专利名称：自组织无线传感器网络的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线传感器网络，特别是无线传感器多跳自组织网络。
背景技术：
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的传感器节点通过无线通信的方式，相互 联系，处理和传递信息的网络。该网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息 处理技术和通信技术，可以实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象 的信息，并对这些信息进行处理，传送给所需用户。因此，无线传感器网络在军事、工业、 交通、安全、医疗、探测以及家庭和办公环境等很多方面都有着广泛的用途。
现已投入产业使用的无线传感器网络多存在以下缺陷无线传感器网络只能以一种固 定的网络结构通信，不能多跳自组织网络，不具备自组织、自愈功能，无线传感器网络节 点无法实现动态拓扑。
200810010239.1中国专利申请公开了一种用于信号同步采集及准实时传输的无线传 感器网络，将无线传感器网络中的无线节点分为三类中心节点、中继节点和无线传感器
节点；其中中心节点与检测中心计算机相连接，用于网络同计算机的数据传输；中继节点 同中心节点组成一个多跳链式拓扑结构来实现数据远程传输网络；无线传感器节点根据接 收到的来自中继节点的信息，选择加入某个中继节点控制的检测单元，以便将自己的采集 数据发送给该中继节点。该无线传感器网络可实现自组织功能，但是该技术方案因节点成 本较高，且节点功耗仍然较大，无法实现大规模的网络。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可用于大面积监测区域、实现大规模网络 结构的自组织无线传感器网络。
本实用新型所述自组织无线传感器网络，包括无线传感器终端节点、路由节点及主控节点；所述终端节点分布于需要监测的现场区域，对现场环境信息进行采集、预处理，并 将信息传送给网络通信范围内的路由节点或主控节点，呈星形网络拓朴结构；所述路由节 点用于扩展网络容量，接收终端节点数据并向主控节点转发，各路由节点之间呈网状网络 拓朴结构；所述主控节点连接在计算机上，统一接收和管理路由节点和终端节点的数据。
本实用新型所采用的终端节点传送信息给网络通信范围内的路由节点或主控节点，呈 星形拓扑结构，实现起来相对简单，也可以节省费用，控制成本。其次，本实用新型的路 由节点之间呈Mesh网状网络拓扑结构，其路由自动建立和维护，具有强大的自组织、自 愈功能，网络可以通过"多级跳"的方式通信，可以组成大规模和比较复杂的网络。同时， 本实用新型没有严格的控制中心，节点可以随时加入或禽开网络，任何节点的故障不会影 响整个网络的运行，具有很强的抗毁性，这样就把单个节点故障对网络的影响降到最低。
本实用新型的终端节点为低功耗的传感器节点，置于所测环境中进行环境参数的采集 和预处理，并且上传给路由节点或主控节点，因此有很大的环境适应性。任何终端节点在 网络覆盖范围内可以自动加入或退出网络，且无需设置自动入网。因此使网络具有动态拓 扑组织功能，无须进行人工干预。
本实用新型的路由节点负责实现整个网络的数据中继、覆盖延伸功能，可设置多个路 由器做为路由节点，采用外接5V直流供电或计算机的USB接口供电。路由节点也可以实 现自己本身所带传感器的监测数据的上传，可与和终端节点功用互换。
因本实用新型是由路由器节点来实现网络组网方式的，网络的布设和展开无需依赖于 任何预设的网络设施，当网络环境发生变化或节点增加和减少时，路由器节点能够自动修 改路由表，实现整个网络路由的自适应，同时实现网络自动重构。
本实用新型的主控节点连接传感器网络与计算机，采用USB或RS232接口与计算机 进行通信，不断地将采集的信息传送给计算机，是网络和计算机的数据汇流节点。相对于 其它网络节点，主控节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强。
本实用新型的终端节点及路由节点均采用低功耗设计， 一节AA电池供电可以使终端 节点正常工作一年以上，使用寿命长，可降低网络维护成本。
本实用新型可用于对大面积的多点的环境参数进行连网监测记录，将传感器采集的数 据实时传输到控制中心电脑上进行数据存储和分析，避免人工查表、操作的繁杂和失误。
图1为本实用新型自组织无线传感器网络拓扑结构示意图； 图2为本实用新型自组织无线传感器网络终端结点结构框图3为本实用新型传感器数据采集处理模块流程图； 图4为本实用新型无线通信模块流程图5为本实用新型监控管理软件处理流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述自组织无线传感器网络，包括无线传感器终端节点l、
路由节点2及主控节点3;终端节点1分布于需要监测的现场区域，对现场环境信息进行 采集、预处理，并将信息传送给网络通信范围内的路由节点2或主控节点3，呈星形网络 拓朴结构；路由节点2用于扩展网络容量，接收终端节点1的数据并向主控节点3转发， 或将由自身采集的数据向主控节点3发送；各路由节点2之间呈网状网络拓朴结构。
如图2所示，本实用新型的终端节点硬件结构包括传感器、微处理器和无线网络模块 和电源，传感器、微处理器和无线网络模块依次连接，电源给节点系统提供电源支持。其 中的微处理器可选用低功耗的MSP430F14x芯片；无线网络模块选用低功耗、高性能的无 线网络模块，工作在全球通用的2.4GHz频段；传感器为根据实际监测需要所选择的不同 类型传感器，如温湿度传感器、气体传感器、压力传感器、震动传感器等等。为了系统配 置、调试方便，还可设置与微处理器连接的JTAG接口和RS232XUSB接口，以用来进行程 序下载、调试，软件升级，系统配置等，实现与计算机的通信。
本实用新型的路由节点硬件结构可以与上述终端节点相似，也可以省略传感器。
本实用新型的主控节点硬件结构也与上述终端节点相似，但无需传感器器件设置，且 其微处理器和无线网络模块数据处理能力、存储能力和通信能力相对路由节点的更强。
需要进一步说明的是，本实用新型所采用的无线网络模块是一个集合了 CC24xx射频 收发器，高性能的C8051F微处理器，可编程的1/0，多种天线连接方式和多种通讯距离 选择的整合方案，可支持网络的星状、混合树状、网状网络等弹性化拓朴设计，能在网状 或多次跳接无线网络内支持串行数据路由，通信速率可达250Kbps，最大支持65535个节 点。
如图3及图4所示，本实用新型所述无线传感器网络根据收发信号的有无，决定信号 的走向，从而实现无线通信功能。同时，本实用新型采用无线传感器网络的嵌入式软件，用于控制对传感器进fi^数据采集，并对采集到的数据进行处理，自动寻找网络进行自组网， 并向路由节点或主控节点发送数据。
如图5所示，本实用新型可通过监控管理软件的设置，完善整个网络系统的监控和管 理功能，实现对终端节点以及路由节点采集的数据进行分析、整理；实现对单个节点数据 的历史数据和实时数据的曲线显示；实现对某一时间段内所有节点的温度数据的偏差分 析，并进行检测、处理。当上位机处理软件检测到网络内的终端节点后，会在上位机上进 行显示并保存终端节点的数据，清楚地显现整个网络的拓扑结构和网络节点的环境参数。 当然，也可根据用户需求定制开发个性化的监控管理软件。
权利要求1、一种自组织无线传感器网络，包括无线传感器终端节点、路由节点及主控节点；其特征在于所述终端节点分布于需要监测的现场区域，对现场环境信息进行采集、预处理，并将信息传送给网络通信范围内的路由节点或主控节点，呈星形网络拓朴结构；所述路由节点用于扩展网络容量，接收终端节点数据并向主控节点转发，各路由节点之间呈网状网络拓朴结构；所述主控节点连接在计算机上，统一接收和管理路由节点和终端节点的数据。
2、 如权利要求1所述的自组织无线传感器网络，其特征在于所述终端节点包括传 感器、微处理器和无线网络模块和电源，传感器、微处理器和无线网络模块依次连接，电 源给节点系统提供电源支持；其中的微处理器选用低功耗MSP430F14x芯片，无线网络模 块选用低功耗无线网络模块。
3、 如权利要求1或2所述的自组织无线传感器网络，其特征在于所述路由节点包 括传感器、微处理器和无线网络模块和电源，传感器、微处理器和无线网络模块依次连接， 电源给节点系统提供电源支持；其中的微处理器选用低功耗MSP430F14x芯片；无线网络 模块选用低功耗无线网络模块。
4、 如权利要求3所述的自组织无线传感器网络，其特征在于所述低功耗无线网络 模块选用CC24xx射频收发器及C8051F微处理器。
专利摘要本实用新型提供一种可用于大面积监测区域、实现大规模网络结构的自组织无线传感器网络，包括无线传感器终端节点、路由节点及主控节点；所述终端节点分布于需要监测的现场区域，对现场环境信息进行采集、预处理，并将信息传送给网络通信范围内的路由节点或主控节点，呈星形网络拓朴结构；所述路由节点用于扩展网络容量，接收终端节点数据并向主控节点转发，各路由节点之间呈网状网络拓朴结构；所述主控节点连接在计算机上，统一接收和管理路由节点和终端节点的数据。本实用新型可用于对大面积的多点的环境参数进行连网监测记录，将传感器采集的数据实时传输到控制中心电脑上进行数据存储和分析，避免人工查表、操作的繁杂和失误。
文档编号H04L12/28GK201248050SQ20082018481
公开日2009年5月27日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者娟 刘, 健 姜, 张晓蒙, 王水璋 申请人:南京达智通信技术有限责任公司