专利名称：一种无线传感网络分析仪的制作方法
技术领域：
本发明属于电子信息技术领域，特别涉及一种无线传感网络分析仪，及该 设备在无线传感网络数据交互和分析以及无线办公和安全预警系统的应用。
背景技术：
电子设备走向智能化、无线化的发展趋势已是不争的事实。无线传感网络 更代表了未来安全监测的方向，在军事、民用等多方面具有广发应用前景，是 关系到公共安全、经济发展与社会稳定的重大科技，是国家重点发展的科技项 目。随着各种无线传感网络建设的不断投入，数据量日趋庞大，无线传感网络 数据收发和分析能力亟待提高，尤其数据接收和处理已经成为制约无线传感网 络发展的重要因素。实际工作要求越来越及时捕捉监测数据分析并对危险源进
行及时预警。因此，迫切需要一种设备能够便于无线接收数据并且24小时随时 提供实时分析预警。
另一方面，随着科技的进步，无线硬件平台方案和制造工艺日趋完善，同 时成本也不断下降，因此利用现有的硬件设备，结合无线网络和计算机程序语 言，开发一套能够实现无线安全预警的无线传感网络分析仪，为人们提供24 小时的不间断安全预警，是人们期待解决的重要课题，具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是针对现有预警信息难以随时分析获取的问题，提供一种高 集成度、高稳定性与具备无线通信和无线传感网络数据传输分析功能于一体的 无线传感网络分析仪。
为了实现发明目的，采用的技术方案如下
一种无线传感网络分析仪，由无线分析仪设备和分析系统软件组成，所述 分析仪采用基于无线网络进行实时数据交互方式工作。
上述技术方案中，所述手持分析仪采用INTEL平台设计开发，采用INTEL 双核处理器，采用802.11b/g无线和移动3G芯片构成双无线全天候无线模块。
所述分析系统由无线传感网络数据分析程序和三维演化程序组成，可以通 过分析仪依靠无线网络或者3G (WCDMA,TD-SCDMA等)网络进行交互。由 于移动通信网络信号覆盖率高，因此可以互为补充，实现随时随地接收，实时 获取预警情报。
所述预警系统采用JAVA语言开发，因此可以很好运行在Windows和Linux系统。
上述技术方案中，所述工作过程如下-
无线传感网络分析仪是一个工作在双工状态下的收发机。包括无线接收机 (Receiver)、发射机(Transmitter)、中央控制模块(CPU)及人机界面部分(Interface) 和电源(Power Supply)。
从印刷电路板的结构分为无线系统、主板控制系统、电源系统，3个部 分。在分析仪中，这3个部分相互配合，在逻辑控制系统统一指挥下，完成数 据通信的各项功能。
所述分析仪各电路系统原理如下
无线部分
无线模块采用802.11b/g和移动无线通信3G网络组成的双无线模块，总体 上都可以看作由无线接收和无线发射两部分组成。
先介绍移动无线通信3G模块工作原理:射频接收电路完成接收无线传感网 络信号的滤波、信号放大、解调等功能；射频发射电路主要完成无线信号的调
制、变频、功率放大等功能。
其中包含从天线到接收机的解调输出，与发射的I/Q调制到功率放大器输 出的电路；逻辑音频包含从接收解调到，接收音频输出、发射话音拾取(送话器 电路)到发射I/Q调制器及逻辑电路部分的中央处理单元、数字语音处理及各种
存储器电路等。具体过程如下示意 发射端
数字信号一〉DAC (数模转换) 一〉混频器(与振荡器混合) 一〉发射功放一〉发射 接收端
数字信号<--ADC (模数转换)〈一滤波器〈一接收功放〈一接收
WIFI (802.11b/g)无线模块属于2.4G无线网络，实现了 54M/秒的传输速
度。比移动3G网络带宽充裕，但是国内网络节点相对较少，没有3G网络的广
泛。原理上大体与3G模块类似。 主板控制部分
它主要由核心控制模块CPU、 EEPR0M、 FLASH EPR0M、 SRAM以及硬 盘等部分组成，逻辑系统主要完成分析仪中的各项设定功能、控制收发信号的 正确处理功能等，而且在逻辑系统中，硬盘和FLASH EPROM内部存储的数据 必须完全正确,才能发挥其强大快捷的逻辑控制功能。 主要由下列几部分组成
① CPU(中央处理器)这是微控制器的核心，本发明使用Advanced RISC Machines公司的微处理器。
② 存储器包括两个部分， 一是硬盘它用来存储程序；二是RAM，它用来存 储数据。ROM和RAM两种存储器是有所不同的。
③ 输人/输出(I/0)接口这一接口电路分为两种 一是并行输入/输出接口。
二是串行输入/输出接口。这两种接口电路结构不同，对信息的传输方式也不同。 ④定时器/计数器:微控制器的许多应用中，往往需要进行精确的定时并产生
方波信号，这要由定时器/计数器电路来完成。
中央处理器的上述五个基本部件电路之间通过地址总线(AB)、数据总线
(DB)和控制总线(CB)连接在一起，再通过输出/输人接口与中央处理器的外部 电路联系起。
本发明具有以下优点
1、 无线传感网络分析仪利用覆盖全国的移动通信3G网络和高速、高带宽 的WIFI组成无缝切换的无线工作组，成熟的工业级电脑硬件，将实时数据接 收和分析系统内置分析仪，实现了24小时不间断工作，使得危险预警工作不会 因为工作条件限制而延误。
2、 分析仪端分析软件与远程办公系统软件组成Client/Server系统，启动分 析仪端分析软件之后会自动进入无线网络，寻找远程办公系统服务器地址，保 并进行连接，系统采用Message-Digest Algorithm 5 (信息-摘要算法5)，能够保 证数据传输的安全性。
3、 采用无线传感网络特有的路由技术，快速实现定位和导航，便于迅速 确定使用者和危险源的地理位置。
4、 支持数据和视频文件实时收发，可以有效获取直观情报，使分析仪完 全成为一台工业级服务器。
5、 采用常用的220V供电，可需要使用大容量蓄电池，保证分析仪的长期 正常工作。
图l是本发明的组成结构示意框图； 图2是本发明的主板电路原理图； 图3是本发明的具体实施方式
示意框图。 图4是本发明的应用流程图。
具体实施例方式
如
图1所示，本发明的便携式手持无线安全预警分析仪主要包括无线接收 模块(Receiver Unit)、发射模块(Transmitter Unit)、控制模块(Controller Uint) 及人机界面部分(Interface)和电源(Power Supply)。分析仪工作时，无线接收和 发射是在一定的范围内，可自动切换和寻找无线网络信号，以一定的波特率和 调制方式完成数据和声音的传输。
本发明的无线接收模块和发射模块以及控制模块都集成在主板上。
本发明的主板结构设计如图2所示，本主板采用Intel芯片组，所以采用 奔腾系列CPU,采用82875P芯片组，本身集成了 10/100M自适应网卡，支持DDR 内存，支持AGP8X图形接口，因此可以稳定运行Windows和Linux系统，支持 多种接口，方便扩展无线模块。
本发明的具体实施方式
如图3所示，可以看出系统总体有两部分组中，主 要是Platform,由main system和data server以及file server (部署无线办公系 统服务器端软件)构建；还有wireless analyser (无线分析仪)作为另一部分。 此外，还可以提供用户采用PC利用互联网登录Platform的方式。如图4所示， 为利用wireless analyser进行工作的流程。首先启动分析仪电源，等分析仪开 始工作，进入程序选项，选择无线分析系统程序，自动进入无线连接，连接通 信网关成功后自动进行用户身份验证，无线传感网络数据传输过程采用md5加 密算法，确保数据安全。经过验证进入系统后，开始进行实时数据收发，同时
由于分析仪支持扩展存储卡，所以接受的数据可以选择保存在硬盘存储器或存 储卡上，便于日后查阅和携带。存储的同时也同步进行数据分析，如果相对指 标值而言数据异常，，则迅速发布预警信息，同时将结果反馈给远程无线办公服 务器。
本发明的运行过程如图4所示，首先启动无线传感网络分析仪；然后操作系 统的应用选项；选择启动分析系统，系统自动询问是否链接无线网络；选择是 则系统自动无线网络进行链接；之后进入用户身份验证；验证是系统用户，则 启动分析系统主程序，并实时无线接受无线传感网络数据；自动进行数据分析； 根据分析结果，进行预警工作。
权利要求
1、一种无线传感网络分析仪，其特征在于由具有无线网络通信和传感数据解调分析功能设备和运行在此设备上分析软件组成，是一种随时透过无线通信网络进行传感网络数据分析的设备。
2、 根据权利要求1所述的无线传感网络分析仪，其特征在于所述硬件设 备分析仪基于多平台开发，可支持Windows/Linux等系统，同时对嵌入式系统 也具有良好的支持。
3、 根据权利要求1或2所述的无线传感网络分析仪，其特征在于所述设 备具有支持GSM/CDMA/WCDMA/WI-FI无线通信和无线数据传输、支持JAVA 等运行环境，此外根据现场情况也可以利用千兆网络接入等功能。
4、 根据权利要求3所述的无线传感网络分析仪，其特征在于所述无线传 感网络分析仪主要包括线接收机(Receiver)、发射机(Transmitter)、控制模块 (Controller)及人机界面部分(Interface)和电源(Power Supply)组成。
5、 根据权利要求4所述的无线传感网络分析仪，其特征在于所述采用Intel 中央处理器，分析系统采用JAVAZ.net程序语言开发。
6、 一种无线传感网络分析仪在FBG光纤监测和光电转换以及无线传感网 络收发的应用，其特征在于所述无线传感网络分析仪采用软硬件结合与无线传 感网络和无线办公方式组成。
7、 根据权利要求6所述的一种无线传感网络分析仪在无线传感网络的应 用，其特征在于所述工作过程如下无线传感网络分析仪通过无线模块进行通信，同时与远程无线传感网络进 行无线数据传输，由JAVA开发的分析系统通过控制中心管理系统建立无线链 接，服务器收到请求后进行响应并进行用户验证识别，通过验证进入系统工作状态。无线传感网络分析仪可以直接透过无线模块实时获取最新安全无线传感 网络现场传感器监测数据，并对数据进行实时分析，以数据、声音或者视频等 方式反馈给使用者，并根据无线传感网络定位系统提供危险源和使用者当前位 置。
8、 根据权利要求7所述的无线传感网络分析仪在无线办公平台的应用， 其特征在于所述操作过程还包括远程服务器应答相应机制，并实时提供监测数 据，接收预警报告等步骤。
9、 根据权利要求7或8所述的无线传感网络分析仪在无线办公平台的应 用，其特征在于所述运行工作过程如下通过分析仪进行无线通信和数据传输模块自动完成工作，首先连接电源， 启动分析仪开关，待分析仪启动选择"分析系统"，启动程序，出现提示"启动 无线连接"，稍后网络连接成功，出现系统验证窗口，填写验证信息点击提交， 经系统安全验证之后进入无线分析系统。借助无线传感网络定位系统可以实现 快速危险源定位的同时，也可以由分析系统所开发的WEBGIS平台确定危险源 位置，透过无线网络，可以直接与远程的无线传感网络进行通信，实时获取传 感器监测数据，并交由分析系统算法对数据进行统计分析，加以推演，生成以 曲线图、表报、文本等形成报告，可以透过网络借助现场安置的摄像头在手持 分析仪上进行视频观看。当出现危险情况时，以声音形式发布报警信号，提醒 用户注意危险源。
10、 根据权利要求9所述的无线传感网络分析仪在无线办公平台的应用， 其特征在于所述工作过程中办公网络和管理系统的交互，是作为整个系统的数 据中心。
全文摘要
本发明提供了一种无线传感网络分析仪及其在无线传感网络数据分析中的应用，其特征在于由具有无线通信功能的设备和运行在此设备上分析软件组成，具有支持无线数据传输、基于无线传感网络路由技术的快速定位、支持多种操作系统平台、支持JAVA开发环境并具有支持多接口扩展等功能。本发明为高集成度、低成本、高可靠性、能够24小时随时提供分析的无线传感网络设备。
文档编号H04L29/08GK101388820SQ20081021861
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者周翠英, 孙志强 申请人:中山大学