件內(nèi)部， 將所述儲能單元及所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路相連接以使所述儲能單元能對 所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路進行供電。 所述光電轉(zhuǎn)換單元可包括太陽能電池板。所述儲能單元還可包括一用于防止所述儲能單元儲存的電能流向所述光電 轉(zhuǎn)換單元的防電流反向器。所述防電流反向器為二極管。所述充電器件可為鎳氫電池、鉛酸電池、或法拉電容。當(dāng)所述充電器件為鉛酸電池或法拉電容時，所述儲能單元還設(shè)置有用于穩(wěn) 走所述鉛酸電池或法拉電容儲存的電能的穩(wěn)壓電路及用于將所述鉛酸電池或法 拉電容儲存的電能轉(zhuǎn)換為所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路所需要的電能的電源轉(zhuǎn) 換電路。所述控制單元還包括開關(guān)。綜上所述，本實用新型的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點通過太陽能對 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電，可使提高傳感器節(jié)點工作的可靠性，實現(xiàn)節(jié)點的一 體化，同時也可使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點無需人工照料，因此可以隨意被布放在 露天的任何地方，尤其可布放在惡劣的環(huán)境中，如此還可省卻互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)布線 的成本。


本實用新型的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點由以下的實施例及附圖給 出。 .圖1是本實用新型野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點實施例一的基本結(jié)構(gòu) 示意圖。圖2是本實用新型野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點實施例二的基本結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實施方式
以下將對本實用新型的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點作進一步的詳細(xì) 描述。實施例一請參見圖1,所述野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點至少包括防水透明容 置器件、光電轉(zhuǎn)換單元、防電流反向單元、儲能單元、及控制單元。所述防水透明容置器件用于容置傳感器模塊及與所述傳感器模塊相連接的 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路，其中，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路包含傳感器接 口、微處理器(MCU)、無線通信模塊、天線等各部分，傳感器接口盡可能不外 露，如需要外露需單獨防水處理，當(dāng)野外環(huán)境惡劣時，所述防水透明容置器件 應(yīng)具有防水、耐曬、及不易變形等特點，例如，可采用特殊透明材料、耐高溫 高濕環(huán)境、并保證太陽光的透過率的材料制成的具有蓋體的方盒。所述傳感器 模塊可包括溫濕度或光照度傳感器，需注意的是，為使所述傳感器模塊相連接 的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路能正常工作，通常，傳感器的探頭和天線會外露于 所述防水透明容置器件，不過對于光照度傳感器，其探頭也可不外露，再有， 在傳輸距離較近時傳感器的天線也可以選用增益相對較低的內(nèi)置天線。當(dāng)天線 需要外露時，還要對天線接口單獨進行全密封處理。所述光電轉(zhuǎn)換單元設(shè)置在所述防水透明容置器件的內(nèi)側(cè)太陽光能直射到的 面，用于將照射至的太陽光轉(zhuǎn)換為電壓信號，通常其可為太陽能電池板，所述 太陽能電池板固定在所述方盒的蓋體內(nèi)表面，通常會根據(jù)野外布放的節(jié)點在無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的作用來確定相應(yīng)的太陽能電池板的功率大小。所述儲能單元設(shè)置在所述防水透明容置器件內(nèi)部，并設(shè)有充電器件，所述儲 能單元用于將所述光電轉(zhuǎn)換單元所轉(zhuǎn)換的電壓信號對所述充電器件進行充電以 儲存電能，根據(jù)節(jié)點性質(zhì)的不同可選用不同的充電器件，例如，當(dāng)功耗不大時， 所述充電器件可采用一般的可充電鎳氫電池，如此可使操作十分方便，實際上 也就是利用太陽能電池板上的電壓來對鎳氫電池進行充電。此外，為避免鎳氫 電池所儲存的電能反向流向所述太陽能電池板，故所述儲能單元還設(shè)置有一防 電流反向器，其可為一二極管，所述二極管的正極性端與太陽能電池板相連接，其負(fù)極性端與所述鎳氯電池相連接，如此，可有效阻止電流反向流動，同時也 可也起到調(diào)整電壓效果。所述控制單元設(shè)置在所述防水透明容置器件內(nèi)部，將所述充電器件及所述無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路相連接以使所述儲能單元能對所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 電路進行供電，其包括開關(guān)，由于所述充電器件為鎳氬電池，因此無需進行電 壓變換，故所述開關(guān)可直接分別與鎳氫電池及所述節(jié)點電路相連接。通常開關(guān) 可選用防水開關(guān)，單獨防水處理以耐惡劣環(huán)境。實施例二 請參見圖2，其為本實用新型的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點的另一結(jié) 構(gòu)示意圖。所述野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點也至少包括防水透明容置器 件、光電轉(zhuǎn)換單元、防電流反向器、儲能單元、及控制單元。其與實施例一不同 在于所述儲能單元設(shè)置的充電器件采用鉛酸電池(功耗很大時采用)或法拉電 容(功耗較小時的端機節(jié)點采用)，為使其輸出的電壓穩(wěn)定，故所述儲能單元還 設(shè)置有用于穩(wěn)定所述鉛酸電池或法拉電容儲存的電能的穩(wěn)壓電路，例如，可采用 僅由一個穩(wěn)壓管和一個二極管，或者是兩個穩(wěn)壓管和一個二極管組成的筒易穩(wěn)壓 電路，如此即可使鉛酸電池的輸出控制在理想的范圍內(nèi)，同時還具有防止電流反 向流動的作用。相應(yīng)地，所述儲能單元還設(shè)置有一電源轉(zhuǎn)換電路，用于將所述鉛 酸電池或法拉電容儲存的電能轉(zhuǎn)換為所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路所需要的電 能，所述電源轉(zhuǎn)換電路為常用的直流(DC) -DC轉(zhuǎn)換電路，其輸出電壓可調(diào)， 如此經(jīng)過電源變換后所述鉛酸電池或法拉電容可給所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電 路中的無線射頻電路進行供電。需注意的是，當(dāng)野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點工作在惡劣環(huán)境中時，對 各組件進行防水處理時除了要考慮密封性本身外，還需要考慮有一定機械強度， 以使各組件在防水的同時還能防風(fēng)，確保十二級風(fēng)下所述野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 一體化節(jié)點無破損。而且當(dāng)其全天候工作時，考慮到節(jié)點內(nèi)部晝夜和四季溫差可 能會很大，例如，在夏季太陽光直射時內(nèi)部溫度可能高達+60。C,而冬天夜晚溫 度3見當(dāng)?shù)貧夂驐l件而定，例如在南方也應(yīng)考慮到-20。C,因此所有電3各的元器件 都必須進行篩選，以便各元器件能在-20。C至+70。C范圍內(nèi)正常工作。綜上所述，本實用新型的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點與現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比較而言，其優(yōu)勢在于能夠探測惡劣的環(huán)境條件下的周邊情況， 布放方便，如此可省去互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)布線的成本。與現(xiàn)有的室內(nèi)型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相比較而言，其設(shè)計已經(jīng)無需人工照料，自給供電，而且可以隨意被布i文 在有太陽光照的任何地方，解決了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需要有線供電或者更換電 池的問題。此外，其也可方便地移植到太陽光照不足但風(fēng)力較大的陰涼地點，不 同的是能源補充由太陽能電池改為小型風(fēng)力發(fā)電裝置。由此可見，本實用.新型將 傳感器，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，能量儲存和變換多個模塊整合為一體，實現(xiàn)了布放方便，既 不需要網(wǎng)絡(luò)布線也不需要供電布線，也不象一般節(jié)點一樣需要不時更換電池，提 高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的移動性和可靠性，實現(xiàn)了節(jié)點的一體化。加上對殼體 防水透明容置器件的特別處理使其能夠工作在條件惡劣的周邊環(huán)境下，無需人工 照料，大大降低了人工成本。這樣就使無線傳感器節(jié)點能進行長時間自主工作， 拓寬了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求1、一種野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點，其特征在于，包括防水透明容置器件，用于容置傳感器模塊及與所述傳感器模塊相連接的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路，其中，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路具有天線；光電轉(zhuǎn)換單元，設(shè)置在所述防水透明容置器件的內(nèi)側(cè)太陽能直射到的面，用于將照射至的太陽光轉(zhuǎn)換為電壓信號；儲能單元，設(shè)置在所述防水透明容置器件內(nèi)部且設(shè)有充電器件，用于將所述光電轉(zhuǎn)換單元所轉(zhuǎn)換的電壓信號對所述充電器件進行充電以儲存電能；以及控制單元，設(shè)置在所述防水透明容置器件內(nèi)部，將所述儲能單元及所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路相連接以使所述儲能單元能對所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路進行供電。
2、 如權(quán)利要求1所述的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點，其特征在于 所述光電轉(zhuǎn)換單元包括太陽能電池板。
3、 如權(quán)利要求1所述的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點，其特征在于， 所述儲能單元還包括一用于防止所述儲能單元儲存的電能流向所述光電轉(zhuǎn)換單 元的防電流反向器。
4、 如權(quán)利要求3所述的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點，其特征在于 所述防電流反向器為二極管。
5、 如權(quán)利要求1所述的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點，其特征在于 所迷充電器件為鎳氫電池、鉛酸電池、以及法拉電容中的一種。
6、 如權(quán)利要求5所述的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點，其特征在于i 當(dāng)所述充電器件為鉛酸電池或法拉電容時，所述儲能單元還設(shè)置有用于穩(wěn)定所 述鉛酸電池或法拉電容儲存的電能的穩(wěn)壓電路及用于將所述鉛酸電池或法拉電 容儲存的電能轉(zhuǎn)換為所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路所需要的電能的電源轉(zhuǎn)換電 路。
7、 如權(quán)利要求1或6所述的野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點，其特征在 于所述控制單元包括開關(guān)。
專利摘要本實用新型提供一種野外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一體化節(jié)點，其包括用于容置傳感器模塊及與所述傳感器模塊相連接的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路的防水透明容置器件、設(shè)置在防水透明容置器件的內(nèi)側(cè)太陽能直射到的面，用于將照射至的太陽光轉(zhuǎn)換為電壓信號的光電轉(zhuǎn)換單元、設(shè)置在防水透明容置器件內(nèi)部且設(shè)有充電器件，用于將光電轉(zhuǎn)換單元所轉(zhuǎn)換的電壓信號對充電器件進行充電以儲存電能的儲能單元、及設(shè)置在防水透明容置器件內(nèi)部，將儲能單元及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路相連接以使儲能單元能對所述節(jié)點電路進行供電的控制單元，如此可提高供電的可靠性，實現(xiàn)節(jié)點的一體化，同時也便于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點隨意布設(shè)，尤其可實現(xiàn)在各類惡劣野外環(huán)境的布設(shè)。
文檔編號H04L12/28GK201114136SQ20072007520
公開日2008年9月10日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月29日
發(fā)明者劉賜平, 漫 王, 俊 裴 申請人:上海市計算技術(shù)研究所