专利名称：用于环境监测物联网的节点模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环境监测的节点模块，特别涉及一种用于环境监测物联网的 节点模块。
背景技术：
随着世界工业化的不断发展，环境问题越来越受到人们的关注。如石油泄漏、太湖 蓝藻等许多人为的环境污染事件时有发生，因此急需一套环境监测物联网系统来取代现有 的环境监测系统。现有的环境监测系统大多采用环境监测站对一个区域的环境进行监测，每个环境 监测站设有若干个独立的监测节点；每个节点直接与网关连接进行监测数据的传输。若通 过有线方式连接上述网关与监测节点，会限制节点的布置距离，影响监测范围。而且该种以 点代面的监测手段，对于不同的地区和多变的环境状况，不能够很准确地反映所监测环境 的实际情况和发展趋势。新型的环境监测物联网系统利用节点无线自组网技术，将所需要的环境信息采集 起来，并与互联网技术相结合，使得采集到的数据被存储、筛选、分析，最终能够得到精确的 区域环境参数，为环境保护和环境治理提供科学的依据。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于环境监测物联网的节点模块，每个所述节点模 块拥有独立的电源，能够将自动采集的环境数据无线传输到网关；并作为路由器，中继其他 节点模块发送的数据，因而能够方便地布置和使用，以构成网状结构的环境监测系统。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种用于环境监测物联网的节 点模块，包含对应监测并采集不同环境参数的若干传感器模块，以及可分别与每个所述传 感器模块相匹配且对应连接的无线自组网模块。所述无线自组网模块将与其对应连接的传感器模块采集的数据，直接输出至外部 的网关，或经过若干其他所述节点模块中继后，间接输出至外部网关，使若干个所述节点模 块构成环境监测物联网的网状组网结构。所述无线自组网模块通过设置接口扩展板，与所述传感器模块对接；所述接口扩 展板上的若干接口，分别与所述传感器模块中设置的若干传感器对应连接。所述接口扩展板上，设置有数字式接口、开关量接口或模数转换接口中的一种或 多种。所述传感器模块中设置有温湿度传感器，其与所述接口扩展板上的数字式接口连 接。所述传感器模块中还设置有氧气传感器和二氧化碳传感器，其分别与所述接口扩 展板上的模数转换接口连接。所述无线自组网模块还通过设置的无线传输模块，对外进行无线数据传输。[0013]所述无线传输模块通过设置的射频传输模块及功率放大模块，工作在2. 4GHz的 通讯频率下。每个所述节点模块还独立设置有电源模块；所述电源模块包含太阳能电池和锂电 池。相比现有技术中，通过有线方式连接网关和每个节点构成环境监测系统，本实用 新型用于环境监测物联网的节点模块的优点在于本实用新型利用通用化的模块设计，使 无线自组网模块能够通过接口扩展板，对应连接各种传感器模块，以适应不同的环境监测需要。每个所述节点模块独立设置有电源模块，同时使用其中的太阳能电池和锂电池供 电，以满足节点模块的用电需要；所述无线自组网模块与传感器模块，还分别设置在防水 外壳内，防止雨水的影响，使节点模块在户外的长时间运行得到保证，并能有效减少维护成 本，因而更适合于野外布置。每个所述节点模块在2. 4GHz的通讯频率下，点对点的有效传输距离达到800米， 不仅能够将本节点模块采集的数据发送至网关，还能够作为路由器，中继其他节点模块的 数据。每个所述节点模块还能根据能量来自由变换其连接到网关的路由，更能在个别节点 模块失效的情况下，通过其他节点模块将数据传送至网关。因此，由多个本实用新型所述节点模块构成的网状结构的环境监测物联网系统， 采集点布置更灵活，使用更方便，可靠性也更好。
图1是本实用新型用于环境监测物联网的节点模块的总体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式
。如图1所示，本实用新型提供的用于环境监测物联网的节点模块，设置有传感器 模块100来采集环境数据，并通过与其连接的无线自组网模块200向外发送；还设置有电源 模块40为传感器模块100和无线自组网模块200供电。无线自组网模块200是通用化设计，通过设置的接口扩展板20，能够与多种不同 的传感器模块100实现模块化对接。仅需要更换不同的传感器模块100，本实用新型所述节 点模块即能够适用于家庭环境、工业和农业的生产环境或自然环境中，进行如有毒气体监 测、森林防火监测、空气质量监测等各种环境安全监控。所述接口扩展板20上主要设置有开关量接口 23、模数转换接口 22，以及如串口、 I2C (Inter IC BUS)或SPI (串行外围接口)等数字式接口 21。而在所述传感器模块100 中设置多个传感器，使不同的传感器与接口扩展板20上匹配的接口对应连接，将监测到的 环境参数分别输出至无线自组网模块200中设置的无线传输模块30。在以下提供的一个优选实施例中，所述传感器模块100包含温湿度传感器11、氧 气传感器12和二氧化碳传感器13。其中，温湿度传感器11与上述接口扩展板20的数字式 接口 21连接；而氧气传感器12、二氧化碳传感器13分别与模数转换接口 22连接。所述无线自组网模块200的无线传输模块30，通过设置的射频传输模块31及功率放大模块32，将传感器模块100采集的环境参数，无线发送至外部网关。优选TI公司的 CC2430型片上系统射频传输芯片及CC2591型功率放大芯片来实现，使无线传输模块30工 作在2. 4GHz的通信频率下，保证通讯的质量和安全。在空旷区域，点对点的有效传输距离 可以达到800米。本实用新型所述节点模块通过该无线传输模块30，既能把本节点模块采集的数据 直接发送给外部网关，还能作为路由器，中继其他节点模块的传输数据，以此构成整个环境 监测物联网系统的网状组网结构。为了更适用于野外布置，在电源模块40中同时配备3w 5w的太阳能电池41和 2000mAh的锂电池42，以满足本实用新型所述节点模块的用电需要；模块对接的所述无线 自组网模块200与传感器模块100，还分别设置在防水外壳内，防止雨水的影响，因而使节 点模块在户外的长时间运行得到保证，并能有效减少维护成本。除了上述硬件结构外，本实用新型的节点底层软件，采用针对无线传感器网络的 TinyOs操作系统，其能够对传感器模块100的数据采集，节点模块间的通讯、路由，能源管 理等进行合理分配。最终使每个节点模块采集的环境数据被汇总到环境监测物联网的计算 机中，或是再上传到网络中，进行进一步的存储、筛选、分析等处理。综上所述，本实用新型所述节点模块，利用通用化的模块设计，使无线自组网模块 200能够外接各种传感器模块100，以适应不同的环境监测需要；每个所述节点模块独立设 置有电源模块，同时由其中太阳能电池和锂电池供电，并能够根据能量来自由变换其连接 到网关的路由，更能在个别节点模块失效的情况下，通过其他节点模块将数据传送至网关。因此，相比现有环境监测系统通过有线方式连接网关和每个节点，由多个本实用 新型所述节点模块构成的网状结构的环境监测物联网系统，采集点布置更灵活，使用更方 便，可靠性也更好。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上 述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于 本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附 的权利要求来限定。
权利要求1.一种用于环境监测物联网的节点模块，其特征在于，包含对应监测并采集不同环境 参数的若干传感器模块(100)，以及可分别与每个所述传感器模块(100)相匹配且对应连 接的无线自组网模块(200)。
2.如权利要求1所述用于环境监测物联网的节点模块，其特征在于，所述无线自组网 模块(200)将与其对应连接的传感器模块(100)采集的数据，直接输出至外部的网关，或经 过若干其他所述节点模块中继后，间接输出至外部网关，使若干个所述节点模块构成环境 监测物联网的网状组网结构。
3.如权利要求2所述用于环境监测物联网的节点模块，其特征在于，所述无线自组网 模块(200 )通过设置接口扩展板(20 )，与所述传感器模块(100 )对接；所述接口扩展板(20 ) 上的若干接口，分别与所述传感器模块(100)中设置的若干传感器对应连接。
4.如权利要求3所述用于环境监测物联网的节点模块，其特征在于，所述接口扩展板 (20 )上，设置有数字式接口( 21)、开关量接口( 23 )或模数转换接口( 22 )中的一种或多种。
5.如权利要求4所述用于环境监测物联网的节点模块，其特征在于，所述传感器模块 (100 )中设置有温湿度传感器(11)，其与所述接口扩展板(20 )上的数字式接口( 21)连接。
6.如权利要求4或5所述用于环境监测物联网的节点模块，其特征在于，所述传感器模 块(100)中设置有氧气传感器(12)和二氧化碳传感器(13)，其分别与所述接口扩展板(20) 上的模数转换接口(22)连接。
7.如权利要求3所述用于环境监测物联网的节点模块，其特征在于，所述无线自组网 模块(200 )还通过设置的无线传输模块(30 )，对外进行无线数据传输。
8.如权利要求7所述用于环境监测物联网的节点模块，其特征在于，所述无线传输模 块(30)通过设置的射频传输模块(31)及功率放大模块(32)，工作在2. 4GHz的通讯频率下。
9.如权利要求2所述用于环境监测物联网的节点模块，其特征在于，每个所述节点模 块还独立设置有电源模块(40 )；所述电源模块(40 )包含太阳能电池(41)和锂电池(42 )。
专利摘要一种用于环境监测物联网的节点模块，其中，无线自组网模块通过接口扩展板，外接各种传感器模块，以适应不同的环境监测需要；每个节点模块同时由太阳能电池和锂电池供电；还设置有防水外壳，保证其在户外的长时间运行，有效减少维护成本。每个节点模块能够自由变换其连接到网关的路由；在个别节点模块失效的情况下，通过其他节点模块将数据传送至网关。每个节点模块在2.4GHz的通讯频率下，点对点的有效传输距离达到800米，不仅能够将本节点模块采集的数据发送至网关，还能够作为路由器，中继其他节点模块的数据。由多个本实用新型节点模块构成的网状结构的环境监测物联网系统，采集点布置更灵活，使用更方便，可靠性也更好。
文档编号H04W84/18GK201854442SQ20102061410
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者周明海, 李毅, 李煜华, 李英姿 申请人:上海波顿无线传感技术有限公司