[发明专利]一种用于水下信息采集的无线传感器网络装置和实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络应用领域，具体是利用液位传送器、倾角传感器、温度传感器进行水下信息采集的无线传感器网络装置和实现方法。

技术背景

我国是一个洪涝灾害比较频繁的国家，为避免和减小洪涝带来的经济损失，众多的江河湖泊需要及时准确的检测水位等水文信息。随着经济的发展，水下养殖、水下打捞、水下探测、水下抢修、水下旅游等水下活动越来越频繁，由于水下情况的未知性使得这些水下活动具有一定的危险性。这些使得安全可靠的采集水下信息成为亟待解决的问题。传统的水下信息采集方法主要有以下几种方式：其一是手持竹竿人工取样方式，此种方式精度差、操作难度大、劳动强度高，尤其在汛期时危险性高；其二是潜水取样，此种方式在近海作业时采用较为频繁，除存在上述的缺点外，其采集成本高、采样次数少、采集数据不及时、受气候影响大。因此，发明一种安全、及时、可靠、方便的水下信息采集装置成为发展未来水下活动首要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于水下信息采集的无线传感器网络装置和实现方法。

本发明要解决的传统水下信息采集方法存在的精度差、操作难度大、劳动强度高、采集成本高、采样次数少、采集数据不及时、受气候影响大的问题。

为实现以上目的，本发明所述的一种用于水下信息采集的无线传感器网络装置由液位传送器、倾角传感器、温度传感器、控制单元、数据交换单元和射频单元组成；液位传送器、倾角传感器、温度传感器分别与控制单元互相连接，控制单元与数据交换单元互相连接，数据交换单元与射频单元互相连接。

液位传送器用来检测装置所处位置的水压信息并输出模拟信号；

倾角传感器用来检测装置所处位置的地形信息并输出数字信号；

温度传感器用来检测装置所处位置的温度信息并输出模拟信号；

控制单元通过控制单元的输入输出管脚口对液位传送器、倾角传感器、温度传感器的开关进行控制，保证装置的低功耗特性及运行的灵活性；

控制单元利用自带的AD采集液位传送器及温度传感器的模拟输出信号；

控制单元利用串行外设接口与倾角传感器进行数据交换，倾角传感器的输出信号与AD采集的液位传送器信号、温度传感器信号在控制单元内进行转换算法及协议处理；

控制单元还协调整个装置的有效运行，控制系统功耗，延长装置工作时间；

数据交换单元将控制单元与射频单元连接，以便两者进行数据交换；

射频单元与基站建立无线通信联系，进行数据交换；

本发明装置电源由电池提供。

本发明所述的一种用于水下信息采集的无线传感器网络装置的实现方法包括：传感器输出信号的采集方法，采集数据的转换处理方法，传感器的控制方法，低功耗控制方法，装置与基站的组网方法，上报数据方法，射频唤醒方法及无线传输通信方法。

传感器输出信号的采集方法是控制单元利用自带的AD采集液位传送器及温度传感器的模拟输出信号，利用自带的串行外设接口与倾角传感器进行数据交换。

采集数据的转换处理方法是控制单元根据固化在其存储单元里的程序对从液位传送器、倾角传感器、温度传感器采集来的信号进行转换，以准确反映出装置所在位置的水位、水下地形、水温。

传感器的控制方法是利用控制单元利用输入输出管脚控制液位传送器、倾角传感器、温度传感器的开关，根据具体要求进行水下信息采集。

低功耗控制方法是指控制单元周期地进入低功耗状态并间歇式地切断液位传送器、倾角传感器、温度传感器的电源，同时可控制射频单元进入休眠低功耗状态，从而把功耗降到最低；装置绝大部分时间处于休眠状态，只有需要进行采集时才处于正常工作状态。

装置与基站的组网方法是指装置与基站的网络拓扑采用自组织的无线传感器网络。

本发明上报数据方法为实时上报和定时上报，定时时间由基站设置。

射频唤醒方法指通过射频模块的射频唤醒功能使装置在正常工作状态和休眠状态间进行转换。

无线传输通信方法指检测装置和基站之间采用无线通信的方式进行数据传输，维护简单方便。

本发明具有成本低、布设维护方便、使用安全、及时准确等优点。有效的解决了传统人工作业所存在的问题。本发明的该装置在水下活动作业中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的装置框图。

图2为本发明装置的工作流程图。

图3为本发明的网络拓朴图。

图4为本发明装置的端机程序流程图。

图5为本发明装置的基站程序流程图。

具体实施方式