[实用新型]一种基于切换天线的无线传感器组网系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线传感器网络领域，特别涉及一种基于切换天线的无线传感器组网系统。

背景技术

无线传感器网络是一种可用于农业领域的新型信息收集和处理技术，可用于大面积农田的监测。它综合了包括通信技术、现代传感器技术、嵌入式计算机技术和微电子技术等在内的多种技术，具有低成本、高可靠性、低功耗等特点，在农业上的应用也越来越广泛，拥有光明的发展前景。

传统的无线传感器网络采用全向天线组网，全向天线拥有覆盖范围广、价格便宜、便于部署、协议相对简单等优点，但也有增益低、传输距离近、网络空间复用率低、冗余信息多等缺点，而定向天线通信距离远，目标密度大，频率利用率高，抗干扰能力强，可以提高网络空间复用率、增大网络覆盖区域、节约能量消耗。

农业现代化与信息化是发展的趋势，农田的大规模智能化种植也是未来的趋势。采用可切换天线的目的在于扩大网络的覆盖范围，减少传输能耗的损失，目前的无线传感器网络方案，对定向天线的使用仍比较少，如何找到一个简单易行的组网方案是需要考虑的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于切换天线的无线传感器组网系统，在部分传感器节点上增加了定向天线，通过合适的组网方式，增大了网络的覆盖范围，使网络具有更长的寿命，可实现远程对大面积区域的准确监测。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于切换天线的无线传感器组网系统，包括节点、数据监测中心，其中节点包括汇聚节点、传感器节点和备选链头节点，所述汇聚节点、传感器节点安装全向天线；所述备选链头节点安装可切换天线，其中可切换天线包括全向天线和定向天线；当传感器节点作为链头节点时，采用全向天线通信；当备选链头节点作为链头节点时，采用定向天线通信；当备选链头节点不作为链头节点时，采用全向天线通信；

链头节点融合数据后发送至汇聚节点，汇聚节点将收到的数据存储在本地，并通过传送至Internet，最后呈现到数据监测中心的网页上，通过网页获取监测区域的实时状况。

所述汇聚节点包括第一微处理器，以及分别与第一微处理器连接的第一无线无线通信模块、第一串口调试模块、存储模块和GPRS模块，其中第一无线通信模块安装全向天线。

所述GPRS模块选用WG-8010。

所述存储模块选用SPI通信方式的SD卡。

所述传感器节点包括第二微处理器，以及分别与第二微处理器连接的第二无线无线通信模块、第二串口调试模块、第一传感器模块，还包括与第一传感器模块连接的第一外部传感设备，其中第二无线通信模块安装全向天线。

所述备选链头节点包括第三微处理器，以及分别与第三微处理器连接的第三无线无线通信模块、第三串口调试模块、第二传感器模块，还包括与第二传感器模块连接的第二外部传感设备，其中第三无线通信模块安装可切换天线。

所述第一微处理器、第二微处理器、第三微处理器的芯片型号均为STM32F103。

所述第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块均选用无线射频模块WLK01L39。

汇聚节点可设置在离网络覆盖区域较远的地方，传感器节点采集数据后将数据发送至链头节点。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本实用新型采用电控式可切换天线，对少数节点装备了该天线。

(2)本实用新型的方案实施简便，原有的全向天线网络保持不变，增加少量装备了可切换天线的备选链头节点，不影响原来的网络结构与布局。

(3)本实用新型引入了可切换天线，可增大网络覆盖区域，增大监测面积。

(4)本实用新型减少了长距离传输的损耗，能延长网络寿命。

(5)本实用新型只轻微增加了成本，具有较强的实用性。

附图说明

图1是本实用新型所述一种基于切换天线的无线传感器组网系统的结构示意图。

图2是汇聚节点的结构示意图。

图3是传感器节点的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。