专利名称：一种通用无线传感网络平台的微环境监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线传感网络技术领域，特别是涉及一种通用无线传感网络平台的微环境监测系统。
背景技术：
无线传感网络作为新兴的测控网络技术，是一种能够自主实现数据的采集、融合和传输的智能网络应用系统。近年来，无线传感网络引起了广泛的关注，在军事、环境、医疗、空间探索和商务应用等方面得到越来越多的应用。微环境指小范围内的环境状况，包括环境的气温、湿度、气压和光照等因素。微环境影响着农作物的生长，机器的使用状况等，在人们的生产、生活和科学研究中起着重要的作用。因此，对微环境状况的实时监测有着重要的科学价值和经济意义。现有微环境监测系统不能实时控制传感器的工作状态，并且无线传感网络节点也不能按需使用能量(EoD)。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种通用无线传感网络平台的微环境监测系统，能实时控制传感器的工作状态，并且无线传感网络节点能够按需使用能量。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种通用无线传感网络平台的微环境监测系统，包括远程控制平台和至少1个无线传感网络节点，其特征在于，所述的无线传感网络节点包括通用无线传感网络节点、多通道单刀单掷模拟开关、DC-DC变换器和微环境传感器模块；所述的通用无线传感网络节点的通用传感器供电端与所述的DC-DC 变换器相连，数字输入输出端与所述的多通道单刀单掷模拟开关的控制端相连，数字接口供电端与所述的多通道单刀单掷模拟开关的电源端相连，模拟输入端与所述的微环境传感器模块的输出端相连；所述的DC-DC变换器的输出端通过所述的多通道单刀单掷模拟开关与所述的微环境传感器模块的电源端相连；所述的通用无线传感网络节点通过通用无线传感网络网关与所述的远程控制平台相连。所述的通用无线传感网络节点内设有与通用供电端和数字接口供电端相连的电源。所述的微环境传感器模块由至少1个微环境监测传感器组成。所述的微环境监测传感器为气温传感器，湿度传感器，气压传感器和光照传感器中的一种。所述的远程控制平台包括依次相连的无线信号接收器、存储器、中央处理器和显不器。所述的远程控制平台还包括与中央处理器相连的报警器。有益效果由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果[0013]1.本实用新型是一种通用无线传感网络平台的微环境监测系统，用于远程监测和控制微环境传感器的工作状态。可根据实际需要，开通或关断相应的微环境传感器，节省节点的能量，有效延长整个无线传感网络的工作寿命。2.本实用新型用于微环境监测，包括环境的气温、湿度、气压和光照等因素，也可以根据实际需要添加或置换传感器，监测需要的环境参数。3.本实用新型的微环境监测系统采用远程控制方式，操作员在远程控制平台中设置微环境传感器的控制系统，控制各个微环境传感器的工作状态，极大的方便操作员的操作，提高微环境监测系统的灵活性。4.本实用新型的微环境监测系统采用节点的数字输入输出(DIO)通过单刀单掷 (SPST)开关控制由节点的通用传感器供电端经DC-DC变换器输出的微环境传感器的供电的通断，无需外加电源，控制电路简单，便于实施。5.本实用新型的微环境监测系统的结构简单，有效减少节点无谓的能源损耗，实现系统的按需能耗(EoD)。
图1是本实用新型的网络拓扑图；图2是本实用新型的节点配置图；图3是本实用新型的单通道原理图；图4是本实用新型的远程控制平台示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例本实用新型涉及一种通用无线传感网络平台的微环境监测系统，包括远程控制平台和η个无线传感网络节点，其中，η > 1。如图1所示，所述的无线传感网络节点包括通用无线传感网络节点，微环境传感器模块，DC-DC变换器，4通道单刀单掷开关。通用无线传感网络节点的通用传感器供电端为DC-DC变换器提供12V的输入电压，通过DC-DC变换器输出微环境传感器需要的工作电压，并输出到4通道单刀单掷开关输入端。节点的数字输入输出端依次与4通道单刀单掷开关的控制端连接，控制相应开关的开启与关断。4通道单刀单掷开关的输出端依次与微环境传感器模块的电源端连接，微环境传感器模块感知信息， 并从节点的模拟输入端将信号输入到通用无线传感网络节点，通用无线传感网络节点再通过通用无线传感网络网关与所述的远程控制平台相连，从而实现数据传输，如采用ZigBee 方式传输信息，其工作频段为2. 4GHz，该频段为工业科学医疗(ISM)免授权频段。由于无线传感网络节点的通用传感器供电端输出功率有限，因此本实用新型采用小功率，低损耗的 DC-DC变换器。所述的通用无线传感网络节点包括4个模拟输入通道，4个数字输入输出通道，以及通用传感器供电端，数字接口供电端。其中，通用传感器供电端输出12V直流电压，数字接口供电端输出5V直流电压。同时，通用无线传感网络节点包含一个电源模块，为通用无线传感网络节点供应能量。如图2所示，所述的微环境传感器模块由4个微环境监测传感器构成。微环境监测传感器检测微环境信息，包括微环境的气温、湿度、气压和光照等。其中，微环境监测传感器为气温传感器，湿度传感器，气压传感器和光照传感器中的一种，也可根据实际需要添加或置换传感器，获取需要的环境参数。各环境传感器的电源端与相应通道的单刀单掷模拟开关的输出端连接，为环境传感器提供工作电压。环境传感器的感知信息从节点的模拟输入端以无线方式传输到远程控制平台，便于操作员对微环境信息的监测和控制。在微环境传感模块中设有短路保护电路，该短路保护电路防止因电路短路而产生的短路电流对节点产生损害，起保护作用。如图3所示，所述的4通道单刀单掷开关的相应输入端依次与DC-DC变换器的输出端连接，相应的输出端与各环境传感器的电源端连接，控制端与通用无线传感网络节点的数字输入输出端连接。通用无线传感网络节点的数字输入输出端输出数字控制信号，开启与关断相应通道开关。当某通道单刀单掷开关开启时，相应的环境传感器正常工作，并将感知信息传输到远程控制平台；当某通道单刀单掷开关关断时，相应的环境传感器无能量供给，中断工作。通过对单刀单掷开关的控制，可以远程实时开启和关断相应的环境传感器，减少节点的能量损耗，实现按需能耗，而且能以无线方式远程配置，方便灵活。如图4所示，所述的远程控制平台包括依次相连的无线信号接收器、存储器、中央处理器和显示器，所述的中央处理器还与报警器相连。所述的远程控制平台的存储器存储所有节点的传感器信息，以及节点的能量和信号强度等信息，并以波形图和柱形图的形式在显示器上实时显示，方便操作员的观察和分析。同时，远程控制平台实现对环境传感器的远程控制，在远程控制平台上对各个节点的所有环境传感器设置控制按钮，当按钮开启时， 节点的数字输入输出端输出数字开启信号，给相应通道单刀单掷开关施加导通电压，开启对应的通道和相应的环境传感器工作。当按钮关断时，节点的数字输入输出端输出关断信号，相应的开关通道关断，对应的环境传感器暂停工作。并且远程控制平台上设有报警器， 当被监测信号超出中央处理器内的设定值时，报警器发出警报。本实用新型的通用无线传感平台的微环境监测系统工作原理如下系统开启后，开始组网和信息初始化过程。当一切正常完成后，微环境传感器模块监测微环境信息，将监测信号传送到通用无线传感器网络节点，通用无线传感器网络节点直接或者经路由以无线方式把信息传输到远程控制平台，操作员通过操作界面得到微环境信息。当不需要对外界某一环境参量检测时，通过对远程控制平台中相应环境传感器按钮的操作，给通用无线传感器网络节点发送一个关断信号，通用无线传感器网络节点接收到这个信号，从数字输入输出端输出控制信号到相应通道的单刀单掷开关的控制端，关断相应通道的单刀单掷开关，对应的微环境监测传感器停止工作。当需要重新开启被关断的微环境监测传感器时，开启远程控制平台中相应的控制按钮，通用无线传感器网络节点接收到开启信号，数字输入输出端输出开启信号给单刀单掷开关，开启相应通道的开关，对应的微环境监测传感器开始工作。
权利要求1.一种通用无线传感网络平台的微环境监测系统，包括远程控制平台和至少1个无线传感网络节点，其特征在于，所述的无线传感网络节点包括通用无线传感网络节点、多通道单刀单掷模拟开关、DC-DC变换器和微环境传感器模块；所述的通用无线传感网络节点的通用传感器供电端与所述的DC-DC变换器相连，数字输入输出端与所述的多通道单刀单掷模拟开关的控制端相连，数字接口供电端与所述的多通道单刀单掷模拟开关的电源端相连，模拟输入端与所述的微环境传感器模块的输出端相连；所述的DC-DC变换器的输出端通过所述的多通道单刀单掷模拟开关与所述的微环境传感器模块的电源端相连；所述的通用无线传感网络节点通过通用无线传感网络网关与所述的远程控制平台相连。
2.根据权利要求1所述的通用无线传感网络平台的微环境监测系统，其特征在于，所述的通用无线传感网络节点内设有与通用供电端和数字接口供电端相连的电源。
3.根据权利要求1所述的通用无线传感网络平台的微环境监测系统，其特征在于，所述的微环境传感器模块由至少1个微环境监测传感器组成。
4.根据权利要求3所述的通用无线传感网络平台的微环境监测系统，其特征在于，所述的微环境监测传感器为气温传感器，湿度传感器，气压传感器和光照传感器中的一种。
5.根据权利要求1所述的通用无线传感网络平台的微环境监测系统，其特征在于，所述的远程控制平台包括依次相连的无线信号接收器、存储器、中央处理器和显示器。
6.根据权利要求1所述的通用无线传感网络平台的微环境监测系统，其特征在于，所述的远程控制平台还包括与中央处理器相连的报警器。
专利摘要本实用新型涉及一种通用无线传感网络平台的微环境监测系统，包括远程控制平台和至少1个无线传感网络节点，无线传感网络节点包括通用无线传感网络节点、多通道单刀单掷模拟开关、DC-DC变换器和微环境传感器模块；通用无线传感网络节点的通用传感器供电端与DC-DC变换器相连，数字输入输出端与多通道单刀单掷模拟开关的控制端相连，数字接口供电端与多通道单刀单掷模拟开关的电源端相连，模拟输入端与微环境传感器模块的输出端相连；DC-DC变换器的输出端通过多通道单刀单掷模拟开关与微环境传感器模块的电源端相连；通用无线传感网络节点以无线方式与远程控制平台相连。本实用新型能实时控制传感器的工作状态。
文档编号H04L29/08GK202135165SQ20112023379
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者倪虎生, 李媛媛, 禹素萍, 许武军, 陶梦月 申请人:东华大学