一种冰川监测数据的无线传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线传输网络领域，具体地涉及一种冰川监测数据的无线传输系统。
【背景技术】
[0002]目前世界上对冰川的测量主要还是以人工测量为主，由于环境条件恶劣，测量难度较大，时间及经费花销大，而且测量精度难以保证，因而实现冰川自动化观测并实时得到观测数据成为一个急需解决的问题。同时由于观测范围广，需要部署的观测节点较多，所以必须有一种快速可靠的易于搭建的网络来实现数据的传输。基于ZigBee技术的无线传感器网络是以其优越的自组网特性成为优先考虑的对象。每个ZigBee网络节点可以在可通信范围内自动搜索寻找通信对象，确定彼此间的联络，从而自组织成一个ZigBee网络。该网络具有低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率和低成本等特性，但这种网络具有一定的局限性，由于传输距离短，采集到的数据基本上不可能通过单一的ZigBee网络传输到上位机服务器，因此需要借助其他网络对其进行拓展。
[0003]GPRS是一种以全球手机系统(GSM)为基础的数据传输技术，可说是GSM的延续。GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)式来传输。
[0004]当前冰川变化与气候互馈机制成为国内外研究的重要课题，作为直接反映冰川积累和消融状况的冰川物质平衡是全球气候变化战略研究中的重要参数。而在冰川物质平衡的观测研究中，如何实现将远端观测的数据远距离传输至上位机数据库一直是考虑的难点。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种冰川监测数据的无线传输系统；本发明具有易于搭建、应用范围广、传输可靠等特点，尤其是需要大面积部署测量节点时其优势更加明显。
[0006]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0007]本发明一种基于冰川监测数据的无线传输系统，采用星型网络拓扑结构，包括ZigBee自组网网络模块、GPRS网络加Internet互联网模块；其结构特点是:利用ZigBee的自组网特性，设立一个中心节点和多个终端节点组成一个ZigBee自组网网络模块；所述中心节点和多个终端节点通过ZigBee网络相互连接通信；所述中心节点通过GPRS网络加Internet互联网与上位机服务器相互连接通信。
[0008]作为本发明的一种优选方案，所述ZigBee自组网网络模块采用的是SZ05系列嵌入式无线通信模块；所述SZ05系列嵌入式无线通信模块集成了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器。
[0009]作为本发明的另一种优选方案，所述终端节点由中心CPU模块、存储模块、外设采集模块和ZigBee终端模块组成。
[0010]作为本发明的另一种优选方案，所述中心节点由中心CPU模块、存储模块、GPRS模块和ZigBee中心协调器组成。
[0011 ] 作为本发明的另一种优选方案，所述GPRS模块采用SZlI系列GPRS DTU模块，该模块采用嵌入式结构，内嵌TCP/UDP协议，支持固定IP和动态域名解析方式连接。
[0012]本发明的有益效果是。
[0013]本发明提供了一种冰川监测数据的无线传输系统，利用ZigBee的自组网特性和GPRS的实时在线以及高速传输特性，提出了 ZigBee和GPRS结合的数据传输系统。通过ZigBee网络，将所有终端节点的测量数据传输到中心节点，然后再通过GPRS网络传输到上位机服务器。很好的解决了冰川物质平衡观测中数据的远距离传输问题。该系统具有易于搭建、应用范围广、传输可靠等特点，尤其是需要大面积部署测量节点时其优势更加明显。中心节点需要尽可能的选择空旷的移动信号良好的地方，本发明虽然针对的是冰川环境提出的，但对于其他的极端环境如荒漠、丛林、草原等也都是适用的。
【附图说明】
[0014]图1是本发明一种冰川监测数据的无线传输系统网络连接框架图。
[0015]图2是本发明一种冰川监测数据的无线传输系统的终端节点工作框图。
[0016]图3是本发明一种冰川监测数据的无线传输系统的中心节点工作框图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，为本发明一种冰川监测数据的无线传输系统网络连接框架图。图中，采用星型网络拓扑结构，包括ZigBee自组网网络模块、GPRS网络加Internet互联网模块；其结构特点是:利用ZigBee的自组网特性，设立一个中心节点和多个终端节点组成一个ZigBee自组网网络模块；所述中心节点和多个终端节点通过ZigBee网络相互连接通信；所述中心节点通过GPRS网络加Internet互联网与上位机服务器相互连接通信。
[0018]结合附图1阐述本发明的构成及原理:将多个终端节点的测量数据安全可靠的传输至PC机服务器，利用ZigBee的自组网特性，设立一个中心节点和多个终端节点(如有必要还有中继节点)组成一个ZigBee网络，所有终端节点的测量数据可以通过ZigBee网络传输到中心节点上；然后利用GPRS网络的实时在线和高速传输特性将中心节点的数据实时的发送出去，通过移动无线基站和Internet将数据传输至上位机服务器。上位机服务器通过监听对应端口接收数据并将接收的数据插入到数据库中。
[0019]所述ZigBee自组网网络模块采用的是SZ05系列嵌入式无线通信模块；所述SZ05系列嵌入式无线通信模块集成了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器，具有抗干扰能力强、组网灵活、性能可靠稳定等优点。SZ05系列无线通信模块分为中心协调器、路由器和终端模块，这三类设备在硬件结构上完全一致，只是嵌入不同的软件而具备不同的网络功能。中心协调器是ZigBee网络的中心，负责网络的发起组织、网络维护和管理功能；路由器负责数据的路由中继转发，终端模块只进行本节点数据的发送和接收。在实际应用中针对具体环境主要应用了中心协调器和终端模块。
[0020]如图2所示为，本发明一种冰川监测数据的无线传输系统的终端节点工作框图。图中，包括中心CPU模块、存储模块、外设采集模块和ZigBee终端模块；所述存储模块、夕卜设采集模块、ZigBee终端模块分别和中心CPU模块相互连接。中心CPU模块通过接收上位机发送过来的指令或者预设的配置信息控制外设采集数据，并负责将外设测量的数据通过ZigBee终端模块发送出去。
[0021]如图3所示为，本发明一种冰川监测数据的无线传输系统的中心节点工作框图。图中，包括中心CPU模块、存储模块、GPRS模块和ZigBee中心协调器；所述存储模块、GPRS模块、ZigBee中心协调器分别与中心CPU模块相互连接。
[0022]中心节点作为数据中转基站，通过ZigBee中心协调器与终端节点通信，同时通过GPRS和Internet与上位机通信。本发明所述终端节点外设采集到的数据通过各自的ZigBee终端模块发送出去，中心节点通过ZigBee自组网网络接收到数据，一方面把数据保存，同时把数据通过GPRS模块发送出去。
[0023]本发明所述GPRS模块采用SZll系列GPRS DTU模块，该模块采用嵌入式结构，内嵌TCP/UDP协议，支持固定IP和动态域名解析方式连接，同时采用了功能强大的微电脑处理器芯片，性能稳定，外观小巧，方便集成到系统中。在实际应用中，使用模块内嵌的TCP/IP协议，设定IP和端口号，采用TCP面向连接的方式实时与上位机服务器保持通信，并加上心跳包维持连接的通畅。
[0024]可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种冰川监测数据的无线传输系统，采用星型网络拓扑结构，包括ZigBee自组网网络模块、GPRS网络加Internet互联网模块；其特征在于:利用ZigBee的自组网特性，设立一个中心节点和多个终端节点组成一个ZigBee自组网网络模块；所述中心节点和多个终端节点通过ZigBee网络相互连接通信；所述中心节点通过GPRS网络加Internet互联网与上位机服务器相互连接通信。2.根据权利要求1所述的一种冰川监测数据的无线传输系统，其特征在于:所述ZigBee自组网网络模块采用的是SZ05系列嵌入式无线通信模块；所述SZ05系列嵌入式无线通信模块集成了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器。3.根据权利要求1所述的一种冰川监测数据的无线传输系统，其特征在于:所述终端节点由中心CPU模块、存储模块、外设采集模块和ZigBee终端模块组成。4.根据权利要求1所述的一种冰川监测数据的无线传输系统，其特征在于:所述中心节点由中心CPU模块、存储模块、GPRS模块和ZigBee中心协调器组成。5.根据权利要求1所述的一种冰川监测数据的无线传输系统，其特征在于:所述GPRS模块采用SZll系列GPRS DTU模块，该模块采用嵌入式结构，内嵌TCP/UDP协议，支持固定IP和动态域名解析方式连接。
【专利摘要】一种冰川监测数据的无线传输系统。本发明具有易于搭建、应用范围广、传输可靠等特点，尤其是需要大面积部署测量节点时其优势更加明显。本发明采用星型网络拓扑结构，包括ZigBee自组网网络模块、GPRS网络加Internet互联网模块；其结构特点是：利用ZigBee的自组网特性，设立一个中心节点和多个终端节点组成一个ZigBee自组网网络模块；所述中心节点和多个终端节点通过ZigBee网络相互连接通信；所述中心节点通过GPRS网络加Internet互联网与上位机服务器相互连接通信。
【IPC分类】H04W84/18, G08C17/02
【公开号】CN105592573
【申请号】CN201410646366
【发明人】姚秋丽
【申请人】姚秋丽
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年11月15日