专利名称：一种传感器网络的多参数传感及控制节点结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于通信中的传感器网络领域，尤其是无线通信中的传感器网络领域，具体来说，涉及一种传感器网络的多参数传感及控制节点结构。
背景技术：
作为一种动态配置的具有无线通信能力的传感器网络，特别是无线传感器网络可广泛应用在水产养殖参数监控、作物栽培(包括大田作物栽培和设施作物栽培)参数监控、畜禽养殖(包括生态畜禽养殖和设施畜禽养殖)参数监控、人居环境参数监控、工业环境参数监控、交通环境参数监控、水文水利环境参数监控、公共安全环境环境参数监控等场合对其溶解氧、水温、pH值、氨氮、总磷、总氮、亚硝酸盐、COD (化学耗(需)氧量)、高猛酸盐指数和大气环境温度、湿度、光照强度、各类气体浓度等实施监控，并具有极其广阔的应用前景。具有无线通信能力的传感器网络，特别是无线传感器网络，包含大量的传感器网络参数采集 器。这些传感器网络多参数传感及控制节点结构由壳体、供电装置、主板模块、传感器和执行设备等组成。多参数传感及控制节点结构采集其相关的溶解氧、水温、PH值、氨氮、总磷、总氮、亚硝酸盐、COD (化学耗(需)氧量)、高锰酸盐指数和大气环境温度、湿度、光照强度、各类气体浓度等数据并进行处理，然后以无线通信方式进行组网、传输，将信息传递给通信基站。通信基站将信息处理后，一方面将数据传输到终端，另一方面将相应指令发送到监控区域以控制被控设备的工作或执行查询等任务。目前，国内外仍缺乏应用于上述领域、具有上述多种功能的无线通信的传感器网络，也没有安装该传感器网络的传感及控制节点结构。
发明内容技术问题本实用新型所要解决的技术问题是提供一种传感器网络的多参数传感及控制节点结构，该多参数传感及控制节点结构，可以方便的采集相关参数、控制相关执行设备，并且传感器网络的环境适应性强、可靠性高、使用寿命长。技术方案为解决上述技术问题，本实用新型采用的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，包括壳体、供电装置和主板模块，其中，所述的壳体包括上壳体和下壳体，上壳体包括顶板、底板和固定在顶板底面的环形腔体，底板固定在环形腔体内的下部，且底板和环形腔体之间涂有密封胶层；下壳体的顶端为开口，下壳体内的上部设有盖板，盖板和下壳体之间涂有密封胶层，下壳体的壁面上设有通孔，该通孔位于盖板上方；上壳体的下部和下壳体的上部固定连接；所述的供电装置包括太阳能电池组件、充电电池组和电源管理模块，太阳能电池组件固定在上壳体顶板的上表面，充电电池组和电源管理模块均固定在环形腔体中，太阳能电池组件的输出端与电源管理模块的太阳能电池组件输入端连接，电源管理模块的充电电池组输出端与充电电池组的电源端连接，电源管理模块的充电电池组的PCM保护端与充电电池组内嵌的PCM保护线路板的输入端连接；所述的主板模块固定在下壳体中，且主板模块位于盖板的下方；主板模块与电源管理模块连接。进一步，所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，还包括传感器和执行设备，所述的传感器和执行设备位于壳体外侧，传感器的输出端口和主板模块输入端口通过导线连接，执行设备的输入端口和电源管理模块的输出端口通过导线连接；所述的太阳能电池组件布满整个上壳体顶板的上表面。有益效果与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果I.位于上壳体中的电子器件和模块采用内置，有利于增强环境适应性、增加可靠性和延长使用寿命。在本技术方案中，充电电池组和电源管理模块均位于上壳体中。上壳体包括顶板、底板和环形腔体，顶板和环形腔体之间固定连接，底板和环形腔体之间也是固定连接，且顶板和环形腔体之间，以及底板和环形腔体之间都呈密封状态。当有导线需要穿过底板时，在导线和底板的接触部位都会设置密封胶层，使得位于底板和顶板之间的环形腔体处于完全密封状态。这样位于上壳体中的充电电池组和电源管理模块，不会受到外界风吹雨淋，有利于增强电子器件和模块的环境适应性、增加电子器件和模块的工作可靠性和延长电子器件和模块的使用寿命。2.位于下壳体的电子器件和模块全封闭，有利于增强环境适应性、增加可靠性和延长使用寿命。在本技术方案中，下壳体的顶端为开口，下壳体的上部设有盖板，盖板和下壳体之间涂有密封胶层。这样下壳体中位于盖板下方的部分处于完全封闭的状态。位于下壳体中的主板模块和天线就处于全封闭状态，不会受到外界雨淋、有毒气体、有害气体等的腐蚀、落灰、受潮。对于主板模块和天线而言，这有利于增强环境适应性、增加可靠性和延长使用寿命。3.组合安装，便于维修。本实用新型的结构包括壳体、供电装置、主板模块、传感器和执行设备。壳体包括上壳体和下壳体。上壳体中设置两个定位柱和一根定位板来固定充电电池组。定位柱和定位板之间采用螺丝连接，便于安装拆卸。上壳体和下壳体固定连接采用在上壳体的环形腔体壁面上设置第三安装孔，在下壳体的壁面上设置第四安装孔，螺丝旋钮在第三安装孔和第四安装孔中。这便于上壳体和下壳体的安装、拆卸和维修。安装后，下壳体的顶端抵在上壳体底板的底面，有利于底板牢靠固定在上壳体中。另外，下棱柱设有凹槽，主板模块边缘的凹齿先沿着下棱柱向下移动，当主板模块移动到下棱柱的凹槽时，旋转主板模块，主板模块即固定在下棱柱中。主板模块安装、拆卸方便。4.适用范围广。本实用新型的结构可以应用在水产养殖参数监控、作物栽培(包括大田作物栽培和设施作物栽培)参数监控、畜禽养殖(包括生态畜禽养殖和设施畜禽养殖)参数监控、人居环境参数监控、工业环境参数监控、交通环境参数监控、水文水利环境参数监控、公共安全环境环境参数监控等场合对其溶解氧、水温、PH值、氨氮、总磷、总氮、亚硝酸盐、COD (化学耗(需)氧量)、高锰酸盐指数和大气环境温度、湿度、光照强度、各类气体浓度等实施监控场合。
图I是本实用新型的结构图。图2是本实用新型的局部剖视图。图3是本实用新型的优选结构的局部剖视图。[0016]图中有壳体I、上壳体101、顶板1011、底板1012、环形腔体1013、定位柱1014、定位板1015、上棱柱1016、固定板1017、下壳体102、通孔1021、下棱柱1022、空腔1023、盖板103、供电装置2、太阳能电池组件201、充电电池组202、电源管理模块203、主板模块3、传感器4、执行设备5、天线6。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细的说明。如图I和图2所示，本实用新型的一种传感器网络的多参数传感及控制节点结构，包括壳体I、供电装置2和主板模块3。壳体I包括上壳体101和下壳体102。上壳体101包括顶板1011、底板1012和固定在顶板1011底面的环形腔体1013。底板1012位于环形腔体1013内部，且底板1012固定在环形腔体1013的下部。这样，底板1012下方的环形腔体1013形成一个容纳空间。底板1012和环形腔体1013之间涂有密封胶层。这样，环形腔体1013外部的空气无法通过底板1012渗透到环形腔体1013内部，即位于底板1012上方 的腔环形体1013空间。下壳体102的顶端为开口，下壳体102内的上部设有盖板103。盖板103上方的下壳体102也形成一个容纳空间。盖板103和下壳体102之间涂有密封胶层。这样，下壳体102外部的空气无法通过盖板103渗透到下壳体102内部，即位于盖板103下方的下壳体102空间。下壳体102的壁面上设有通孔1021。通孔1021位于盖板103上方。上壳体101的下部和下壳体102的上部固定连接。供电装置2包括太阳能电池组件201、充电电池组202和电源管理模块203。太阳能电池组件201固定在上壳体顶板1011的上表面。当太阳能电池组件201的面积小于上壳体顶板1011的上表面的面积时，太阳能电池组件201的边缘和顶板1011边缘之间就存在空隙。为使得太阳能电池组件201牢靠的固定在上壳体顶板1011,在上壳体顶板1011的上表面设置一个呈环形的固定板1017,该固定板1017固定在上壳体顶板1011的上表面，并嵌至在上壳体顶板1011的边缘和太阳能电池组件201的边缘之间。充电电池组202和电源管理模块203均固定在环形腔体1013中。太阳能电池组件201的输出端与电源管理模块203的太阳能电池组件输入端通过导线连接，电源管理模块203的充电电池组输出端与充电电池组202的电源端通过导线连接，电源管理模块203的充电电池组的PCM保护端与充电电池组202内嵌的PCM(英文全称protectionCircuit Module，中文全称保护电路模块)保护线路板的输入端通过导线连接。主板模块3固定在下壳体102中，且主板模块3位于盖板103的下方。主板模块3与电源管理模块203通过导线连接。主板模块3与电源管理模块203通常连接三根导线，第一根导线是隔离前，主板电源供电连接线；第二根导线是隔离后，主板电源供电连接线；第三根导线是执行装置控制信号连接线。当没有设置传感器4和执行设备5时，即仅用壳体I、供电装置2和主板模块3，该传感器网络的多参数传感及控制节点结构的作用是仅起网络中无线信号的中继、网关作用。因此，采用小功率的太阳能电池组件201给充电电池组202充电。该传感器网络的多参数传感及控制节点结构的工作过程是，太阳能电池组件201采集阳光，转化为电能，并通过电源管理模块203给充电电池组202充电、存储和控制。同时，充电电池组202在电源管理模块203的管控下对主板模块3供电。主板模块3通过天线6无线收发由网络中其它传感及控制节点传输来的数据，并将这些数据缓存、处理，最后通过天线6无线收发给其它传感及控制节点或基站，从而起到网络中无线信号的中继、网关的作用。进一步，所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，还包括传感器4和执行设备5,传感器4和执行设备5位于壳体I外侧，传感器4的输出端和主板模块3输入端通过导线连接，执行设备5的输入端和电源管理模块203的输出端通过导线连接；太阳能电池组件201布满整个上壳体顶板1011的上表面。传感器4根据应用场合具体选择，例如，极谱式溶解氧传感器、土壤水分传感器、PH值传感器或者光照强度传感器等。执行设备5根据多参数传感及控制节点结构的使用场合和要求而变化。例如在大闸蟹、鱼、虾等的水产养殖场合，执行设备5采用清洗泵；在大田作物栽培场合，执行设备5采用电磁阀；在人居环境参数监控场合，执行设备5采用草坪照明灯。太阳能电池组件201布满整个上壳体顶板1011的上表面，可以为执行设备5的正常运行提供充足的电力。进一步,所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构,还包括天线6。天线6位于下壳体102中，且连接于主板模块3。
为固定充电电池组202，上壳体101还包括两个定位柱1014和一根定位板1015。两个定位柱1014位于环形腔体1013中，且定位柱1014的一端与顶板1011的底面固定连接，定位柱1014的另一端设有第一安装孔，定位板1015的两端分别设有一个第二安装孔，定位板1015的第二安装孔分别与定位柱1014的第一安装孔相对应，螺丝旋钮在第一安装孔和第二安装孔中。将充电电池组202置于定位板1015上即可。上壳体101的下部和下壳体102的上部固定连接方式有多种，例如焊接，螺纹连接 等常用的机械连接方式。本专利优选下面的连接方式在上壳体的环形腔体1013壁面上设置第三安装孔，且第三安装孔位于底板1012下方；在下壳体102的壁面上设置第四安装孔，且第四安装孔位于下壳体102的通孔1021上方；第三安装孔和第四安装孔相对应，螺丝旋钮在第三安装孔和第四安装孔中。这样便于安装、拆卸和维修壳体I。为保证上壳体101和下壳体102连接牢靠，第三安装孔和第四安装孔分别为三个。另外，在连接上壳体101和下壳体102后,下壳体102的顶端抵在上壳体底板1012的底面,有利于底板1012牢靠固定在上壳体101中。为便于安装底板1012，上壳体的环形腔体1013内壁上设有至少三个上棱柱1016，且该上棱柱1016位于底板1012上方。这样，安装时，直接将底板1012置于上棱柱1016下方，然后在底板1012和环形腔体1013涂密封胶层。为便于安装盖板103，下壳体102的内壁上设有至少三个下棱柱1022，下棱柱1022位于盖板103下方，且下棱柱1022的中部设有凹槽，主板模块3的边缘设有与下棱柱1022相配合的凹齿。这样，直接将盖板103置于下棱柱1022上方，然后在盖板103和下壳体102涂密封胶层。安装定位盖板103方便。安装主板模块3时，先将主板模块3边缘的凹齿沿着下棱柱1022向下移动，当主板模块3移动到下棱柱1022的凹槽时，旋转主板模块3，使得主板模块3的凹齿和下棱柱1022的凹槽错位。这样，主板模块3固定在下棱柱1022中。拆卸时，旋转主板模块3，使得主板模块3的凹齿和下棱柱1022的凹槽重合，再将主板模块3的凹齿沿着下棱柱1022向上移动即可。主板模块3的安装、拆卸方便。为了便于使用，所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构还包括竖杆，下壳体102的底部设有空腔1023，竖杆的顶端固定于下壳体102的空腔1023中。竖杆与下壳体102之间的连接可以采用多种常见的机械连接方式，例如使用标准键连接、采用螺栓连接、或者利用螺纹旋转连接。竖杆的底端连接在固定件上。例如，将竖杆的底端插入水塘的淤泥中，并使竖杆的顶端露出水面。组装该传感器网络的多参数传感及控制节点结构时，首先将太阳能电池组件201固定在上壳体顶板1011的上表面；其次将充电电池组202和电源管理模块203分别安装在上壳体101的环形腔体1013中，并将导线穿过底板1012，导线和底板1012之间涂上密封胶层；然后将底板1012固定在上壳体101的环形腔体1013中，并在底板1012和环形腔体1013之间涂上密封胶层；随后将主板模块3安装在下壳体102中，并将穿过底板1012的一部分导线穿过盖板103，与主板模块3连接，同时将与主板模块3连接的导线穿过盖板103，所有导线和盖板103之间涂上密封胶层；接着将盖板103置于下壳体102中，并在盖板103和下壳体102之间涂上密封胶层；最后在下壳体102的通孔1021上设置防水螺栓，并将穿过底板1012的另一部分导线和穿过盖板103的导线分别穿过该防水螺栓与执行机构5或传感器4连接。这样由于设置防水螺栓，整个壳体I内部处于密封状态，外界的气体和液体不会流入壳体I内部。 该传感器网络的多参数传感及控制节点结构的工作过程是，太阳能电池组件201采集阳光，转化为电能，并通过电源管理模块203给充电电池组202充电、存储和控制。同时，充电电池组202在电源管理模块203的管控下对传感器4、执行设备5 (如清洗泵、电磁阀、草坪照明灯)和主板模块3供电。主板模块3通过传感器4采集系统所需的参数，并将这些参数转换、处理、存储，最后通过天线6无线收发。主板模块3根据系统所需，发送控制指令给各种执行设备5，实现相关控制。例如，当系统需要启动清洗泵时，主板模块3发送启动命令给清洗泵，清洗泵接收该命令后，自行开启。当系统需要停止清洗泵工作时，主板模块3发送停止命令给清洗泵，清洗泵接收该命令后，自行停止工作。
权利要求1.一种传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，该结构包括壳体(I)、供电装置(2)和主板模块(3)，其中， 所述的壳体(I)包括上壳体(101)和下壳体(102)，上壳体(101)包括顶板(1011)、底板(1012)和固定在顶板(1011)底面的环形腔体(1013)，底板(1012)固定在环形腔体(1013)内的下部，且底板(1012)和环形腔体(1013)之间涂有密封胶层；下壳体(102)的顶端为开口，下壳体(102)内的上部设有盖板(103)，盖板(103)和下壳体(102)之间涂有密封胶层，下壳体(102)的壁面上设有通孔(1021 )，该通孔(1021)位于盖板(103)上方；上壳体(101)的下部和下壳体(102)的上部固定连接； 所述的供电装置(2)包括太阳能电池组件(201)、充电电池组(202)和电源管理模块(203)，太阳能电池组件(201)固定在上壳体顶板(1011)的上表面，充电电池组(202)和电源管理模块(203)均固定在环形腔体(1013)中，太阳能电池组件(201)的输出端与电源管理模块(203)的太阳能电池组件输入端连接，电源管理模块(203)的充电电池组输出端与充电电池组(202)的电源端连接，电源管理模块(203)的充电电池组的PCM保护端与充电电池组(202)内嵌的PCM保护线路板的输入端连接； 所述的主板模块(3)固定在下壳体(102)中，且主板模块(3)位于盖板(103)的下方；主板模块(3 )与电源管理模块(203 )连接。
2.按照权利要求I所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，还包括呈环形的固定板(1017)，该固定板(1017)固定在上壳体顶板(1011)的上表面，并嵌至在上壳体顶板(1011)的边缘和太阳能电池组件(201)的边缘之间。
3.按照权利要求I所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，还包括传感器(4)和执行设备(5),所述的传感器(4)和执行设备(5)位于壳体(I)外侧，传感器(4)的输出端和主板模块(3)输入端通过导线连接，执行设备(5)的输入端和电源管理模块(203)的输出端通过导线连接；所述的太阳能电池组件(201)布满整个上壳体顶板(1011)的上表面。
4.按照权利要求I所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，还包括天线(6 )，该天线(6 )位于下壳体(102 )中，且连接于主板模块(3 )。
5.按照权利要求I所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，所述的上壳体(101)还包括两个定位柱(1014)和一根定位板(1015)，两个定位柱(1014)位于环形腔体(1013)中，且定位柱(1014)的一端与顶板(1011)的底面固定连接,定位柱(1014)的另一端设有第一安装孔，定位板(1015)的两端分别设有一个第二安装孔，定位板(1015)的第二安装孔分别与定位柱(1014)的第一安装孔相对应，螺丝旋钮在第一安装孔和第二安装孔中。
6.按照权利要求I所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，所述的上壳体(101)的下部和下壳体(102)的上部固定连接是在上壳体(101)的环形腔体(1013)壁面上设置第三安装孔，且第三安装孔位于底板(1012)下方；在下壳体(102)的壁面上设置第四安装孔，且第四安装孔位于下壳体(102)的通孔(1021)上方；第三安装孔和第四安装孔相对应，螺丝旋钮在第三安装孔和第四安装孔中。
7.按照权利要求I所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，所述的上壳体的环形腔体(1013)内壁上设有至少三个上棱柱(1016)，且该上棱柱(1016)位于底板(1012)上方。
8.按照权利要求I所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，所述的下壳体(102)的内壁上设有至少三个下棱柱(1022)，下棱柱(1022)位于盖板(103)下方，且下棱柱(1022)的中部设有凹槽，主板模块(3)的边缘设有与下棱柱(1022)相配合的凹齿。
9.按照权利要求I所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，还包括竖杆，下壳体(102)的底部设有空腔(1023)，竖杆的顶端固定于下壳体(102)的空腔(1023)中。
10.按照权利要求3所述的传感器网络的多参数传感及控制节点结构，其特征在于，所述的执行设备(5 )是清洗泵、电磁阀或者草坪照明灯。
专利摘要本实用新型公开了一种传感器网络的多参数传感及控制节点结构，包括壳体、供电装置和主板模块，壳体包括上壳体和下壳体，上壳体包括顶板、底板和环形腔体；下壳体的顶端为开口，下壳体内的上部设有盖板；上壳体的下部和下壳体的上部固定连接；供电装置包括太阳能电池组件、充电电池组和电源管理模块，太阳能电池组件固定在上壳体顶板的上表面，充电电池组和电源管理模块均固定在环形腔体中；主板模块固定在下壳体中，且主板模块位于盖板的下方；主板模块与电源管理模块连接。该多参数传感及控制节点结构，可以方便的采集相关参数，并控制执行设备，并且传感器网络的环境适应性强、可靠性高、使用寿命长。
文档编号H04L12/02GK202475456SQ20122007956
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者陈俊杰 申请人:南京拓诺传感网络科技有限公司