便携式水环境无线监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水环境无线传感监测网的便携式无线监测装置。属无线通信和嵌入式系统技术领域。
【背景技术】
[0002]在传感器技术、现代网络、无线通信技术、嵌入式处理技术以及信息分布式计算技术迅速发展的背景下，无线传感网络被广泛应用于军事、智能家居、环境监测等方面。无线传感技术与水环境监测技术结合，诞生了水环境无线传感监测网。这为水环境监测提供了全新的手段和模式。无线传感监测系统由传感器节点、汇聚节点(基站)和监测终端组成。大量的传感器节点随机的部署在监测区域内，通过自组织方式构成网络。传感器节点收集到的数据通过单跳或多跳的方式到达汇聚节点，最后通过互联网或者卫星到达监测终端。监测人员通过监测终端对整个传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
[0003]水环境无线传感监测网以传感器作为网络节点，部署到指定水域中，节点之间能够协作地监测、感知和采集各种水质监测数据并对其进行处理，利用节点的自组织能力，实时监测指定水域环境。水环境无线监测终端是水环境无线传感监测网的一个不可分割的部分。监测终端对感知信息进行观察、分析、挖掘和制定决策，或对感知对象采取相应的行动。监测终端功能主要包括数据信息管理、数据分析处理、监测系统管理、决策信息服务、用户管理和系统维护。监测终端是水环境无线传感监测网的上层管理系统，它通过运用无线传感技术和计算机网络技术，可以准确、实时的与终端节点进行通信，是整个网络实现管理、控制、分析的指挥中心。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型以无线传感器网络在水环境监测中的应用研宄为背景，针对目前监测系统的管理终端不可移动性，给监测人员带来的不便，以及监测终端初始配置问题，实用新型一种水环境无线传感器网络监测系统的便携式监测装置。该监测装置可以解决监测人员因出差在外，或者巡视监测现场而不在监测中心所带来的不便，不仅可以具有数据采集及显示功能，还可以随时随地的对系统进行配置、监控、管理以及做出决策。无线监测装置便于携带、对水域实时地监测分析，为处理分析水环境突发事件提供一种便捷可靠的平台，具有重要的现实意义。
[0005]本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现:
[0006]一种便携式水环境无线监测装置，包括可视化模块、处理器模块、电源模块和无线通信模块。电源模块为可视化模块、处理器模块和无线通信模块供电。
[0007]具体来说，所述可视化模块采用触摸屏设计:一方面监测人员通过触摸屏输入对监测网的配置命名及监控命令，并通过串口传给处理器模块。另一方面处理器模块将收到的反馈信息及数据上传给触摸屏显示。以实现对监测网的初始化拓扑结构和路由信息的配置，对监测网实时的拓扑结构和路由信息的监控；实现实时数据显示、历史数据和节点工作状态的查询。
[0008]进一步地，所述处理器模块采用飞思卡尔MKL25Z128VLH4芯片设计:处理器模块一方面接收触摸屏发送的配置和监控信号，将该信号转化为无线通信模块可识别的信号格式发送至无线通信模块，同时给触摸屏反馈传送状态。另一方面处理器模块接收无线通信模块传来的数据及反馈信息，并送至触摸屏，同时将数据存储。同时，监测电源模块两端电压，实时进行电源电压信息处理。
[0009]进一步地，所述无线通信模块由GPRS模块及附加电路构成。无线通信模块与处理器模块之间通过串口通信。无线通信模块通过无线方式与无线传感器(基站)通信。无线通信模块实现了监测终端对基站的控制命令的发送，同时接收基站上传的数据。
[0010]进一步地，所述电源模块包括+5V、+3.8V及+3.3V。+5V为可视化触摸屏模块供电、+3.8V为无线通信模块供电、+3.3V为处理器模块供电。考虑到监测终端的便携式，电源采用锂电池供电。根据锂电池放电特性，采用TI电源管理芯片TPS65581对电池放电进行管理，使其满足系统所需电能需求且使电池电量得到合理利用。
[0011]水环境无线监测装置功能由监控部分、配置部分和电池电量监控部分组成。监控部分由监测网节点工作状态监控模块、动态拓扑监控模块、节点工作状态显示模块以及动态拓扑显示模块组成；配置部分由监测网节点工作状态配置模块、拓扑结构配置模块组成；电池电量监控部分由A/D转换模块构成。
[0012]本实用新型的优点及效果:与现有技术相比，本实用新型提供的便携式水环境无线监测装置具有以下两个优点。第一，网络配置及数据实时分析处理:通过监测装置，监测网络中的节点状态(如节点剩余能量、节点活动或睡眠)，分析网络监测的水质数据，获得水域水质实时状态，为水环境保护提供依据；同时也为水域突发性事件监测提供预警；另夕卜，监测网中的节点因为能力耗尽而失效，或因水流作用发生漂移，导致部分节点出现失效，可通过监测装置的配置功能实现其网络拓扑结构重组，保障网络的稳健性。第二，便携式设计:考虑到监测人员因初查在外、或者巡视监测现场而不在监测中心，如何应对监测网出现异常情况，如网络部分节点失效或部分区域出现水质异常，通过便携式设计，使监测人员可方便通过监测装置对监测网进行实时配置、监控、管理以及做出决策。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型便携式水环境无线监测装置结构示意图；
[0014]图2是便携式水环境无线监测装置工作流程图；
[0015]图3是便携式水环境无线监测装置结构设计图；
[0016]图4是便携式水环境无线监测装置功能结构图；
[0017]图5是便携式水环境无线监测装置主流程图；
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0019]图1是本实用新型基于无线传感网络的便携式水环境无线监测装置结构示意图。该监测装置包括可视化模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块。
[0020](I)可视化模块采用触摸屏设计
[0021]触摸屏采用北京迪文公司的DMT80480C070_02W开发屏，该屏工作电压典型值为5.0V，工作电流450mA。通过SCI接口与主控板进行通信。D⑶S屏采用直接变量驱动显示方式，所有的显示和操作都是基于预先设置好的配置文件来工作，使用方便。一方面通过触摸屏向监测网发送配置命令及监控命令，另一方面接收监测网反馈信息及数据显示。
[0022](2