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面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:10978641閱讀:863來源:國知局
面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),包括圓形的底座,所述底座固定在地面基礎上;豎桿,所述豎桿可轉(zhuǎn)動的設于所述底座的圓心處,所述豎桿的中部固定一長方體狀的箱體,所述箱體的側(cè)面均勻分布有若干矩形的盲孔,所述盲孔內(nèi)設有若干用于環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器節(jié)點;太陽能發(fā)電系統(tǒng),所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括位于所述豎桿的頂部的圓形的太陽能板,于太陽能板相連的鉛酸蓄電池,所述太陽能板的直徑是底座直徑的1.5倍至2.5倍。所采集的平行數(shù)據(jù)多,復現(xiàn)性好,便于對數(shù)據(jù)的真?zhèn)?,可靠性進行分析,評判。進而方便獲取準確的監(jiān)測結(jié)果。
【專利說明】
面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及環(huán)境監(jiān)測用設備技術領域,尤其是一種面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器節(jié)點及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著社會發(fā)展的需求和通信技術、嵌入式系統(tǒng)和傳感器技術的進展,具有感知、計算和無線通信能力的無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)引起了人們的極大關注。
[0003]而現(xiàn)有的無線傳感器系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障,獲取的數(shù)據(jù)波動性較大,數(shù)據(jù)呈不穩(wěn)定狀態(tài),難以對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學校驗、分析,進而難以對環(huán)境進行有效的檢測,該問題亟待解決。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]現(xiàn)有技術不能滿足人們的需要,為彌補現(xiàn)有技術不足,本實用新型旨在提供。
[0005]為實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用以下技術方案:一種面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),包括:
[0006]圓形的底座,所述底座固定在地面基礎上;
[0007]豎桿,所述豎桿可轉(zhuǎn)動的設于所述底座的圓心處,所述豎桿的中部固定一長方體狀的箱體,所述箱體的側(cè)面均勻分布有若干矩形的盲孔,所述盲孔內(nèi)設有若干用于環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器節(jié)點;
[0008]太陽能發(fā)電系統(tǒng),所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括位于所述豎桿的頂部的圓形的太陽能板,于太陽能板相連的鉛酸蓄電池,所述太陽能板的直徑是底座直徑的1.5倍至2.5倍。
[0009]優(yōu)選的,所述底座與地面基礎通過螺栓連接。
[0010]優(yōu)選的,所述無線傳感器節(jié)點包括能量供應單元、傳感器陣列單元、處理器單元和無線通訊單元,能量供應單元用以給傳感器陣列單元、處理器單元和無線通訊單元供電。
[0011]優(yōu)選的,所述能量供應單元為可充電的聚合物鋰電池,所述聚合物鋰電池與所述鉛酸蓄電池電連接。
[0012]優(yōu)選的,所述傳感器陣列單元包括排成陣列的光傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、GPS定位傳感器、霍爾傳感器和瓦斯感測傳感器,還包括AD/DC轉(zhuǎn)換模塊。
[0013]優(yōu)選的,所述處理器單元包括處理器和存儲器。
[0014]優(yōu)選的,所述處理器采用Atmegal28L處理器。
[0015]優(yōu)選的,所述底座內(nèi)設有伺服電機,所述伺服電機與豎桿通過齒輪傳動,使豎桿順時針或逆時針轉(zhuǎn)動。
[0016]優(yōu)選的,所述鉛酸蓄電池設于所述箱體內(nèi)部。
[0017]優(yōu)選的,所述箱體的側(cè)面上還設有具有夜視功能的高清攝像頭。
[0018]與現(xiàn)有技術相比,本實用新型的有益效果是:本實用新型穩(wěn)定性好,可靠性高,操作使用方便,實用性強,設計新穎,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。箱體設置成可轉(zhuǎn)動的形式,可以使不同的側(cè)面面朝不同的方向,增加了采樣的多樣性。此外,無線傳感器節(jié)點在箱體在形成有陣列,所采集的平行數(shù)據(jù)多,復現(xiàn)性好,便于對數(shù)據(jù)的真?zhèn)?,可靠性進行分析,評判。進而方便獲取準確的監(jiān)測結(jié)果。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0020]圖2是本實用新型中所述的無線傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖;
[0021 ]圖3是圖2的細節(jié)的結(jié)構(gòu)框圖;
[0022]附圖標記:
[0023]底座10;
[0024]豎桿20;
[0025]箱體30;
[0026]盲孔31;
[0027]能量供應單元401;
[0028]傳感器陣列單元402;
[0029]處理器單元403;
[0030]無線通訊單元404;
[0031]太陽能板50。
【具體實施方式】
[0032]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?,本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。
[0033]請參閱圖1至圖3,一種面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),包括圓形的底座10,所述底座10固定在地面基礎上;豎桿20,所述豎桿20可轉(zhuǎn)動的設于所述底座10的圓心處,所述豎桿20的中部固定一長方體狀的箱體30,所述箱體30的側(cè)面均勻分布有若干矩形的盲孔31,所述盲孔31內(nèi)設有若干用于環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器節(jié)點;太陽能發(fā)電系統(tǒng),所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括位于所述豎桿20的頂部的圓形的太陽能板50,于太陽能板50相連的鉛酸蓄電池,所述太陽能板50的直徑是底座1直徑的1.5倍至2.5倍。
[0034]具體的,所述無線傳感器節(jié)點與基站無線通訊連接。
[0035]為了便于安裝,所述底座10與地面基礎通過螺栓連接。通過螺栓連接在地面基礎上,也可以連接在巖石基礎上。設于地面基礎上,可以將本實用新型放置在平原地區(qū)進行監(jiān)測環(huán)境,放置在巖石上可以用于山體。當然也可以固定在其他基礎上,如煤礦礦井內(nèi),若將本實用新型設于煤礦內(nèi),則可將太陽能板50替換為擋板,而不設置太陽能發(fā)電功能,因為煤礦下方見不到陽光,此時,傳感器陣列必須包括有瓦斯感測傳感器。
[0036]在此,有必要對所述無線傳感器節(jié)點做出進一步的說明:所述無線傳感器節(jié)點包括能量供應單元401、傳感器陣列單元402、處理器單元403和無線通訊單元404,所述能量供應單元401用以給傳感器陣列單元402、處理器單元403和無線通訊單元404供電。其中,傳感器陣列單元402主要的功能是對外界的信息進行感知、采集以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括光、溫度、濕度、壓力等的傳感器;處理器單元403主要的功能是負責控制整個無線傳感器節(jié)點的操作,存儲和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其它無線傳感器節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù),其核心任務包括:從數(shù)據(jù)采集單元中獲取各種數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進行標定,對數(shù)據(jù)收發(fā)單元進行初始化及其參數(shù)設置,以及收發(fā)數(shù)據(jù)流程的控制等;無線收發(fā)模塊主要的功能是負責與其它傳感器節(jié)點進行無線通信、交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù);能量供應模塊主要的功能是負責為傳感器節(jié)點提供運行所需的能量。
[0037]對上述技術方案進一步限定:所述能量供應單元401為可充電的聚合物鋰電池,所述聚合物鋰電池與所述鉛酸蓄電池電連接。
[0038]更進一步的,所述傳感器陣列單元402包括排成陣列的光傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、GPS定位傳感器、霍爾傳感器和瓦斯感測傳感器,還包括AD/DC轉(zhuǎn)換模塊。
[0039]此外,所述處理器單元403包括處理器和存儲器。
[0040]作為本實用新型的一個實施例,所述處理器采用Atmegal28L處理器。ATMEL公司的Atmegal28L低功耗處理器的特點非常適合于本實用新型的要求。其主要特點和功能如下:具有133條低功耗指令,且大多數(shù)指令為單時鐘周期指令,可實現(xiàn)lMIPS/MHz的處理能力。內(nèi)含128k字節(jié)的Flash(擦除次數(shù)I萬次)、4k字節(jié)的內(nèi)部SRAM和4k字節(jié)EEPR0M。因此對編譯器的要求不高,可以很方便的用C語言直接編程。具有8通道10位Α/D轉(zhuǎn)換器及片內(nèi)模擬比較器。具有主從式SPI串行接口。具有內(nèi)外部中斷源。尤其值得一提的是它具有獨特的中斷自觸發(fā)功能。具有低功耗空閑和掉電模式。在低功耗模式下靜態(tài)申流可達10微安。小體積封裝,9*9*1.0mn^aMLF(Micrc) Lead Frame)封裝。
[0041]無線通信模塊用于無線傳感器節(jié)點之間和無線傳感器節(jié)點與基站之間進行數(shù)據(jù)通信。無線傳輸方式的最大優(yōu)點就是無須手工布線。它的缺點也是顯而易見的:由于無線信道本身的特性,它所能提供的網(wǎng)絡帶寬相對于有線信道要低得多,并且無線信道的質(zhì)量較差??紤]到競爭共享無線信道產(chǎn)生的沖突、信號衰減、噪聲和信道之間干擾等因素,移動終端獲得的實際帶寬遠遠小于理論上的最大帶寬,并且會隨時間動態(tài)變化。CC2420是IEEE802.15.4標準的低成本、低功耗單片高集成度的解決方案。它工作在ISM免費頻帶上,工作頻率為2.46取。本實用新型采用0:2420。0:2420的主要特點:具有210^?8/8直接擴頻序列基帶調(diào)制解調(diào)和250kbps的有效數(shù)據(jù)速率;低電流消耗:接收19.7mA,發(fā)射17.4mA;低電源電壓要求:使用內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器時2.1-3.6 V,使用外部電壓調(diào)節(jié)器時1.6-2.0 V;電池電量可監(jiān)控;QLP-48封裝,外形尺寸只有7 X7mm。可以看出:該芯片具有良好的性能,尤其是它極低的電流消耗和封裝尺寸,可以滿足無線傳感網(wǎng)絡中節(jié)點體積小、功耗小、成本低等特點,具有廣泛的應用前景。
[0042]此外,若在煤礦中,無線傳感器節(jié)點采用一節(jié)紐扣電池來供電,它的電池容量為2200mAH,最大放電電流可達到30mA,可以支撐典型應用達I至2年之久。
[0043]本文設計的礦井下無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點就是采用TinyOS操作系統(tǒng)。TinyOS操作系統(tǒng)是加州大學伯克利分校研究設計的,這種操作系統(tǒng)有助于提高傳感器網(wǎng)絡的性能,發(fā)揮硬件的特點,降低節(jié)點功耗,而且簡化了應用的開發(fā)。
[0044]為了便于箱體30轉(zhuǎn)動,所述底座10內(nèi)設有伺服電機,所述伺服電機與豎桿20通過齒輪傳動,使豎桿20順時針或逆時針轉(zhuǎn)動。箱體30轉(zhuǎn)動后,可以使不同的側(cè)面面朝不同的方向,增加了采樣的多樣性。此外,無線傳感器節(jié)點在箱體30在形成有陣列,所采集的平行數(shù)據(jù)多,復現(xiàn)性好,便于對數(shù)據(jù)的真?zhèn)?,可靠性進行分析,評判。進而方便獲取準確的監(jiān)測結(jié)果O
[0045]作為本實用新型的一個實施例,所述鉛酸蓄電池設于所述箱體30內(nèi)部。
[0046]作為本實用新型的另一實施例,所述箱體30的側(cè)面上還設有具有夜視功能的高清攝像頭。
[0047]綜上所述,本實用新型穩(wěn)定性好,可靠性高,操作使用方便,實用性強,設計新穎,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。箱體30設置成可轉(zhuǎn)動的形式,可以使不同的側(cè)面面朝不同的方向,增加了采樣的多樣性。此外,無線傳感器節(jié)點在箱體30在形成有陣列,所采集的平行數(shù)據(jù)多,復現(xiàn)性好,便于對數(shù)據(jù)的真?zhèn)?,可靠性進行分析,評判。進而方便獲取準確的監(jiān)測結(jié)果。
[0048]對于本領域技術人員而言,顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié),而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下,能夠以其它的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此,無論從哪一點來看,均應將實施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0049]以上所述,僅為本實用新型的較佳實施例,并不用以限制本實用新型,凡是依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同替換和改進,均應包含在本實用新型技術方案的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,包括: 圓形的底座,所述底座固定在地面基礎上; 豎桿,所述豎桿可轉(zhuǎn)動的設于所述底座的圓心處,所述豎桿的中部固定一長方體狀的箱體,所述箱體的側(cè)面均勻分布有若干矩形的盲孔,所述盲孔內(nèi)設有若干用于環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器節(jié)點; 太陽能發(fā)電系統(tǒng),所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括位于所述豎桿的頂部的圓形的太陽能板,于太陽能板相連的鉛酸蓄電池,所述太陽能板的直徑是底座直徑的1.5倍至2.5倍。2.根據(jù)權利要求1所述的面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述底座與地面基礎通過螺栓連接。3.根據(jù)權利要求1所述的面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述無線傳感器節(jié)點包括能量供應單元、傳感器陣列單元、處理器單元和無線通訊單元,所述能量供應單元用以給傳感器陣列單元、處理器單元和無線通訊單元供電。4.根據(jù)權利要求3所述的面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述能量供應單元為可充電的聚合物鋰電池,所述聚合物鋰電池與所述鉛酸蓄電池電連接。5.根據(jù)權利要求3所述的面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述傳感器陣列單元包括排成陣列的光傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、GPS定位傳感器、霍爾傳感器和瓦斯感測傳感器,還包括AD/DC轉(zhuǎn)換模塊。6.根據(jù)權利要求3所述的面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述處理器單元包括處理器和存儲器。7.根據(jù)權利要求6所述的面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述處理器采用Atmegal 28L處理器。8.根據(jù)權利要求1所述的面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述底座內(nèi)設有伺服電機,所述伺服電機與豎桿通過齒輪傳動,使豎桿順時針或逆時針轉(zhuǎn)動。9.根據(jù)權利要求1所述的面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述鉛酸蓄電池設于所述箱體內(nèi)部。10.根據(jù)權利要求1所述的面向環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述箱體的側(cè)面上還設有具有夜視功能的尚清攝像頭。
【文檔編號】G08C17/02GK205670378SQ201620569288
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】趙露, 蔡瑞瑞, 楊旭
【申請人】趙露
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