专利名称：环境监测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种环境监测传感器，特别是涉及ー种具有较高安全性的环境监测传感器，属于无线传感器技术领域。
背景技术：
自然地质灾害一直以来都是人类文明史上的噩梦，然而如何对它进行有效掌控却是人类至今无法攻克的技术难题之一，因此研究对自然灾害的监测和预警技术在目前来看无疑是唯一能够直接减少损失，且最可能得以快速开展的ー项重要工作。非常幸运的是，上世纪九十年代，人类成功创造了无线传感器网络，这ー技术的诞生对帮助解决如何在基础设施条件非常恶劣、甚至人迹罕至的地区，有效监测环境变化的问题做出了巨大贡献，这是因为无线传感器能够不依赖其它地面基础设施，通过相互协作的方式，自我构建通讯网络，采集并传递感知信息。
·[0004]然而，即便如此，若要进行大范围的地质监测工作，成本投入也是非常巨大的。因为这需要在监测地区投入并部署大量的传感器，且由于传感器自身的供电问题，传感网络的工作时间通常不会超过数月，届时需要全部回收并重新部署这些传感器，维护成本高；另一方面，还由于地质监测数据属于国家重要的战略数据资源信息，因此，监测成果的安全性必须得到可靠的保障。但是，目前传统的无线传感器在相互协作通讯的时候并没有考虑到任何通讯安全因素，只要符合通讯频率的传感器都将被接纳并组网通讯，且通讯数据全部都是以明文方式相互传递。也就是说，未经授权的非监测方只要在监测区域投入极少量相同频率的第三方传感器，就能被动的轻易融合到监测方的无线传感器网络之中，从而通过參与监测方网络信息传递工作的方式，实现间接获取整个网络监测数据的目的。综上所述，可知先前技术将传统传感器用于监测环境变化时未考虑到任何通讯安全因素而存在安全防护能力不足的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此ー问题。
实用新型内容为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型之一目的在于提供一种环境监测传感器，其通过增加安全模块芯片的设计，可以彻底杜绝未被授权的第三方传感器进入由本实用新型组建的无线传感器网络，提高了无线传感器网络的安全防护能力。为达上述及其它目的，本实用新型提供ー种环境监测传感器，至少包含MCU，控制和调度该传感器中的所有元器件，负责调度各元器件的相关工作并处理和记录组网路由数据；感应模组，连接于该MCU，其包括多个感应装置，以感知各种地质信息并量化为具体数据；无线信号收发器，连接于该MCU，该无线信号收发器通过构建无线自组网络，传递该感应模组所监测到的监测数据；安全运算模块，与该MCU相连，对所有通讯信号进行加解密以保护网络安全；以及电路板，连接该传感器的所有元器件。进ー步地，该安全运算模块采用内置国密算法的加密模块。进ー步地，该安全运算模块在相互协作组网和相互传递信息前将所有信号加密后，再通过该无线信号收发器送出；收 到信号后将所有信号解密后再提供给该MCU分析使用。进ー步地，该感应模组包括温度感应装置、湿度感应装置、震动感应装置、压カ感应装置、磁感应装置以及辐射感应装置。进ー步地，该无线信号收发器采用具备定位算法库的Zigbee芯片。进ー步地，该MCU为可编程的低功耗单片机。进ー步地,该传感器采用拟形化设计。与现有技术相比，本实用新型ー种环境监测传感器通过增加自带加密算法的安全运算模块芯片的设计，提高了由本实用新型组建的无线传感器网络的安全防护能力；由于该安全运算芯片自带加密算法，密钥保存在芯片内部，没有任何接ロ可以读出，只能在满足安全条件下參与运算或被修改，且所有加解密运算都将在芯片内完成，因此可以彻底杜绝未被授权的第三方传感器进入由本实用新型组建的无线传感器网络，保证了监测数据的安全性。
图I为本实用新型ー种环境监测传感器之模块架构图；图2为本实用新型一种环境监测传感器的工作流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所掲示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。图I为本实用新型一种环境监测传感器之模块架构图。如图I所示，本实用新型ー种环境监测传感器，至少包括:MCU10、感应模组11、无线信号收发器12、安全运算模块13以及电路板14。其中MCUlO为本实用新型中的控制设备，用于控制和调度传感器中的所有元器件，负责调度各元器件的相关工作并处理和记录组网路由数据，在本实用新型较佳实施例中，采用可编程的低功耗单片机作为MCU ;感应模组11连接于MCU10，其包括多个感应装置，用于感知各种地质信息并量化为具体数据，在本实用新型较佳实施例中，感应模组11可以包括如温度感应、湿度感应、震动感应、压カ感应、磁感应、辐射感应等感应装置，用以环境中的温度、湿度、震动、压力、磁敏感及辐射等地质信息并量化为具体数据；无线信号收发器12为通讯设备，连接于MCU10，其用于构建无线自组网络，传递感应模组11所监测到的监测数据，即感应模组11负责采集各种地质环境数据后，通过无线信号收发器12构建无线自组网络、定位相对位置并传递这些监测数据，在本实用新型较佳实施例中，可采用具备定位算法库的Zigbee芯片作为无线信号收发器；安全运算模块13与MCUlO相连，其用于加解密所有通讯信号，以保护网络安全，也就是说，在相互协作组网和相互传递信息前本实用新型都会利用安全运算模块13将所有信号加密后，再通过无线信号收发器12送出，同时收到信号后也都会利用安全运算模块13将所有信号解密后再分析使用，在本实用新型较佳实施例中，可采用内置国密算法的加密模块作为安全运算模块13 ;电路板14则用于连接传感器所有元器件。本实用新型之环境监测传感器的工作原理与传统无线传感器相似，即以利用各种能力的感应装置(如温度感应、湿度感应、震动感应、压カ感应、磁感应、辐射感应等)负责采集各种地质环境数据，然后通过无线信号收发器12构建无线自组网络、定位相对位置并传递这些监测数据，MCUlO负责调度各元器件的相关工作并处理和记录组网路由数据。与传统传感器不同之处为，本实用新型之环境监测传感器在相互协作组网和相互传递信息前 都会利用本身的安全模块将所有信号加密后，再通过无线信号收发器送出；同时，收到信号后也都会利用安全模块将所有信号解密后再分析使用。在此需说明的是，本实用新型对产品的外观采用了拟形化设计，特意将产品外壳的形状和顔色制作成自然形态(如石头、土块、雪球、干枯的树枝等)，以此达到减小对生态环境影响程度的目的。图2为本实用新型之环境监测传感器的工作流程图。以下将进一歩通过本实用新型的具体工作流程来说明本实用新型是如何实现的步骤I :开始。步骤2 :寻找邻节点传感器。步骤3 :判断是否找到？若找到，则执行步骤4，否则，执行步骤2。步骤4 :发送挑战认证握手信号。步骤5 :判断是否认证成功？若认证成功，则执行步骤6，否则，执行步骤I 5。步骤6 保存邻节点的通讯路由信息。步骤7 :获取本节点的地质环境数据。步骤8 :检查邻节点的活动性。步骤9 :判断是否还能联系？若还能联系，则执行步骤10，否则执行步骤2。步骤10 :接收邻节点的加密通讯数据。步骤11 :解密获得邻节点的环境数据原文。步骤12 :合并本节点和邻节点的地质环境数据。步骤13 :加密合并后的数据包，向其他邻节点转发。步骤14.:执行步骤7。步骤15 :将该邻节点的ID列入黑名单步骤16:执行步骤2。可见，本实用新型之环境监测传感器延续了传统传感器的工作原理，同时考虑到无线传感网络的组网安全和信号通讯安全问题，増加了安全运算模块芯片的设计，该安全运算芯片自带加密算法，密钥保存在芯片内部，没有任何接ロ可以读出，只能在满足安全条件下參与运算或被修改，且所有加解密运算都将在芯片内完成，因此可以彻底杜绝未被授权的第三方传感器进入由本实用新型组建的无线传感器网络，更不用提窥探到任何监测数据。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围 ，应如权利要求书所列。
权利要求1.一种环境监测传感器，至少包含 MCU，控制和调度该传感器中的所有元器件，负责调度各元器件的相关工作并处理和记录组网路由数据； 感应模组，连接于该MCU，其包括多个感应装置，以感知各种地质信息并量化为具体数据； 无线信号收发器，连接于该MCU，该无线信号收发器通过构建无线自组网络，传递该感应模组所监测到的监测数据； 安全运算模块，与该MCU相连，对所有通讯信号进行加解密以保护网络安全；以及 电路板，连接该传感器的所有元器件。
2.如权利要求I所述的环境监测传感器，其特征在于该感应模组包括温度感应装置、湿度感应装置、震动感应装置、压力感应装置、磁感应装置以及辐射感应装置。
3.如权利要求I所述的环境监测传感器，其特征在于该MCU为可编程的低功耗单片机。
4.如权利要求I所述的环境监测传感器，其特征在于该传感器采用拟形化设计。
专利摘要本实用新型公开一种环境监测传感器，至少包含MCU，控制和调度该传感器中的所有元器件，负责调度各元器件的相关工作并处理和记录组网路由数据；感应模组，连接于该MCU，其包括多个感应装置，以感知各种地质信息并量化为具体数据；无线信号收发器，连接于该MCU，该无线信号收发器通过构建无线自组网络，传递该感应模组所监测到的监测数据；安全运算模块，与该MCU相连，对所有通讯信号进行加解密以保护网络安全；以及电路板，连接该传感器的所有元器件，通过本实用新型，可彻底杜绝未被授权的第三方传感器进入由本实用新型组建的无线传感器网络，提高了无线传感器网络的安全防护能力。
文档编号G01D21/02GK202488724SQ20112057236
公开日2012年10月10日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者王佐明, 王雄康 申请人:上海华申泰格软件有限公司, 王佐明, 王雄康