[实用新型]一种可配置传感器的教学实验系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线网络应用技术设备领域，尤其是涉及一种可配置传感器的教学实验系统。

背景技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种结合了微电子机械系统、片上系统、无线通信、低成本传感器等技术的新兴网络技术。它通常是由大量廉价的具有信息获取能力的节点组成的面向任务的自组织无线通信网络，作为“物联网”研究的前端感知层的重要组成部分，拥有十分广阔的应用前景，并已引起了学术界和工业界的广泛关注。从而在无线传感器网络方向上产生了巨大的人才需求。这种人才需求又对高校在无线传感器网络的实验平台建设上提出了新的需求。实验平台不仅是学生课程实验的平台，而且也是从事无线传感网络的研究平台。然而，已有的实验平台并不能满足这种需求，主要体现在： 

（1）由于实验所用的节点规模较大，导致学生做实验时，耗费了大量的时间在重复繁琐的环节上，导致实验效率低下。例如：现有的无线传感器网络节点一般都使用硬件仿真器对节点进行编程，显然这种方法不可避免地涉及到反复的人工插拔和程序烧写操作，这是非常耗时和繁琐的。

（2）缺乏有效的实验测试方法。传统的获取实验测试数据的方法是节点将需要上报的实验数据无线传输到sink节点，由sink节点通过串口或网络口上报给PC来做进一步的处理。这种实验数据收集方式不适用于有着大量实验数据的实验，例如时间同步、路由算法等复杂实验。大量的实验数据如果采用无线传输，不仅会对实验结果产生巨大影响，而且可能会使得整个网络发生瘫痪，影响实验的正常进行。

（3）现有的实验系统不具有硬件重配能力。现有的实验系统一般只支持几种固定传感器的实验教学，例如温湿度、CO2浓度等，尽管这些传感器的驱动开发大同小异，但由于实验系统的不可重配性，使得在面对新的传感器时，学生需要在硬件层的基础上开发节点的驱动程序。但是对初级学生来说，他们缺乏足够的开发能力来完成实验的扩展。

（4）现有的实验系统不能在线使用，学生一般只能在实验室里使用设备，资源利用率低。

实用新型内容

为了弥补上述试验平台费事费力，使用不便，利用率低的缺陷，本实用新型提出一种可配置传感器的教学实验系统。

实现上述有益效果的技术方案为，一种可配置传感器的教学实验系统，所述系统包括实验平台、分别与实验平台连接的传感器接口和智能网关，实验平台内置有储存模块和处理模块，处理模块分别与传感器接口和储存模块连接，智能网关将多个实验平台连接到一起构成拓扑网络。本技术方案中，采用智能网关将实验平台连接到一起，多个实验平台之间的储存模块可以共享，传感器信息储存到某一个储存模块后可以共享到整个拓扑网络，简化了储存程序，同时避免了在传感器使用时的繁琐步骤，提高了使用效率。

实验平台还连接有网络组件，网络组件将实验平台与外界互联网连接到一起。本技术方案中，采用网络组件将实验平台与网络连接到一起，使用者通过网络对实验平台进行操作，提高实验平台的应用范围。

所述实验平台还包括仪表模块和显示模块，仪表模块和显示模块分别与处理模块相连接。本本技术方案中，仪表模块兼容多种传感器的种类，根据传感器的不同分别显示不同的结果，显示模块则将现在实验的传感器类型和传感器工作状态和平台实时信息更加直观的显示出来。

所述仪表模块采用液晶仪表盘。采用液晶仪表板，比原来机械仪表盘应用范围广泛，结果显示更加精确。

所述智能网关内部设有zigbee通讯模块，多个实验平台通过zigbee通讯模块连接到一起。采用zigbee通讯协议的方式，多个网关相互连接到一起，网络传输稳定，技术稳定成熟。

本实用新型通过在实验平台预先储存好程序，在使用时不需要更新程序，只是上电时节点会向网关请求现在自己这个节点接的传感器类型，网关存了这个节点的传感器信息，所以接收到节点的请求后，会把该节点的传感器信息告诉这个节点，节点会调用相应的程序接口来正常驱动这个传感器；本实用新型中，实验平台储存的传感器程序在线更新是通过使用软件就可以对节点上的程序进行在线更新，无需现场更新，且使用者通过网络即可完成对实验平台的操作，提高了使用效率；同时，本实用新型无需实验者再单独对传感器平台烧录传感器信息，避免了重复原来传感器烧录的繁琐步骤；本实用新型通过网关组成拓扑网络，避免了原来的传输步骤，提高了通信效率和数据的交换量，便于大规模试验。

附图说明

图1为本实用新型的方法的一种实施例的流程示意图；

图2为本实用新型的系统的一种实施例的结构框型示意图。

具体实施方式