面向环境监测的无线传感器系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种面向环境监测的无线传感器系统，包括圆形的底座，所述底座固定在地面基础上；竖杆，所述竖杆可转动的设于所述底座的圆心处，所述竖杆的中部固定一长方体状的箱体，所述箱体的侧面均匀分布有若干矩形的盲孔，所述盲孔内设有若干用于环境监测的无线传感器节点；太阳能发电系统，所述太阳能发电系统包括位于所述竖杆的顶部的圆形的太阳能板，于太阳能板相连的铅酸蓄电池，所述太阳能板的直径是底座直径的1.5倍至2.5倍。所采集的平行数据多，复现性好，便于对数据的真伪，可靠性进行分析，评判。进而方便获取准确的监测结果。
【专利说明】
面向环境监测的无线传感器系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及环境监测用设备技术领域，尤其是一种面向环境监测的无线传感器节点及系统。
【背景技术】
[0002]随着社会发展的需求和通信技术、嵌入式系统和传感器技术的进展，具有感知、计算和无线通信能力的无线传感器网络(WSN)引起了人们的极大关注。
[0003]而现有的无线传感器系统容易出现故障，获取的数据波动性较大，数据呈不稳定状态，难以对数据进行统计学校验、分析，进而难以对环境进行有效的检测，该问题亟待解决。
【实用新型内容】
[0004]现有技术不能满足人们的需要，为弥补现有技术不足，本实用新型旨在提供。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:一种面向环境监测的无线传感器系统，包括:
[0006]圆形的底座，所述底座固定在地面基础上；
[0007]竖杆，所述竖杆可转动的设于所述底座的圆心处，所述竖杆的中部固定一长方体状的箱体，所述箱体的侧面均匀分布有若干矩形的盲孔，所述盲孔内设有若干用于环境监测的无线传感器节点；
[0008]太阳能发电系统，所述太阳能发电系统包括位于所述竖杆的顶部的圆形的太阳能板，于太阳能板相连的铅酸蓄电池，所述太阳能板的直径是底座直径的1.5倍至2.5倍。
[0009]优选的，所述底座与地面基础通过螺栓连接。
[0010]优选的，所述无线传感器节点包括能量供应单元、传感器阵列单元、处理器单元和无线通讯单元，能量供应单元用以给传感器阵列单元、处理器单元和无线通讯单元供电。
[0011]优选的，所述能量供应单元为可充电的聚合物锂电池，所述聚合物锂电池与所述铅酸蓄电池电连接。
[0012]优选的，所述传感器阵列单元包括排成阵列的光传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、GPS定位传感器、霍尔传感器和瓦斯感测传感器，还包括AD/DC转换模块。
[0013]优选的，所述处理器单元包括处理器和存储器。
[0014]优选的，所述处理器采用Atmegal28L处理器。
[0015]优选的，所述底座内设有伺服电机，所述伺服电机与竖杆通过齿轮传动，使竖杆顺时针或逆时针转动。
[0016]优选的，所述铅酸蓄电池设于所述箱体内部。
[0017]优选的，所述箱体的侧面上还设有具有夜视功能的高清摄像头。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型稳定性好，可靠性高，操作使用方便，实用性强，设计新颖，结构稳定。箱体设置成可转动的形式，可以使不同的侧面面朝不同的方向，增加了采样的多样性。此外，无线传感器节点在箱体在形成有阵列，所采集的平行数据多，复现性好，便于对数据的真伪，可靠性进行分析，评判。进而方便获取准确的监测结果。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型整体结构示意图；
[0020]图2是本实用新型中所述的无线传感器节点的结构框图；
[0021 ]图3是图2的细节的结构框图；
[0022]附图标记:
[0023]底座10;
[0024]竖杆20;
[0025]箱体30;
[0026]盲孔31;
[0027]能量供应单元401;
[0028]传感器阵列单元402;
[0029]处理器单元403;
[0030]无线通讯单元404;
[0031]太阳能板50。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]请参阅图1至图3，一种面向环境监测的无线传感器系统，包括圆形的底座10，所述底座10固定在地面基础上;竖杆20，所述竖杆20可转动的设于所述底座10的圆心处，所述竖杆20的中部固定一长方体状的箱体30，所述箱体30的侧面均匀分布有若干矩形的盲孔31，所述盲孔31内设有若干用于环境监测的无线传感器节点；太阳能发电系统，所述太阳能发电系统包括位于所述竖杆20的顶部的圆形的太阳能板50，于太阳能板50相连的铅酸蓄电池，所述太阳能板50的直径是底座1直径的1.5倍至2.5倍。
[0034]具体的，所述无线传感器节点与基站无线通讯连接。
[0035]为了便于安装，所述底座10与地面基础通过螺栓连接。通过螺栓连接在地面基础上，也可以连接在岩石基础上。设于地面基础上，可以将本实用新型放置在平原地区进行监测环境，放置在岩石上可以用于山体。当然也可以固定在其他基础上，如煤矿矿井内，若将本实用新型设于煤矿内，则可将太阳能板50替换为挡板，而不设置太阳能发电功能，因为煤矿下方见不到阳光，此时，传感器阵列必须包括有瓦斯感测传感器。
[0036]在此，有必要对所述无线传感器节点做出进一步的说明:所述无线传感器节点包括能量供应单元401、传感器阵列单元402、处理器单元403和无线通讯单元404，所述能量供应单元401用以给传感器阵列单元402、处理器单元403和无线通讯单元404供电。其中，传感器阵列单元402主要的功能是对外界的信息进行感知、采集以及数据转换包括光、温度、湿度、压力等的传感器;处理器单元403主要的功能是负责控制整个无线传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其它无线传感器节点发送来的数据，其核心任务包括:从数据采集单元中获取各种数据，对数据进行标定，对数据收发单元进行初始化及其参数设置，以及收发数据流程的控制等;无线收发模块主要的功能是负责与其它传感器节点进行无线通信、交换控制消息和收发采集数据;能量供应模块主要的功能是负责为传感器节点提供运行所需的能量。
[0037]对上述技术方案进一步限定:所述能量供应单元401为可充电的聚合物锂电池，所述聚合物锂电池与所述铅酸蓄电池电连接。
[0038]更进一步的，所述传感器阵列单元402包括排成阵列的光传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、GPS定位传感器、霍尔传感器和瓦斯感测传感器，还包括AD/DC转换模块。
[0039]此外，所述处理器单元403包括处理器和存储器。
[0040]作为本实用新型的一个实施例，所述处理器采用Atmegal28L处理器。ATMEL公司的Atmegal28L低功耗处理器的特点非常适合于本实用新型的要求。其主要特点和功能如下:具有133条低功耗指令，且大多数指令为单时钟周期指令，可实现lMIPS/MHz的处理能力。内含128k字节的Flash(擦除次数I万次)、4k字节的内部SRAM和4k字节EEPR0M。因此对编译器的要求不高，可以很方便的用C语言直接编程。具有8通道10位Α/D转换器及片内模拟比较器。具有主从式SPI串行接口。具有内外部中断源。尤其值得一提的是它具有独特的中断自触发功能。具有低功耗空闲和掉电模式。在低功耗模式下静态申流可达10微安。小体积封装，9*9*1.0mn^aMLF(Micrc) Lead Frame)封装。
[0041]无线通信模块用于无线传感器节点之间和无线传感器节点与基站之间进行数据通信。无线传输方式的最大优点就是无须手工布线。它的缺点也是显而易见的:由于无线信道本身的特性，它所能提供的网络带宽相对于有线信道要低得多，并且无线信道的质量较差。考虑到竞争共享无线信道产生的冲突、信号衰减、噪声和信道之间干扰等因素，移动终端获得的实际带宽远远小于理论上的最大带宽，并且会随时间动态变化。CC2420是IEEE802.15.4标准的低成本、低功耗单片高集成度的解决方案。它工作在ISM免费频带上，工作频率为2.46取。本实用新型采用0:2420。0:2420的主要特点:具有210^?8/8直接扩频序列基带调制解调和250kbps的有效数据速率;低电流消耗:接收19.7mA，发射17.4mA;低电源电压要求:使用内部电压调节器时2.1-3.6 V，使用外部电压调节器时1.6-2.0 V;电池电量可监控;QLP-48封装，外形尺寸只有7 X7mm。可以看出:该芯片具有良好的性能，尤其是它极低的电流消耗和封装尺寸，可以满足无线传感网络中节点体积小、功耗小、成本低等特点，具有广泛的应用前景。
[0042]此外，若在煤矿中，无线传感器节点采用一节纽扣电池来供电，它的电池容量为2200mAH，最大放电电流可达到30mA，可以支撑典型应用达I至2年之久。
[0043]本文设计的矿井下无线传感器网络节点就是采用TinyOS操作系统。TinyOS操作系统是加州大学伯克利分校研究设计的，这种操作系统有助于提高传感器网络的性能，发挥硬件的特点，降低节点功耗，而且简化了应用的开发。
[0044]为了便于箱体30转动，所述底座10内设有伺服电机，所述伺服电机与竖杆20通过齿轮传动，使竖杆20顺时针或逆时针转动。箱体30转动后，可以使不同的侧面面朝不同的方向，增加了采样的多样性。此外，无线传感器节点在箱体30在形成有阵列，所采集的平行数据多，复现性好，便于对数据的真伪，可靠性进行分析，评判。进而方便获取准确的监测结果O
[0045]作为本实用新型的一个实施例，所述铅酸蓄电池设于所述箱体30内部。
[0046]作为本实用新型的另一实施例，所述箱体30的侧面上还设有具有夜视功能的高清摄像头。
[0047]综上所述，本实用新型稳定性好，可靠性高，操作使用方便，实用性强，设计新颖，结构稳定。箱体30设置成可转动的形式，可以使不同的侧面面朝不同的方向，增加了采样的多样性。此外，无线传感器节点在箱体30在形成有阵列，所采集的平行数据多，复现性好，便于对数据的真伪，可靠性进行分析，评判。进而方便获取准确的监测结果。
[0048]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0049]以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，包括: 圆形的底座，所述底座固定在地面基础上； 竖杆，所述竖杆可转动的设于所述底座的圆心处，所述竖杆的中部固定一长方体状的箱体，所述箱体的侧面均匀分布有若干矩形的盲孔，所述盲孔内设有若干用于环境监测的无线传感器节点； 太阳能发电系统，所述太阳能发电系统包括位于所述竖杆的顶部的圆形的太阳能板，于太阳能板相连的铅酸蓄电池，所述太阳能板的直径是底座直径的1.5倍至2.5倍。2.根据权利要求1所述的面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，所述底座与地面基础通过螺栓连接。3.根据权利要求1所述的面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，所述无线传感器节点包括能量供应单元、传感器阵列单元、处理器单元和无线通讯单元，所述能量供应单元用以给传感器阵列单元、处理器单元和无线通讯单元供电。4.根据权利要求3所述的面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，所述能量供应单元为可充电的聚合物锂电池，所述聚合物锂电池与所述铅酸蓄电池电连接。5.根据权利要求3所述的面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，所述传感器阵列单元包括排成阵列的光传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、GPS定位传感器、霍尔传感器和瓦斯感测传感器，还包括AD/DC转换模块。6.根据权利要求3所述的面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，所述处理器单元包括处理器和存储器。7.根据权利要求6所述的面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，所述处理器采用Atmegal 28L处理器。8.根据权利要求1所述的面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，所述底座内设有伺服电机，所述伺服电机与竖杆通过齿轮传动，使竖杆顺时针或逆时针转动。9.根据权利要求1所述的面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，所述铅酸蓄电池设于所述箱体内部。10.根据权利要求1所述的面向环境监测的无线传感器系统，其特征在于，所述箱体的侧面上还设有具有夜视功能的尚清摄像头。
【文档编号】G08C17/02GK205670378SQ201620569288
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】赵露, 蔡瑞瑞, 杨旭
【申请人】赵露