專利名稱：一種通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線傳感網(wǎng)絡技術領域，特別是涉及一種通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
無線傳感網(wǎng)絡作為新興的測控網(wǎng)絡技術，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)絡應用系統(tǒng)。近年來，無線傳感網(wǎng)絡引起了廣泛的關注，在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、空間探索和商務應用等方面得到越來越多的應用。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，機器的使用狀況等，在人們的生產(chǎn)、生活和科學研究中起著重要的作用。因此，對微環(huán)境狀況的實時監(jiān)測有著重要的科學價值和經(jīng)濟意義?，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問題是提供一種通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(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)絡節(jié)點能夠按需使用能量。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括遠程控制平臺和至少1個無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點，其特征在于，所述的無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點包括通用無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點、多通道單刀單擲模擬開關、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)絡節(jié)點通過通用無線傳感網(wǎng)絡網(wǎng)關與所述的遠程控制平臺相連。所述的通用無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)設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方案，本實用新型與現(xiàn)有技術相比，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)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，用于遠程監(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，開通或關斷相應的微環(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)采用遠程控制方式，操作員在遠程控制平臺中設置微環(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)絡拓撲圖；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，進一步闡述本實用新型。應理解，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。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內(nèi)容之后，本領域技術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)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括遠程控制平臺和η個無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點，其中，η > 1。如圖1所示，所述的無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點包括通用無線傳感網(wǎng)絡節(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。通用無線傳感網(wǎng)絡節(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通道單刀單擲開關的控制端連接，控制相應開關的開啟與關斷。4通道單刀單擲開關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)絡節(jié)點，通用無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點再通過通用無線傳感網(wǎng)絡網(wǎng)關與所述的遠程控制平臺相連，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)科學醫(yī)療(ISM)免授權頻段。由于無線傳感網(wǎng)絡節(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)絡節(jié)點包含一個電源模塊，為通用無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點供應能量。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通道的單刀單擲模擬開關的輸出端連接，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)境傳感模塊中設有短路保護電路，該短路保護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，起保護作用。如圖3所示，所述的4通道單刀單擲開關的相應輸入端依次與DC-DC變換器的輸出端連接，相應的輸出端與各環(huán)境傳感器的電源端連接，控制端與通用無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)字輸入輸出端連接。通用無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)字輸入輸出端輸出數(shù)字控制信號，開啟與關斷相應通道開關。當某通道單刀單擲開關開啟時，相應的環(huán)境傳感器正常工作，并將感知信息傳輸?shù)竭h程控制平臺；當某通道單刀單擲開關關斷時，相應的環(huán)境傳感器無能量供給，中斷工作。通過對單刀單擲開關的控制，可以遠程實時開啟和關斷相應的環(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程配置，方便靈活。如圖4所示，所述的遠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，遠程控制平臺實現(xiàn)對環(huán)境傳感器的遠程控制，在遠程控制平臺上對各個節(jié)點的所有環(huán)境傳感器設置控制按鈕，當按鈕開啟時， 節(jié)點的數(shù)字輸入輸出端輸出數(shù)字開啟信號，給相應通道單刀單擲開關施加導通電壓，開啟對應的通道和相應的環(huán)境傳感器工作。當按鈕關斷時，節(jié)點的數(shù)字輸入輸出端輸出關斷信號，相應的開關通道關斷，對應的環(huán)境傳感器暫停工作。并且遠程控制平臺上設有報警器， 當被監(jiān)測信號超出中央處理器內(nèi)的設定值時，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)絡節(jié)點，通用無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點直接或者經(jīng)路由以無線方式把信息傳輸?shù)竭h程控制平臺，操作員通過操作界面得到微環(huán)境信息。當不需要對外界某一環(huán)境參量檢測時，通過對遠程控制平臺中相應環(huán)境傳感器按鈕的操作，給通用無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送一個關斷信號，通用無線傳感器網(wǎng)絡節(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通道的單刀單擲開關的控制端，關斷相應通道的單刀單擲開關，對應的微環(huán)境監(jiān)測傳感器停止工作。當需要重新開啟被關斷的微環(huán)境監(jiān)測傳感器時，開啟遠程控制平臺中相應的控制按鈕，通用無線傳感器網(wǎng)絡節(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，開啟相應通道的開關，對應的微環(huán)境監(jiān)測傳感器開始工作。
權利要求1.一種通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括遠程控制平臺和至少1個無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點，其特征在于，所述的無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點包括通用無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點、多通道單刀單擲模擬開關、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)絡節(jié)點通過通用無線傳感網(wǎng)絡網(wǎng)關與所述的遠程控制平臺相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的通用無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)設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)權利要求1所述的通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(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)權利要求3所述的通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(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)權利要求1所述的通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的遠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)權利要求1所述的通用無線傳感網(wǎng)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的遠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)絡平臺的微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括遠程控制平臺和至少1個無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點，無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點包括通用無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點、多通道單刀單擲模擬開關、DC-DC變換器和微環(huán)境傳感器模塊；通用無線傳感網(wǎng)絡節(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)絡節(jié)點以無線方式與遠程控制平臺相連。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