一种适用近海环境监测系统的无线传感器网络节点的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于近海环境监测系统的无线传感器网络节点，主要包括处理器模块、无线传输模块、数据采集模块和存储模块。整个节点控制电路基于Arduino软硬件电子平台，处理器模块采用Atmega2560主芯片，无线传输模块采用Xbee模块，存储模块采用SD模块，数据采集模块包括节点地理位置信息的采集，主要通过GPS模块采集。另外，节点预留两个RS232串口，可搭载多参数水质仪和气象仪等，完成近海环境数据的采集。本实用新型传感器节点具有开发方便、接口丰富、可扩展性强、运行稳定、组网简便且传输可靠等特点，适用于近海环境监测系统。
【专利说明】
【技术领域】：
[0001] 本实用新型涉及嵌入式技术的无线传感器网络节点设计领域，特别是一种适用于 近海环境监测系统的无线传感器网络节点。 一种适用近海环境监测系统的无线传感器网络节点
【背景技术】：
[0002] 海洋环境监测，特别是实时的近海环境监测，对合理利用海洋、保护海洋资源、海 洋灾害预警等研究有着极其重要的意义。无线传感网络利用传感器、无线通信和信息处 理等技术，能通过大量节点来实时获取被监测区域的关键要素。利用无线传感网络进行海 洋环境监测，更易实现监测数据的实时性、长期性、可靠性、网络化与智能化等功能需求。 然而，目前用于海洋环境监测的无线传感网络节点，例如国外的Micaz、TelosB节点或在 CC2530芯片自行设计的节点和国内的基于ARM9设计的节点存在价格贵、开发成本高、可扩 展性差、接口偏少等不足。
【发明内容】
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[0003] [1]本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种适用于近海环境监测系统的无 线传感器网络节点的设计，该传感器节点可以实时地采集，存储和转发近海环境数据，很好 地满足近海环境监测系统实时监测的需要。
[0004] [2]本实用新型的实现方式是：处理器模块、无线传输模块、数据采集模块和存储 模块和一些外围电路组成。整个节点控制电路基于Arduino软硬件电子平台，处理器模块 采用Atmega2560主芯片，无线传输模块采用Xbee模块，存储模块采用SD模块，数据采集模 块包括节点地理位置信息的采集，主要通过GPS模块采集。另外节点预留两个RS232串口， 在数据采集终端节点可搭载多参数水质仪和气象仪等，完成近海环境数据的采集，无线传 感器网络的汇聚节点可用一个RS232串口搭载GPRS模块，将无线传感器网络中各终端节点 采集到的数据融合后传输到远程数据库服务器上。
[0005] [3]本实用新型具有结构简单、低功耗、开发方便、接口丰富、可扩展性强、运行稳 定、组网简单、可靠性强、稳定性高的特点。
【专利附图】
【附图说明】：
[0006] 图1是本实用新型的无线传感器网络结构示意图；
[0007] 具体的实施方法：
[0008] [1]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0009] [2]参照图1，本实用新型包括，处理器模块、无线传输模块、SD模块、GPS模块、 数据采集模块、电源模块。电源模块为节点和外围的数据采集模块供电。处理器模块采用 ATmega2560芯片，它是一种高性能、低功耗的AVR8位微处理器，先进的RISC结构，它有135 条指令，大多数可以在一个时钟周期内完成。它具有86个可编程I/O 口线，四个可编程的 串行USART等众多硬件资源，可搭载GPS模块、Xbee模块、水质仪模块和GPRS模块，可满 足近海环境监测系统的无线传感器网络中终端节点对海洋环境数据采集，终端节点和汇聚 节点无线通信和组网，监测节点位置信息的获取和无线传感器网和远程监控中心通信的需 求。
[0010] [3]每个传感器节点都带有两个RS232串口，一方面每个节点在电路调试比较方 便，另一方面，每个节点可以通过RS232串口和多参数水质仪或气象仪相连来获取海洋环 境水文参数和气象参数，完成数据的实时采集。在无线传感器网络的汇聚节点RS232串口 可以连接GPRS模块，将传感器网络中每个节点采集的数据打包发送到远程数据库服务器 终端。
[0011] [4]本实用新型的无线传输模块采用Maxstream公司的Xbee-pro2开发套件，它是 在ZigBee技术的基础上产生的。Xbee-pr 〇2抗干扰能力强、安全性高、低功耗等特点，完全 可以满足近海环境实时监测系统的需求。
[0012] [5]SD卡模块因其耐用、可靠、安全、容量大、体积小、便携和兼容性好等优点而非 常适合用于近海环境监测无线传感器网络节点数据的存取。本实用新型加入SD卡存储模 块的另一重要的原因是当Xbee模块数据发送失败时，处理器可以将SD卡中的数据读出，再 通过Xbee模块发送出去，从而很好的保证了无线传感器网络数据传输的可靠性。
[0013] [6]本实用新型的GPS模块采用韩国GSTAR，它是一个高效能、低耗电的智能型卫 星接收模块，它采用美国瑟孚SIRF公司所设计的最新单芯片GSC4f卫星定位接收芯片，是 一个完整的卫星定位接收器具备全方位功能。GPS模块上电之后会不断的向串口发送NMEA 协议数据，运行在主控板的程序会从这些数据当中截取出经纬度和精确时间数据，观察者 就可以通过命令准确的获取无线传感器网络中监测节点地理位置信息，这样有助于实时的 了解监测区域的环境变化信息，对海洋环境灾害的预报和预警提供了有效途径。解析出的 当前时间信息为数据采集系统提供当前的时间，以便无线传感器节点之间的时间同步。
【权利要求】
1. 一种适用近海环境监测系统的无线传感器网络节点，包括电路底板、处理器单元、存 储单元、无线传输单元、GPS模块、两个RS232串口、及电源单元，电源单元为节点上的各功 能模块和外围的数据采集单元供电，GPS模块主要是为了获取传感器节点地理位置信息，处 理器单元采用Atmega2560主芯片，存储单元采用SD卡，无线传输模块采用基于ZigBee技 术的Xbee-p r〇2,无线传感器网络节点包括采集终端节点和汇聚节点，采集终端节点的两个 RS232串口方便的搭载多参数水质仪和气象仪来完成近海环境和气象数据的采集，汇聚节 点的两个RS232串口搭载数据采集模块采集近海环境数据，且搭载GPRS模块将无线传感器 网络中采集到的近海环境数据传输到远程数据库服务器上。
【文档编号】G01D21/02GK203894930SQ201420129436
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】袁红春, 汪辰, 黄冬梅, 梅海彬, 谭明星, 勇飞, 丛斯琳, 潘金晶, 侍倩倩 申请人:上海海洋大学