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(chǔ)上；豎桿，所述豎桿可轉(zhuǎn)動的設(shè)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(shè)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)危煽啃赃M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(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及環(huán)境監(jiān)測用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]隨著社會發(fā)展的需求和通信技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)和傳感器技術(shù)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(luò)(WSN)引起了人們的極大關(guān)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(shù)不能滿足人們的需要，為彌補現(xiàn)有技術(shù)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(shù)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(chǔ)上；
[0007]豎桿，所述豎桿可轉(zhuǎn)動的設(shè)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(shè)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(chǔ)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)于所述箱體內(nèi)部。
[0017]優(yōu)選的，所述箱體的側(cè)面上還設(shè)有具有夜視功能的高清攝像頭。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)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(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。箱體設(shè)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(yīng)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(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)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(chǔ)上;豎桿20，所述豎桿20可轉(zhuǎn)動的設(shè)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(shè)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(chǔ)通過螺栓連接。通過螺栓連接在地面基礎(chǔ)上，也可以連接在巖石基礎(chǔ)上。設(shè)于地面基礎(chǔ)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(chǔ)上，如煤礦礦井內(nèi)，若將本實用新型設(shè)于煤礦內(nèi)，則可將太陽能板50替換為擋板，而不設(shè)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(yīng)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(yīng)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(wù)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(shè)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(yīng)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(shù)方案進一步限定:所述能量供應(yīng)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(luò)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。考慮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?？梢钥闯?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(luò)中節(jié)點體積小、功耗小、成本低等特點，具有廣泛的應(yīng)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(yīng)用達I至2年之久。
[0043]本文設(shè)計的礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shè)計的，這種操作系統(tǒng)有助于提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能，發(fā)揮硬件的特點，降低節(jié)點功耗，而且簡化了應(yīng)用的開發(fā)。
[0044]為了便于箱體30轉(zhuǎn)動，所述底座10內(nèi)設(shè)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)危煽啃赃M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(shè)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(shè)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(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。箱體30設(shè)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(lǐng)域技術(shù)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(yīng)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(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)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(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)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(shù)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(yīng)包含在本實用新型技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)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(chǔ)上； 豎桿，所述豎桿可轉(zhuǎn)動的設(shè)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(shè)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(quán)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(chǔ)通過螺栓連接。3.根據(jù)權(quán)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(yīng)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(yīng)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(quán)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(yīng)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(shè)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(quán)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(shè)于所述箱體內(nèi)部。10.根據(jù)權(quán)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(shè)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