[实用新型]用于野外大气环境和水文信息的无线传感器网络监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于大气温度、湿度、大气压、风向、风速、降雨量以及水深监测的无线传感器网络技术领域。

背景技术

现有的野外环境监测现状薄弱，其手段主要有三种：一种是靠人工到达现场进行监测，即依靠人员的经验进行人工观测或者采用监测仪器进行现场测量，这种方法浪费了大量的资源，不适于于对实时性要求高或要求长期监测的场合；第二种是采用GSM、GPRS等无线方法，GSM、GPRS无线方式虽然具有无线远距离通信的优点，但无线通讯服务费用比较高，而且在规模果园中不可能布设大量节点，否则维护成本将会很高；第三种则是利用有线方法监测，此种方法的最大缺点是在野外布线将非常麻烦，有时是不可能的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种低成本的用于野外大气环境和水文信息的无线传感器网络监测系统。

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于野外大气环境和水文信息的无线传感器网络监测系统，其特征在于：它包括：

传感器节点，采集环境数据形成模拟信号，并将模拟信号转换成数字信号；

sink节点，与传感器节点无线联接，完成数字信号的多跳中继传输；

网关，与sink节点联接，用于解析和存储得到的数字信号以及负责与外界的通信；

PC监控终端，与网关通过互联网联接，完成环境数据的综合处理及对传感器节点的控制。

按上述方案，所述的传感器节点由数据采集模块和第一射频模块组成，第一射频模块包括第一天线；第一射频模块将数据采集模块采集的环境数据转换为数字信号，并通过天线与sink节点通信。

按上述方案，所述的sink节点由第二射频模块和USB接口板组成；第二射频模块包括第二天线，且与所述的第一射频模块的结构相同；第二射频模块通过第二天线与第一射频模块通信；USB接口板与所述的网关相联接。

按上述方案，所述的数据采集模块由传感器和51外部接插件组成，51外部接插件与所述的第一射频模块相联接；所述的传感器包括测风传感器、温湿度传感器、气压传感器、降雨量传感器和水深传感器。

按上述方案，所述的第一射频模块还包括微处理器和与之相联接的射频芯片、外部存储器、身份识别ID芯片；其中射频芯片与所述的第一天线相联接；微处理器与所述的数据采集模块相联接。

本实用新型的工作原理为：传感器通过一个51脚的接插件连接在一起，组成一个传感器节点；分布在监测现场的众多传感器节点形成自组网，传感器节点之间通过无线多跳的形式将监控到温度、湿度、大气压、风向、风速、降雨量、水位等信息最终传送到sink节点；sink节点通过虚拟USB串口的方式将数据传送给网关，网关接收数据并对数据进行解析，存储到嵌入式数据库中，最后通过TCP/IP方式将数据传送给PC监控终端，并接收用户的命令传递给各传感器节点；PC监控终端对监测数据进行可视化管理，通过睡眠、唤醒、改变采样频率等命令对网络的各传感器节点进行控制。

本实用新型的有益效果为：1、相比传统的GSM和GPRS无线传输方式，可免除通讯服务费，布点规模不受限制；2、相比于有线传输方式，可免布线，依靠电池供电，便于更换；3、采用低功耗单片机涉及无线传感器节点，可最大限度地延长网络生存时间；4、性价比相比于市场上无线传输设备具有较大优势。

附图说明

图1为本实用新型无线传感器网络体系结构图

图2为本实用新型无线传感器节点的原理图

图3为本实用新型PC监控终端软件使用的类结构图

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的无线传感器网络体系结构图，大量无线传感器节点将采集到的数据通过无线多跳的形式发送给sink节点；sink节点通过USB与网关连接通过网关将数据最终传送到监控终端。

图2为本实用新型无线传感器节点的原理图，传感器节点由数据采集模块和第一射频模块组成，采集环境数据形成模拟信号，并将模拟信号转换成数字信号。数据采集模块由传感器和51外部接插件组成，所述的传感器包括测风传感器、温湿度传感器、气压传感器、降雨量传感器和水深传感器。第一射频模块包括第一天线、微处理器和与之相联接的射频芯片、外部存储器、身份识别ID芯片；其中射频芯片与第一天线相联接；微处理器与51外部接插件相联接。