专利名称：一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统。
背景技术：
随着人们生活水平的日益提高，人们对环境及健康安全问题的日益重视，从而使有毒气体传感器检测变得越来越重要。最显著的就是对一氧化碳气体浓度的检测。特别是近年来我国煤矿多次发生瓦斯爆炸事故，而无论是瓦斯爆炸产生的原因还是瓦斯爆炸过后的产物都与一氧化碳有关，可见一氧化碳气体浓度高低不仅是化工、煤矿及家庭是否发生严重自然灾害的重要标志之一，也是导致人员中毒死亡的罪魁祸首。无论在矿井下还是在室内环境检测中，如何利用无线传感网技术将一氧化碳浓度监测实时化，普遍化，同时能够将测量数据快速汇总，直观的显示。以及如何一片区域的监测一氧化碳浓度变化情况，是人们迫切关注的重点。现有技术的一氧化碳监测多是点点检测，无法实时监测大片区域的一氧化碳浓度的变化情况，导致监测数据缺乏普遍性。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种基于无线传感网络的一氧化碳监测系统，该系统由于采用无线传感网络，因而可将分布式地部署于各监测点的传感器采集的数据通过无线通讯进行自组织形成一氧化碳监测网络，从而实现大区域的一氧化碳监测。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，包括:用于对一氧化碳数据进行采集，将采集到的所述一氧化碳数据经处理后通过无线传感器网络发送出去的感知节点；用于接收并处理所述感知节点发来的所述一氧化碳数据，将处理后的该一氧化碳数据通过所述无线传感器网络发送出去的基站节点；用于接收并处理所述基站节点发来的所述一氧化碳数据，将处理后的该一氧化碳数据传输出去的汇聚节点；用于显示所述所述汇聚节点传输来的一氧化碳数据的终端设备；所述一氧化碳数据包括环境监测区域的一氧化碳的浓度；所述感知节点、基站节点、汇聚节点、终端设备通过无线传感器网络相连。其中，感知节点包括用于采集所述一氧化碳数据的感知设备、用于存储一氧化碳数据和该所述感知节点的感知节点存储器、用于处理所述感知节点存储器存储的一氧化碳数据的感知节点处理器、用于将所述感知节点处理器处理后的一氧化碳数据发送至基站节点和其他所述感知节点的感知节点无线通讯器，所述感知设备、感知节点存储器、感知节点无线通讯器连接于所述感知节点处理器。其中，感知设备包括用于采集一氧化碳数据的一氧化碳传感器和用于传输该所述一氧化碳传感器采集到的一氧化碳数据的传感器扩展接口，所述一氧化碳传感器通过传感器扩展接口与所述感知节点处理器相连。其中，感知节点还包括用于为所述感知节点供电的感知节点电源、用于接收所述无线传感器网络的无线通讯信号并将所述无线通讯信号传输至所述感知节点无线通讯器的感知节点天线、用于将程序烧录至所述感知节点存储器的程序烧录器，所述感知节点天线与感知节点无线通讯器连接，所述程序烧录器连接所述感知节点存储器，所述感知节点电源连接所述感知节点处理器。其中，汇聚节点包括用于接收所述基站节点发来的汇聚节点无线通讯器、用于存储所述汇聚节点无线通讯器接收的一氧化碳数据的汇聚节点存储器、用于处理所述汇聚节点存储器存储的一氧化碳数据的汇聚节点处理器、用于将所述汇聚节点处理器的一氧化碳数据传输至终端设备的联网装置、用于为该汇聚节点供电的汇聚节点电源，所述汇聚节点处理器连接所述汇聚节点存储器、汇聚节点无线通讯器、联网装置、汇聚节点电源。其中，汇聚节点电源为蓄电池或光伏太阳能电池板。其中，汇聚节点无线通讯器为支持ZigBee、WIFI传输方式的无线通讯器。其中，基站节点包括用于实现所述一氧化碳数据在感知节点和该基站节点间通讯及在汇聚节点和该基站节点间通讯的基站节点无线通讯器、用于存储感知节点发来的一氧化碳数据的基站节点存储器、用于处理所述感知节点发来的一氧化碳数据的基站节点处理器、用于为该基站节点供电的基站节点电源、用于将所述基站节点处理器处理后的一氧化碳数据传输至所述终端设备的基站节点USB接口，所述基站节点无线通讯器、基站节点存储器基站节点电源和基站节点USB接口连接于所述基站节点处理器相连。其中，终端设备包括自由终端和终端服务器，所述终端服务器与自由终端连接，所述自由终端为手机、PC或PDA。本实用新型的有益效果为:一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，包括:用于对一氧化碳数据进行采集，将采集到的所述一氧化碳数据经处理后通过无线传感器网络发送出去的感知节点；用于接收并处理所述感知节点发来的所述一氧化碳数据，将处理后的该一氧化碳数据通过所述无线传感器网络发送出去的基站节点；用于接收并处理所述基站节点发来的所述一氧化碳数据，将处理后的该一氧化碳数据传输出去的汇聚节点；用于显示所述汇聚节点传输来的一氧化碳数据的终端设备；所述感知节点、基站节点、汇聚节点、终端设备通过无线传感器网络相连。该系统由于采用无线传感网络，因而可将分布式地部署于各监测点的传感器采集的数据通过无线通讯进行自组织形成一氧化碳监测网络，从而实现大区域的一氧化碳监测。
图1为本实用新型的一氧化碳监测系统的结构图；图2为本实用新型的感知节点的结构图；图3为本实用新型的汇聚节点的结构图；图4为本实用新型的基站节点的结构图；图5为本实用新型的一氧化碳监测系统的部署示意图；图中:[0026]I一感知节点；11 一感知设备；111 一传感器扩展接口 ；112 — 一氧化碳传感器；12—感知节点无线通讯器；13—感知节点存储器；14一感知节点处理器；15—感知节点电源；16—感知节点天线；17—烧录器；2—基站节点；21—基站节点无线通讯器；22—基站节点天线；23—基站节点存储器；24—基站节点处理器；25—基站节点电源；26—基站节点USB接口 ；3—汇聚节点；31—汇聚节点无线通讯器；32—汇聚节点存储器；33—汇聚节点处理器；34—联网装置；35—联网装置天线；36—汇聚节点电源；4一终端设备。
具体实施方式
下面结合图1至图5,具体实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示，为本实用新型的一氧化碳监测系统的结构图。该系统包括:用于对一氧化碳数据进行采集，将采集到的所述一氧化碳数据经处理后通过无线传感器网络发送出去的感知节点I ;用于接收并处理所述感知节点I发来的所述一氧化碳数据，将处理后的该一氧化碳数据通过所述无线传感器网络发送出去的基站节点2 ;用于接收并处理所述基站节点2发来的所述一氧化碳数据，将处理后的该一氧化碳数据传输出去的汇聚节点3 ;用于显示所述汇聚节点3传输来的一氧化碳数据的终端设备4。本例中的一氧化碳数据包括环境监测区域的一氧化碳的浓度。所述感知节点1、基站节点2、汇聚节点3、终端设备4通过无线传感器网络相连。本例中，感知节点I之间可互相通信传输数据，以形成将数据传输至基站节点2的最佳的传输路径。当监测区域较小时，比如各监测点的距离不超过一公里，监测系统内的多个感知节点I采集的数据传输至一基站节点2，终端设备4将汇集至该基站节点2的数据呈现。当监测区域较大时，比如各监测点的距离超过十几公里，监测系统内的多个感知节点I采集的数据传输至一基站节点2，多个基站节点2将数据传输至汇聚节点3，终端设备4将汇集至该基站节点2的数据呈现。由多个感知节点I和汇集该多个感知节点I所采集数据的基站节点2组成了一个数据子网。汇聚节点3实现了子网之间数据的有效传输。如图2所述，为本实用新型的感知节点的结构图。感知节点I包括用于采集所述一氧化碳数据的感知设备11、用于存储一氧化碳数据和该所述感知节点I的感知节点存储器13、用于处理所述感知节点存储器13存储的一氧化碳数据的感知节点处理器14、用于将所述感知节点处理器14处理后的一氧化碳数据发送至基站节点2和其他所述感知节点I的感知节点无线通讯器12、用于为所述感知节点I供电的感知节点电源15、用于接收所述无线传感器网络的无线通讯信号并将所述无线通讯信号传输至所述感知节点无线通讯器12的感知节点天线16、用于将程序烧录至所述感知节点存储器13的程序烧录器17。所述感知设备11、感知节点存储器13、感知节点无线通讯器12连接于所述感知节点处理器14。所述感知节点天线16与感知节点无线通讯器12连接。所述程序烧录器17连接所述感知节点存储器13。所述感知节点电源15连接所述感知节点处理器14。感知设备包括用于采集一氧化碳数据的一氧化碳传感器112和用于传输该所述一氧化碳传感器112采集到的一氧化碳数据的传感器扩展接口 111，所述一氧化碳传感器112通过传感器扩展接口 111与所述感知节点处理器14相连。本例中的感知节点处理器14可以对一氧化碳的含量进行检测的模拟值进行处理，温度补偿等，并转换成数字信号。一氧化碳传感器112为超低功耗的串行接口的数字传感器。[0033]程序烧录器17设有便于数据传输的USB接口。感知节点电源15为两节普通5号电池，降低了整个感知节点I的功耗。如图3所示，为本实用新型的汇聚节点的结构图。所述汇聚节点3包括用于接收所述基站节点2发来的汇聚节点无线通讯器31、用于存储所述汇聚节点无线通讯器31接收的一氧化碳数据的汇聚节点存储器32、用于处理所述汇聚节点存储器32存储的一氧化碳数据的汇聚节点处理器33、用于将所述汇聚节点处理器33的一氧化碳数据传输至终端设备4的联网装置、用于为该汇聚节点供电的汇聚节点电源36。所述汇聚节点处理器33连接所述汇聚节点存储器32、汇聚节点无线通讯器31、联网装置、汇聚节点电源36。所述汇聚节点处理器33连接所述汇聚节点存储器32、汇聚节点无线通讯器31、联网装置、汇聚节点电源36。本例中的汇聚节点3还包括联网装置天线35，联网装置天线35选择5.8GHZ的频段。汇聚节点电源36为蓄电池或光伏太阳能电池板。汇聚节点无线通讯器31为支持ZigBee, WIFI传输方式的无线通讯器。联网装置为无线网卡，与天线相连。如图4所示，为本实用新型的基站节点的结构图。基站节点2包括用于实现所述一氧化碳数据在感知节点I和该基站节点2间通讯及在汇聚节点3和该基站节点2间通讯的基站节点无线通讯器21、用于存储感知节点I发来的一氧化碳数据的基站节点存储器23、用于处理所述感知节点I发来的一氧化碳数据的基站节点处理器24、用于为该基站节点2供电的基站节点电源25、用于将所述基站节点处理器24处理后的一氧化碳数据传输至所述终端设备4的基站节点USB接口 26、用于接收所述无线传感器网络的无线通讯信号并将所述无线通讯信号传输至所述基站节点无线通讯器21的基站节点天线22。所述基站节点无线通讯器21、基站节点存储器23基站节点电源25和基站节点USB接口 26连接于所述基站节点处理器24相连。图5为本实用新型的一氧化碳监测系统的部署示意图。终端设备4包括自由终端和终端服务器，终端服务器与自由终端连接，自由终端为手机、PC或PDA。本例中的自由终端运行相关数据处理软件，就可以以图形化界面的方式直接了解每一个节点所在区域的一氧化碳浓度的变化情况，并以曲线方式直观的，实时的显示出来。监测网络部署时，用户根据所处环境的需要视情况灵活放置感知节点1，放置完成后，感知节点I将组成无线自组织网络，分布式的采集周边环境中的一氧化碳信息通过基站节点2的中继传输最终传输至汇聚节点3 ;汇聚节点3通过无线网络或网线连接到终端服务器；终端服务器通过无线或有线的网络为自由终端提供一氧化碳实时监测。也可以通过大量部署自组成网，直接传输到基站节点2，基站节点2通过基站节点USB接口 26连接到终端设备4。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，其特征在于，包括: 用于对一氧化碳数据进行采集，将采集到的所述一氧化碳数据经处理后通过无线传感器网络发送出去的感知节点； 用于接收并处理所述感知节点发来的所述一氧化碳数据，将处理后的该一氧化碳数据通过所述无线传感器网络发送出去的基站节点； 用于接收并处理所述基站节点发来的所述一氧化碳数据，将处理后的该一氧化碳数据传输出去的汇聚节点； 用于显示所述所述汇聚节点传输来的一氧化碳数据的终端设备； 所述一氧化碳数据包括环境监测区域的一氧化碳的浓度；所述感知节点、基站节点、汇聚节点通过无线传感器网络相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，其特征在于，所述感知节点包括用于采集所述一氧化碳数据的感知设备、用于存储一氧化碳数据和该所述感知节点的信息的感知节点存储器、用于处理所述感知节点存储器存储的一氧化碳数据的感知节点处理器、用于将所述感知节点处理器处理后的一氧化碳数据发送至基站节点和其他所述感知节点的感知节点无线通讯器，所述感知设备、感知节点存储器、感知节点无线通讯器连接于所述感知节点处理器。
3.根据权利要求2所述 的一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，其特征在于，所述感知设备包括用于采集一氧化碳数据的一氧化碳传感器和用于传输该所述一氧化碳传感器采集到的一氧化碳数据的传感器扩展接口，所述一氧化碳传感器通过传感器扩展接口与所述感知节点处理器相连。
4.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，其特征在于，所述感知节点还包括用于为所述感知节点供电的感知节点电源、用于接收所述无线传感器网络的无线通讯信号并将所述无线通讯信号传输至所述感知节点无线通讯器的感知节点天线、用于将程序烧录至所述感知节点存储器的程序烧录器，所述感知节点天线与感知节点无线通讯器连接，所述程序烧录器连接所述感知节点存储器，所述感知节点电源连接所述感知节点处理器。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，其特征在于，所述汇聚节点包括用于接收所述基站节点发来的一氧化碳数据的汇聚节点无线通讯器、用于存储所述汇聚节点无线通讯器接收的一氧化碳数据的汇聚节点存储器、用于处理所述汇聚节点存储器存储的一氧化碳数据的汇聚节点处理器、用于将所述汇聚节点处理器的一氧化碳数据传输至终端设备的联网装置、用于为该汇聚节点供电的汇聚节点电源，所述汇聚节点处理器连接所述汇聚节点存储器、汇聚节点无线通讯器、联网装置、汇聚节点电源。
6.根据权利要求5所述的一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，其特征在于，所述汇聚节点电源为蓄电池或光伏太阳能电池板。
7.根据权利要求5所述的一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，其特征在于，所述汇聚节点无线通讯器为支持ZigBee、WIFI传输方式的无线通讯器。
8.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，其特征在于，所述基站节点包括用于实现所述一氧化碳数据在感知节点和该基站节点间通讯及在汇聚节点和该基站节点间通讯的基站节点无线通讯器、用于存储感知节点发来的一氧化碳数据的基站节点存储器、用于处理所述感知节点发来的一氧化碳数据的基站节点处理器、用于为该基站节点供电的基站节点电源、用于将所述基站节点处理器处理后的一氧化碳数据传输至所述终端设备的基站节点USB接口，所述基站节点无线通讯器、基站节点存储器、基站节点电源和基站节点USB接口连接于所述基站节点处理器相连。
9.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统，其特征在于，所述终端设备包括自由终端和终端服务器，所述终端服务器与自由终端连接，所述自由终端为手机、PC或PDA。 ·
专利摘要本实用新型公开了一种基于无线传感器网络的一氧化碳监测系统。本实用新型的系统，包括用于采集一氧化碳数据的感知节点；用于接收并处理所述感知节点发来的所述一氧化碳数据的基站节点；用于接收并处理所述基站节点发来的所述一氧化碳数据的汇聚节点；用于显示所述一氧化碳数据的终端设备；所述感知节点、基站节点、汇聚节点、终端设备通过无线传感器网络相连。该系统由于采用无线传感网络，因而可将分布式地部署于各监测点的传感器采集的数据通过无线通讯进行自组织形成一氧化碳监测网络，从而实现大区域的一氧化碳监测。
文档编号G01N33/00GK203057207SQ201320055810
公开日2013年7月10日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者毛续飞, 刘云浩, 苗升展 申请人:无锡清华信息科学与技术国家实验室物联网技术中心