[实用新型]面向无线传感器网络的低功耗节点

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线传感技术领域，具体涉及一种面向无线传感器网络的低功耗节点。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由传感器技术、嵌入式技术、无线通信以及数字电子技术等多学科发展孕育出来的一种全新的信息获取和处理技术。它是由大量的具有无线通信与计算能力的微小传感器节点布没在特定的区域而形成的，能够根据环境情况而完成指定任务的测控与通信网络系统。它具有规模大、成本低、节点硬件简单、功耗低、自组织等特点，对周围环境进行分布与协作式感知，是连接计算机世界与真实物理世界的桥梁。

WSN是由传感器节点、汇聚(Sink)节点和管理节点构成的三级网络系统。大量传感器节点被布撒在某一指定的感知区域内，每个节点都可以收集数据，并通过多条路由方式把数据传送到汇聚节点。汇聚节点负责发出控制命令和接收各个传感器节点发回的数据，并通过USB接口或者RS232接口把数据发送给终端用户PC机。PC机对各个数据进行综合分析处理。

传感器节点通常主要由传感器模块、处理器模块、无线通信模块、存储器模块和电源模块等功能模块组成。汇聚节点除了具有一个普通传感器节点的功能之外，结构和功能也更为复杂。感知区域内传感器节点所采集的信息与外部网络或终端用户的连接需要通过汇聚节点来实现。汇聚节点是无线传感器网络与有线设备连接的中转站，是WSN内部网络与管理节点的接口，可以连接传感器网络与Internet等外部网络，能够实现协议栈之间的通信协议转换，把收集的数据转发到外部网络上。负责发送上层命令(如查询、分配ID地址等)，接收下层节点的请求和数据，具有数据融合、请求仲裁和路由选择等功能，是无线传感器网络中最重要的一部分。

无线传感器网络作为一种特殊的Ad hoc网络，除了动态拓扑、自组织、多跳路由、带宽受限等，它还具有其一个极为显著的特征：对于能量或者说功耗的限制。因此，无线传感器网络节点必须具有低功耗的特点。

节点是无线传感器网络的基石,是整个网络系统正常、高效运转的保障。设计和开发出稳固、高效、节能的节点是无线传感器网络非常重要的研究内容，特别是低功耗的网络节点设计是目前面临的一个重要难题。无线传感器网络与传统的网络系统相比，一般应用在高危或者人类难以触及的领域，所以面临的首要问题就能耗问题。根据其应用场合的特殊性，节点的能量供给通常情况采用电池供电。一般电池是一种独立的没有任何能量补充的动力源(太阳能电池除外，且太阳能电池因为是复杂性的设计,在无线传感器网络的应用极少)，节点的能量一旦耗尽，节点将会失活，立刻停止其工作，退出网络。根据网络节点的特点，解决节点能耗的途径有两种：一是采用可再生能源作为节点的能量供给，比如太阳能等，让节点的能量可以自给自足。二是研究低功耗的设计方案，在满足应用需求的前提下，降低节点各个环节的能量，从而降低节点的能耗。根据实际的应用需要，成本通常是考虑的第一要素，显然设计出低功耗的网络节点是解决这一难题的有效途径。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种面向无线传感器网络的低功耗节点，其可切实解决目前无线传感器网络节点中普遍存在的能耗问题，提供一种稳固、高效、节能的无线传感器网络节点。

为了解决现有技术中的这些问题，本实用新型提供的技术方案是：

一种面向无线传感器网络的低功耗节点，所述低功耗节点用于无线传感器网络中的温湿度采集传感器与PC服务器之间的组网通信，所述低功耗节点包括母板系统与子板系统两部分，母板系统与子板系统之间通过定义好的插针互相连接，母板系统包括开关量传感器、为节点工作供电的外接电源模块以及用于外接温湿度采集传感器的温湿度传感器接口，子板系统包括SOC处理器模块、无线通信模块，SOC处理器模块接收母板系统传回的温湿度传感信号、传感器ID号以及开关量信号，并通过无线通信模块发送至PC服务器。

对于上述技术方案，实用新型人还有进一步的优化实施方案。

作为优化，母板系统中的外接电源模块为5V外接电源，所述子板系统内设有3.3V稳压转换单元，工作时母板系统中的5V外接电源通过插针定义的I/O口提供给子板系统，所述3.3V稳压转换单元再将5V电源转换成3.3V输出从而给子板供电。

作为优化，所述子板系统中的无线通信模块包括SMA外接天线或者板载天线中的任意一种以及时钟控制电路，子板系统中设有SMA外接天线或者板载天线，在具体应用时通过焊接选定其中任意一种天线。