专利名称：无线传感网络实验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型教学仪器设备技术领域，具体涉及一种无线传感网络实验系统。
背景技术：
无线传感器网络(wireless sensor network)是一个热点的研究领域，它在 森林防火.、水质监控等环境监测及军事、医疗健康、家庭智能监控和其他商业领 域有着广泛的应用前景。无线传感器网络具有传感器节点密度高，网络组网方便， 以及节点的功耗低等特点。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数 据速率、低成本的双向无线通信技术，其网络标准基于IEEE 802. 15.4。主要适合 于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。 ZigBee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组 成，其中物理层遵循IEEE 802. 15.4协议，控制RF收发器工作，采用扩频通信， 信号传输距离为室内50 m，室外150 m。
MAC层遵循IEEE 802. 15. 4协议，负责 设备间无线数据链路支持各种网络拓扑结构，网络中每个设备为16位地址寻址。 网络层建立新的网络，处理节点的进入和离开网络，对节点分配地址，保证节点 之间的同步，提供网络的路由，保证数据的完整性，使用可选的AES-128对通信 加密。应用层应用支持层维持器件的功能属性，根据服务和需求使多个器件之 间进行通信。无线传感网络系统作为最新推出的技术，虽然已被广泛应用于工业、 国防等领域，但在教育实验中，目前还没有研发、制备出适用于高等教育及中小学生用的专用实验仪器，无线传感网络实验系统仍处于空白状态，学生只能从理 论上了解有关无线传感网络的知识。实用新型内容本实用新型旨在提供一种基于ZigBee技术的无线传感网络系统技术方案，专 用于高等教育及中学生教育实验，以克服现有技木中存在的问题。所述的无线传感网络实验系统，其特征在于包括传感器节点、网络信号汇节 点、系统控制中心构成，传感器节点、网络信号汇节点通过分别连接的ZigBee无 线传输模块无线通信连接，网络信号汇节点、系统控制中心通过分别连接的GSM 无线传输模块无线通信连接。所述的传感器节点用于检测传感器所在的环境，并 利用自身的控制芯片对信息进行处理后以无线的方式传送给网络信号汇节点。所 述的网络信号汇节点主要用于接收传感器节点的数据上报、进行融合处理，并向 系统控制中心传送。所述的系统控制中心实时监控上报信息，及时接收、解析、 处理以及发送控制信令给不同ID的网络信号汇节点实现对传感器节点的间接、实 时性的监控和数据采集。所述的无线传感网络实验系统，其特征在于系统控制中心通过RS232通信接 口与GSM无线传输模块传输连接。所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的网络信号汇节点包括机壳及 配合连接的控制电路板、ZigBee无线传输模块、GSM无线传输模块、电源模块， ZigBee无线传输模块、GSM无线传输模块之间通过IIC总线、C51单片机通信连接， 机壳表面设置的面板上设有与控制电路板配合连接的开关、显示屏。所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的传感器节点包括机壳及配合连接的检测电路板、传感器、ZigBee无线传输模块、定时器，机壳表面设置面 板上设有与检测电路板配合连接的开关、显示屏。所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的网络信号汇节点、传感器 节点采用星型拓扑网络连接结构。所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的ZigBee无线传输模块采用 需求唤醒通信方式，由zigbee射频芯片和zigbee微控制器配合构成。所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的传感器包括电压检测传感 器、移位检测传感器、环境温度检测传感器、和/或强噪音干扰检测传感器。上述的无线传感网络实验系统构思新颖、成本低，该系统的投入填补了无线 传感网络实验教学仪器设备的空白，能使高等教育及中小学生动手开展无线传感 网络实验，加深对无线传感网络的感性认识，有助于理解书本理论知识，强化教 学质量。
图1所示为本实用新型结构示意图；图2所示为所述的网络信号汇节点结构示意图；图3所示为所述的传感器节点结构示意图。图中l一系统控制中心、2—GSM无线传输模块、3 —网络信号汇节点、301 一面板、302--机壳、303 —控制电路板、304—电源模块、305/405—ZigBee无线 传输模块、306—GSM无线传输模块、307 —显示屏、308 —开关、4一传感器节点、 401—机壳、402 —面板、403 —检测电路板、404--传感器、406 —定时器、407 — 显示屏、408--开关。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型作进一步说明如图所示，无线传感网络实验系统，包括传感器节点4、网络信号汇节点3、系统控制中心l，网络信号汇节点3、传感器节点4采用星型拓扑网络连接结构， 减少了传感器节点4向网络信号汇节点3上报数据时相互碰撞的概率。传感器节 点4、网络信号汇节点3通过分别连接的ZigBee无线传输模块405、 305无线通信 连接，ZigBee无线传输模块305、 405采用需求唤醒通信方式，能有效降低每个传 感器节点4的功耗，分别由zigbee射频芯片和zigbee微控制器配合构成。网络 信号汇节点3、系统控制中心1通过分别连接的GSM无线传输模块306、 2无线通 信连接，系统控制中心1通过RS232通信接口与GSM无线传输模块2传输连接。 传感器节点4用于检测传感器所在的环境，当环境发生变化时，ZigBee无线传输 模块40:5从睡眠状态唤醒，并利用自身的控制芯片对信息进行处理后以无线的方 式传送给网络信号汇节点3。网络信号汇节点3主要用于接收传感器节点4的数据 上报、进行融合处理，并以无线的方式向系统控制中心1传送。系统控制中心1 由监控模块、配置模块、数据库三个部分组成，通过GSM网络与多个网络信号汇 节点3连接在一起，监控模块通过对通信串口的实时监控，实现对分布式网络信 号汇节点3上报信息的及时接收、解析、处理以及发送控制信令给不同ID的网络 信号汇节点3实现对传感器节点4的间接、实时性的监控和数据采集。在上述实施例中，网络信号汇节点3包括机壳302及配合连接的控制电路板 303、 ZigBee无线传输模块305、 GSM无线传输模块306、电源模块304，电源模块 304采用储能微电源并自适应功率调节，ZigBee无线传输模块305、 GSM无线传输模块306之间通过IIC总线、C51单片机通信连接，控制电路板303的微控制器采 用C51等，机壳302表面设置的面板301上设有与控制电路板303配合连接的开 关308、显示屏307。在上述实施例中，传感器节点4包括机壳401及配合连接的检测电路板403、 传感器4D4、 ZigBee无线传输模块405、定时器406，机壳401表面设置面板402 上设有与检测电路板403配合连接的开关408、显示屏407。传感器404包括电压 检测传感器、移位检测传感器、环境温度检测传感器、和/或强噪音干扰检测传感 器等，根据环境检测要求相应配置。本实用新型中所述的单元装置及电路连接结构均属一般公知技术，配套使用 的相关软件不在本实用新型范围之内，在此不再赘述。
权利要求1.无线传感网络实验系统，其特征在于包括传感器节点(4)、网络信号汇节点(3)、系统控制中心(1)，传感器节点(4)、网络信号汇节点(3)通过分别连接的ZigBee无线传输模块(405、305)无线通信连接，网络信号汇节点(3)、系统控制中心(1)通过分别连接的GSM无线传输模块(306、2)无线通信连接。
2. 如权利要求1所述的无线传感网络实验系统，其特征在于系统控制中心(1) 通过RS232通信接口与GSM无线传输模块(2)传输连接。
3. 如权利要求1所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的网络信号 汇节点(3)包括机壳(302)及配合连接的控制电路板(303)、 ZigBee无线传输 模块(305)、 GSM无线传输模块(306)、电源模块(304)， ZigBee无线传输模块(305)、 GSM无线传输模块(306)之间通过IIC总线、C51单片机通信连接，机壳 (302)表面设置的面板(301)上设有与控制电路板(303)配合连接的开关(308)、 显示屏(307)。
4. 如权利要求1所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的传感器节 点(4)包括机壳(401)及配合连接的检测电路板(403)、传感器(404)、 ZigBee 无线传输模块(405)、定时器(406)，机壳(401)表面设置面板(402)上设有 与检测电路板(403)配合连接的开关(408)、显示屏(407)。
5. 如权利要求1所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的网络信号 汇节点(3)、传感器节点(4)采用星型拓扑网络连接结构。
6. 如权利要求1所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的ZigBee无线传输模块(305、 405)采用需求唤醒通信方式，由MC13192射频芯片和MC9S08 微控制器配合构成。
7.如权利要求4所述的无线传感网络实验系统，其特征在于所述的传感器 (404)包括电压检测传感器、移位检测传感器、环境温度检测传感器、和/或强 噪音干扰检测传感器。
专利摘要无线传感网络实验系统，属于教学仪器设备技术领域，其特征在于包括传感器节点、网络信号汇节点、系统控制中心构成，传感器节点、网络信号汇节点通过分别连接的ZigBee无线传输模块无线通信连接网络信号汇节点、系统控制中心通过分别连接的GSM无线传输模块无线通信连接。所述的无线传感网络实验系统构思新颖、成本低，该系统的投入填补了无线传感网络实验教学仪器设备的空白，能使高等教育及中小学生动手开展无线传感网络实验，加深对无线传感网络的感性认识，有助于理解书本理论知识，强化教学质量。
文档编号H04L12/28GK201114593SQ200720184478
公开日2008年9月10日 申请日期2007年10月23日 优先权日2007年10月23日
发明者智 王, 晖 赵 申请人:晖 赵