[实用新型]一种用于图像采集和传输的无线传感器网络节点设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于图像采集和传输的设备，尤其涉及一种用于图像采集和传输的无线传感器网络节点设备，属于无线传感器网络领域。

背景技术

在环境监测、安全监控、智能家居等多种应用场合，都需要采集环境的图像信息。通过图像采集设备可以获得关于周围环境的视频或图像信息，基于对视频和图像信息的分析和处理就可以获得各种应用所需的必要信息。在已知的现有技术中，一般都使用摄像头等终端图像采集设备采集周围环境的图像信息，通过有线或无线的通信方式将原始信息传输到远处的终端，在终端服务器上再对原始数据进行处理。

现有的图像采集系统可以分为两类，一类主要是基于有线传输的视频监控系统，一类主要是基于WLAN、WIFI等无线技术的无线摄像头设备。

视频监控系统通常由部署在各处的许多独立摄像头和一个强大的控制终端组成，摄像头与控制终端之间采取有线连接.该系统的优点是系统功能强大，视频数据信息丰富。但是其缺点是价格昂贵，布设麻烦，不适合部署在环境恶劣的场合，受到电源、通信、安全等多方面因素的限制也不能满足快速部署、临时部署的应用需求，同时其强大的性能也往往超出了实际的应用需求，造成了资源的浪费。

无线摄像头设备，所采用的无线局域网协议如WLAN、WIFI等，具有距离短，功耗大，信道容量高等特点。因此应用场合受到了比较大的限制，比较依赖终端接收设备的位置，并且功耗很大，无法持久工作。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种用于图像采集和传输的无线传感器网络节点设备，该设备首先采用CMOS图像传感技术，同传统的CCD摄像技术相比，具有体积小，成本低，功耗小的特点，特别适合于无线传感器网络的应用需求，能够低功耗和高质量的采集环境图像信息。同时设备上还集成了与之配套的硬件图像压缩编码和存储模块，提高了系统的处理速度，保证图片质量的同时又降低了数据流量。采用符合IEEE802.15.4标准和Zigbee技术标准的无线通信协议，支持最多到65000个无线设备组成的一个无线网络系统。类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee无线通信设备类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个无线通信设备间的通信距离在标准功率下为75米，但以接力的方式通过无线电波将数据从一个设备传到另一个设备，经过多次接力可以扩展到几百米，甚至几公里，Zigbee无线通信协议特别适用于以下的应用场景：需要数据采集或监控的网点多，要求传输的数据量不大，而要求设备成本低；数据传输可靠性高，安全性高；设备体积很小，电池供电；地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖。本实用新型在Zigbee协议基础上设计了可靠的多跳传输的无线通信协议，多个设备可以自组成网，协作传输，即解决了有线通信系统布线麻烦的缺点，又克服了通常的无线局域网络通信距离短、功耗高的缺点。

为实现上述目的，如图1所示，用于图像采集的无线传感器网络节点设备的逻辑结构包括：图像传感模块、图像处理模块、图像存储模块、微处理器、无线通信模块。这些模块的连接关系说明如下，图像传感模块经过数据线与图像处理模块连接，数据线包括控制线和图像像素点的模拟量数据线或者是数字量数据线，控制线通常是I²C总线接口。图像处理模块经过SPI接口或者通用串行接口和微处理器连接。图像存储模块通过地址线和数据线和微处理器连接。无线通信模块通过SPI总线和若干辅助数据线(含中断信号等)和微处理器连接。图像传感模块的原始感知数据经过图像处理模块的加工得到压缩后的图像数据；微处理器模块位于系统的核心位置，图像处理模块、图像存储模块和无线通信模块均接受微处理器的控制。该设备还包括一个外部供电的电源模块。在微处理器上运行图像采集程序与无线通信程序，控制和调度各个硬件模块完成设备功能，保证服务质量。