专利名称：一种用于无线传感器网络中传输图像信息的系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于无线传感器网络中传输多媒体图像信息的系统及方法，属于电子信息技术领域。
背景技术：
日常生产生活中人们在对外界环境进行监测时，需全面的获取一些如温度、湿度、 光强等标量信息以及更加复杂的图像数据，可以为人们提供更为精准的环境信息。多媒体图像信息具有直观性、实时性，能满足人们对环境监测的全面需求。多媒体图像信息的采集及传输一般都是通过传统的有线图像信息采集和传输网络进行的，这种有线网络布线繁琐、成本高、费时费力，而且存在组网能力差等缺点，如专利号为200810196492、发明名称为有线网络监控系统的专利即属于此列。
发明内容
针对背景技术存在的缺陷和不足，本发明提供了一种用于无线传感器网络传输多媒体图像信息的系统及方法。本发明的技术方案如下一种用于无线传感器网络传输图像信息的系统，包括无线图像传感器网络节点、 路由中继节点、汇聚节点及数据服务器平台，其特征在于无线图像传感器网络节点和路由中继节点散布在需要图像环境监控的区域，汇聚节点通过通用串行总线连接到数据服务器平台用于汇聚网络数据至数据服务器平台，以实现多媒体图像信息在无线传感器网络中的采集与传输；其中无线图像传感器网络节点由图像采集及JPEG压缩模块、SD卡存储模块、 传感器模块、微控制器、射频收发模块及电源模块组成，图像采集及JPEG压缩模块包含有图像数据采集模块、图像压缩处理模块和电可擦可编程只读存储器(EEPROM)；传感器模块和图像采集及JPEG压缩模块相连接；图像采集及JPEG压缩模块、SD卡存储模块、传感器模块及射频收发模块分别和微控制器相连接，电源模块分别连接到上述各模块上为其供电； 路由中继节点由微处理器、射频收发模块和电源模块组成，射频收发模块和微处理器相连接，电源模块连接到射频收发模块和微处理器上为其供电；汇聚节点包括微处理器、射频收发模块和电源模块，射频收发模块和微处理器相连接，微处理器和数据服务平台通过通用串行总线相连接，电源模块连接到射频收发模块和微处理器上为其供电。所述的传感器模块包括光电传感器、温度传感器、湿度传感器及气体传感器。本发明中的路由中继节点模块由射频收发模块和微控制器组成，射频收发模块负责调度节点的信息；数据服务器平台由Iinux服务器搭建。可以实现用户通过Web方式访问服务器查询节点相关信息、远程控制节点。本发明的系统在使用时可先将无线图像传感器网络节点和路由中继节点散布在需要图像环境监控的区域；将汇聚节点通过通用串行总线连接到数据服务器平台，用于汇聚网络数据至数据服务器平台；在无线图像传感器网络节点内的图像采集及JPEG压缩模块用于采集并压缩环境图像信息；将SD卡存储模块通过SPI总线连接在节点处理器 CC2430芯片上。用于存储图像等数据信息；当节点的光照、温度、湿度、气体传感器数据超过设定的阈值时，节点处理器CC2430启动图像采集及JPEG压缩模块，发送拍照命令，并向服务器发出请求传输图像数据报告异常情况。若暂时服务器无应答，或暂时不方便传输图像，则存储于SD卡存储模块，以备服务器查询。用户可远程通过Web方式访问数据服务平台查询各节点信息；当用户查询某一节点信息时，数据服务平台通过汇聚节点向目标节点发送请求图像数据命令；目标传感器网络节点收到命令后向图像传感器模块发送拍照命令， 随后读取图像数据并向协调器汇聚节点发送图像数据。
一种利用上述系统中无线图像传感器网络节点传输多媒体图像信息的方法，步骤如下a.开始；b.初始化硬件资源，包括无线图像传感器网络节点上电初始化、初始化传感器模块、初始化图像采集及JPEG压缩模块、初始化SD卡存储模块、初始化射频收发模块；C.汇聚节点的微处理器初始化Z-STACK网络；d.无线图像传感器网络节点请求加入网络，若成功加入网络则转入下一步，不成功则转到步骤c ；e.无线图像传感器网络节点等待传感器异常触发或用户请求图像信息命令，若收到传感器异常触发或用户请求图像信息命令则转到步骤f，否则转到步骤j ；f.无线图像传感器网络节点微控制器启动图像数据采集模块并发送拍照命令；g.微控制器读取图像数据采集模块的图像信息并存储于SD卡；h.微控制器启动射频收发模块并发送图像数据信息，将图像数据信息通过无线传感器网络传送到数据服务器平台；i.微控制器判断图像数据信息是否发送成功，发送成功则转入步骤m，发送不成功则转到步骤h;j.微控制器等待数据服务器平台发送的用户查询异常信息命令，若收到命令则转到下一步，否则转到步骤e;k.微控制器查询SD卡存储模块异常信息索引；1.微控制器读取SD卡内异常信息图像数据，然后转入步骤h;m.判断本节点是否连接在无线传感器网络内，如果是跳转至e ；否则跳转至d。本发明的有益效果和特点为在搭建的平台下很好的实现了基于ZigBee协议下无线传感器网络中的图像采集与传输，具有很好的稳定性和灵活性。实现了图像数据的分布式采集。与现有技术相比，可以在无线传感器网络中获取比温度、湿度、光强等标量信息更加复杂的图像数据，为人们提供了更为精准的环境信息。该方法具有很好的稳定性和灵活性，同时具有成本低、组网灵活、受地理环境限制少等优点。
图1是本发明系统的结构示意图；图2是本发明的无线图像传感器网络节点结构示意；图3是本发明的路由中继节点结构示意图。(汇聚节点的结构跟路由中继节点示意图所示相同。)
其中1、无线图像传感器网络节点，2、路由中继节点，3、汇聚节点，4、数据服务器平台，5、用户端，6、建筑物，7、微控制器，8、图像采集及JPEG压缩模块，9、传感器模块，10、 SD卡存储模块，11、射频收发模块，12、天线，13、图像数据采集模块，14、图像压缩处理模块， 15、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，16、微处理器，17、射频收发模块，18、电源模块。图4为本 发明方法中无线图像传感器网络节点传输多媒体图像信息的流程框图， 其中a-m为其各个步骤。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。实施例1 本发明实施例1如图1-3所示，一种用无线传感器网络传输多媒体图像信息的系统，包括无线图像传感器网络节点1、路由中继节点2、汇聚节点3及数据服务器平台4，其特征在于无线图像传感器网络节点1和路由中继节点2散布在需要图像环境监控的区域，汇聚节点3通过通用串行总线连接到数据服务器平台4用于汇聚网络数据至数据服务器平台 4，以实现多媒体图像信息在无线传感器网络中的采集与传输；其中无线图像传感器网络节点1由图像采集及JPEG压缩模块8、SD卡存储模块10、传感器模块9、微控制器7、射频收发模块11及电源模块组成，图像采集及JPEG压缩模块8包含有图像数据采集模块13、图像压缩处理模块14和电可擦可编程只读存储器(EEPROM) 15 ；传感器模块9和图像采集及JPEG 压缩模块8相连接；图像采集及JPEG压缩模块8、SD卡存储模块10、传感器模块9及射频收发模块11分别和微控制器7相连接，电源模块分别连接到上述各模块上为其供电；路由中继节点2由微处理器16、射频收发模块17和电源模块18组成，射频收发模块17和微处理器16相连接，电源模块18连接到射频收发模块17和微处理器16上为其供电；汇聚节点包括微处理器、射频收发模块和电源模块，射频收发模块和微处理器相连接，微处理器和数据服务平台通过通用串行总线相连接，电源模块连接到射频收发模块和微处理器上为其供电；所述的传感器模块9包括光电传感器、温度传感器、湿度传感器及气体传感器。本发明实施例1中的图像数据采集模块采用美芯公司MT9V011型CMOS图像传感器，图像压缩处理模块采用中星微电子的图像处理芯片VC0706。射频收发模块采用 Chipcon公司的CC2430射频收发模块。SD卡存储模块通过SPI总线与CC2430芯片通信。实施例2 一种利用上述系统中无线图像传感器网络节点传输多媒体图像信息的方法，如图 4所示，步骤如下a.开始；b.初始化硬件资源，包括无线图像传感器网络节点上电初始化、初始化传感器模块、初始化图像采集及JPEG压缩模块、初始化SD卡存储模块、初始化射频收发模块；c.汇聚节点的微处理器初始化Z-STACK网络；d.无线图像传感器网络节点请求加入网络，若成功加入网络则转入下一步，不成功则转到步骤c ；e.无线图像传感器网络节点等待传感器异常触发或用户请求图像信息命令，若收到传感器异常触发或用户请求图像信息命令则转到步骤f，否则转到步骤j ；f.无线图像传感器网络节点微控制器启动图像数据采集模块并发送拍照命令；g.微控制器读取图像数 据采集模块的图像信息并存储于SD卡；h.微控制器启动射频收发模块并发送图像数据信息，将图像数据信息通过无线传感器网络传送到数据服务器平台；i.微控制器判断图像数据信息是否发送成功，发送成功则转入步骤m，发送不成功则转到步骤h ；j.微控制器等待数据服务器平台发送的用户查询异常信息命令，若收到命令则转到下一步，否则转到步骤e;k.微控制器查询SD卡存储模块异常信息索引；1.微控制器读取SD卡内异常信息图像数据，然后转入步骤h;m.判断本节点是否连接在无线传感器网络内，如果是跳转至e ；否则跳转至d。
权利要求
1.一种用于无线传感器网络中传输图像信息的系统，包括无线图像传感器网络节点、 路由中继节点、汇聚节点及数据服务器平台，其特征在于无线图像传感器网络节点和路由中继节点散布在需要图像环境监控的区域汇聚节点通过通用串行总线连接到数据服务器平台用于汇聚传感器网络数据至数据服务器平台，以实现多媒体图像信息在无线传感器网络中的采集与传输；其中无线图像传感器网络节点由图像采集及JPEG压缩模块、SD卡存储模块、传感器模块、微控制器、射频收发模块及电源模块组成，图像采集及JPEG压缩模块包含有图像数据采集模块、图像压缩处理模块和电可擦可编程只读存储器；传感器模块和图像采集及JPEG压缩模块相连接；图像采集及JPEG压缩模块、SD卡存储模块、传感器模块及射频收发模块分别和微控制器相连接，电源模块分别连接到上述各模块上为其供电；路由中继节点由微处理器、射频收发模块和电源模块组成，射频收发模块和微处理器相连接，电源模块连接到射频收发模块和微处理器上为其供电；汇聚节点包括微处理器、射频收发模块和电源模块，射频收发模块和微处理器相连接，微处理器和数据服务平台通过通用串行总线相连接，电源模块连接到射频收发模块和微处理器上为其供电。
2.如权利要求1所述的一种用于无线传感器网络中传输图像信息的系统，其特征在于所述的传感器模块包括光电传感器、温度传感器、湿度传感器及气体传感器。
3.一种利用权利要求1所述系统中无线图像传感器网络节点传输多媒体图像信息的方法，步骤如下a.开始；b.初始化硬件资源，包括无线图像传感器网络节点上电初始化、初始化传感器模块、初始化图像采集及JPEG压缩模块、初始化SD卡存储模块、初始化射频收发模块；c.汇聚节点的微处理器初始化Z-STACK网络；d.无线图像传感器网络节点请求加入网络，若成功加入网络则转入下一步，不成功则转到步骤c ；e.无线图像传感器网络节点等待传感器异常触发或用户请求图像信息命令，若收到传感器异常触发或用户请求图像信息命令则转到步骤f，否则转到步骤j ；f.无线图像传感器网络节点微控制器启动图像数据采集模块并发送拍照命令；g.微控制器读取图像数据采集模块的图像信息并存储于SD卡；h.微控制器启动射频收发模块并发送图像数据信息，将图像数据信息通过无线传感器网络传送到数据服务器平台；i.微控制器判断图像数据信息是否发送成功，发送成功则转入步骤m，发送不成功则转到步骤h;j.微控制器等待数据服务器平台发送的用户查询异常信息命令，若收到命令则转到下一步，否则转到步骤e;k.微控制器查询SD卡存储模块异常信息索引；`1.微控制器读取SD卡内异常信息图像数据，然后转入步骤h ；m.判断本节点是否连接在无线传感器网络内，如果是跳转至e ；否则跳转至d。
全文摘要
一种用于无线传感器网络中传输图像信息的系统及方法，属电子信息技术领域。该系统包括无线图像传感器网络节点、路由中继节点等，其特征在于无线图像传感器网络节点和路由中继节点散布在需要图像环境监控的区域汇聚节点通过通用串行总线连接到数据服务器平台，用于汇聚传感器网络数据至数据服务平台，以实现多媒体图像信息在无线传感器网络中的采集与传输。本发明提供了一种多媒体图像信息在无线传感器网络中的采集与传输的方法，可在无线传感器网络中获取温度、湿度、光强等标量信息更加复杂的图像数据，为人们提供了更为精准的环境信息；本发明具有很好的稳定性和灵活性，且具有成本低、组网灵活、受地理环境限制少等优点。
文档编号H04N7/26GK102361518SQ20111030063
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者单小明, 徐伟涛, 杨刚震, 王磊, 王镜伟, 袁东风 申请人:山东大学