专利名称：一种基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及二氧化碳监测技术领域，尤其涉及一种基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统。
背景技术：
随着当前社会的高速发展、科学技术的不断进步和人们生活水平的日益提高，人们越来越关注生活及工作场所的环境问题，其中就包含了空气质量问题。在现代生活中，人们为追求隔绝噪音并享受空调系统带来的舒适，长时间封闭室内门窗，致使室内二氧化碳浓度远高于室外。二氧化碳作为一种温室气体，不仅是全球暖化的源头之一，也对人体的健康甚至是生命安全产生危害。如何将室内二氧化碳的监测实时化、简便化，同时能够将测量数据快速汇总、直观的显示和阈值报警，以及怎样简便地实现规模化室内二氧化碳浓度监测已经越来越吸引人们的关注。目前，商品化的设备都是孤立的测试系统，并不能实时监测区域的二氧化碳浓度的变化情况，这样孤立的测试系统不利于后续的数据融合及数据再现，也无法使用户直观明白当前所处环境的二氧化碳浓度级别。
实用新型内容针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，通过任意放置传感节点，利用无线传感网络技术，实现对二氧化碳浓度进行实时监测，并直观地显示监测结果。为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的:一种基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，包括:监测设备和终端设备；监测设备包括:用于采集和处理环境数据、并通过无线传感器网络将环境数据传输出去的传感节点，以及用于接收传感节点传输出去的环境数据、处理该环境数据、并将处理后的环境数据传输出去的基站节点；传感节点与基站节点通讯连接；终端设备包括:用于接收基站节点传输出去的经基站节点处理过的环境数据、然后处理并直观地显示出环境数据的服务器；服务器与基站节点通讯连接；其中，环境数据包括二氧化碳浓度信息。优选地,传感节点包括:用于采集环境数据、并将采集的环境数据发送出去的二氧化碳传感器；用于接收二氧化碳传感器发送出去的环境数据、处理该环境数据以获得传感节点所在位置的二氧化碳浓度信息、并将该二氧化碳浓度信息发送出去的处理器；用于接收处理器发送出去的二氧化碳浓度信息、并将该二氧化碳浓度信息无线发送出去的无线通讯装置；用于为整个传感节点提供电能的电源；用于连接计算机、并通过该计算机对处理器进行调试的USB调试数据接口 ；[0016]用于接收处理器处理过的二氧化碳浓度信息、并存储该二氧化碳浓度信息的存储器；[0017]处理器与二氧化碳传感器、无线通讯装置、电源、USB调试数据接口、存储器连接。[0018]优选地，传感节点进一步包括:用于将传入无线通讯装置的经处理器处理过的二氧化碳浓度信息发送至基站节点的天线，天线与无线通讯装置连接。[0019]优选地，二氧化碳传感器包括:用于采集环境数据的测量器和用于将测量器采集的环境数据发送至处理器的传感器扩展接口；[0020]测量器与传感器扩展接口连接；传感器扩展接口与处理器连接。[0021]优选地,基站节点包括:[0022]用于接收传感节点传入的二氧化碳浓度信息的无线通讯装置；[0023]用于处理基站节点的无线通讯装置接收的二氧化碳浓度信息的处理器；[0024]用于为整个基站节点提供电能的电源；[0025]用于存储基站节点的处理器处理过的二氧化碳浓度信息的存储器；[0026]基站节点的处理器与基站节点的无线通讯装置、电源、存储器连接。[0027]优选地，终端设备还包括智能终端，该智能终端包括:用于查看服务器处理过的环境数据的智能手机和/或掌上电脑；该智能终端与服务器连接。[0028]优选地，上述监测设备包括至少2个传感节点，这至少2个传感节点之间通过无线传感器网络采用ZigBee通讯协议进行环境数据的转发。[0029]优选地，上述传感节点与基站节点采用ZigBee通讯协议进行通讯连接。[0030]优选地，上述传感节点采用2.4GHz无线传感器网络通用硬件平台。[0031]优选地，上述二氧化碳监测系统是用于监测室内二氧化碳浓度的监测系统。[0032]由以上技术方案可以看出，本实用新型基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统的有益效果为:传感节点可以根据用户的需要任意放置，使用灵活、方便；该系统具备无线动态自组网特点，新添加或者移除若干传感节点，无需人为干预即可实现更新或修复；能够实现了二氧化碳浓度实时监测功能，并且运行功耗低，能够支持整个系统长时间稳定良好地工作；由于多个传感节点可以进行环境数据的转发，可以在大范围内进行二氧化碳浓度监测，监测数据更具普遍性。
[0033]图1是本实用新型基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统的结构框图；[0034]图2是图1中传感节点的结构框图；[0035]图3是图1中基站节点的结构框图；[0036]图4是本实用新型基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统一个应用实施例的示意图。
具体实施方式
[0037]为使本实用新型的目的、技术方案和技术效果更加清楚明了，
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型。[0038]如图1所示，基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，包括:监测设备110和终端设备120，监测设备110包括传感节点111和基站节点112，终端设备120包括服务器121，服务器121与基站节点112通讯连接。传感节点111用于采集和处理环境数据，并通过无线传感器网络将环境数据传输给基站节点112。基站节点112用于处理传感节点111传入的环境数据，并将处理后的环境数据传输给服务器121。服务器121用于接收基站节点112传输的经基站节点112处理过的环境数据，然后处理并直观地显示出来。具体地，服务器121通过USB接口接入基站节点112，接收基站节点112传输的经基站节点112处理过的环境数据，然后运行数据处理软件处理上述环境数据，以图形化界面的方式直接呈现每一个传感节点111所在位置的二氧化碳浓度的变化情况，并以曲线方式直观的、实时的显示出来。此外，如图1所示的优选方式，为了便于用户查看环境数据，服务器121还可以通过无线网络等方式连接智能手机1221、掌上电脑1222等智能终端122，用户通过智能手机1221、掌上电脑1222等智能终端122访问服务器121处理过的环境数据。上述的环境数据主要包括二氧化碳浓度信息。事实上，环境数据除了包括二氧化碳浓度信息以外，还可以包括温度信息、湿度信息以及光照信息等，本实用新型主要用于监测二氧化碳浓度信息。本实用新型的监测设备包括至少2个传感节点(实际应用中没有数量限制，单独I个也是可以的)，这至少2个传感节点之间通过无线传感器网络采用ZigBee通讯协议进行环境数据的转发。ZigBee通讯协议是一种低速、短距离传输的无线网络协议，底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体存取层与实体层，其主要特点为低速、低能耗、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠和安全等。由于传感节点之间能够进行环境数据的转发，可以在大范围内进行二氧化碳浓度监测，监测数据更具普遍性。传感节点与基站节点之间也采用ZigBee通讯协议进行通讯。本实用新型的传感节点优选2.4GHz无线传感器网络通用硬件平台。本实用新型中，传感节点的数量可以根据实际需要设置，使用灵活、方便；可以随时增添或者移除传感节点，该系统自动更新，不需要更多的人为干预就能建立起传感节点之间、以及传感节点与基站节点之间的网络连接。传感节点与基站节点采用ZigBee通讯协议，由于ZigBee低能耗的特点，保证了传感节点和基站节点只需要通过两节5号干电池就能长期稳定的运行。多个传感节点可以进行环境数据的转发，因此可以在大范围内进行二氧化碳浓度监测，监测数据更具普遍性。作为一种优选实施方式，如图2所示，传感节点210包括:处理器212，以及与处理器212连接的二氧化碳传感器211、无线通讯装置213、电源214、USB调试数据接口 215和存储器216。二氧化碳传感器211用于采集环境数据、发送环境数据至处理器212。本实施方式的二氧化碳传感器211包括:测量器2112和传感器扩展接口 2111。测量器2112与传感器扩展接口 2111连接，用于采集环境数据；传感器扩展接口 2111与处理器212连接，用于将测量器2112采集的环境数据发送至处理器212。处理器212用于处理二氧化碳传感器211传入的环境数据，以获得传感节点210所在位置的二氧化碳浓度信息。[0049]无线通讯装置213用于将处理器212传入的二氧化碳浓度信息无线发送至基站节点。[0050]电源214用于为整个传感节点210提供电能。[0051]USB调试数据接口 215用于连接计算机，通过计算机对处理器212进行调试。[0052]存储器216用于存储二氧化碳浓度信息。[0053]特别地，传感节点210进一步包括:天线217，天线217与无线通讯装置213连接，用于将传入无线通讯装置213的经处理器212处理的二氧化碳浓度信息发送至基站节点。[0054]作为一种优选实施方式，如图3所示，基站节点310包括:处理器312，以及与处理器312连接的无线通讯装置311、电源313和存储器314。[0055]无线通讯装置311用于接收传感节点的无线通讯装置传入的二氧化碳浓度信息。[0056]处理器312用于处理基站节点310的无线通讯装置311接收的二氧化碳浓度信肩、O[0057]电源313用于为整个基站节点310提供电能。[0058]存储器314用于存储基站节点310的处理器312处理过的二氧化碳浓度信息。[0059]本实用新型主要用于实时监测室内二氧化碳浓度信息，如图4所示，用户可以根据需要在不同的房间放置传感节点，即图4中所示的主卧、次卧、书房、厨房、健身房、客厅和卫生间等位置各自放置传感节点，以满足实时监控这些位置的二氧化碳浓度信息的需求，所有传感节点的环境数据(主要是二氧化碳浓度信息)汇总到基站节点经处理发送至服务器电脑，再经过服务器电脑处理后直观呈现出来，以显示各个房间二氧化碳浓度的动态变化情况。各房间内随时增加或移除一个传感节点并不影响整个系统的运行，十分便于系统的维护与扩展。[0060]需要说明，为满足用户审美的追求，本实用新型产品设计美观大方、尺寸小巧，并设有便于部署的封装外壳，无需螺丝即可将该设备固定在室内任意位置，且不影响环境美观。此外，本实用新型应用范围不仅局限于室内二氧化碳的监测，其它类似场合也能适用。[0061]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式
，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，包括:监测设备和终端设备； 所述监测设备包括:用于采集和处理环境数据、并通过无线传感器网络将所述环境数据传输出去的传感节点，以及用于接收所述传感节点传输出去的环境数据、处理所述环境数据、并将处理后的环境数据传输出去的基站节点；所述传感节点与所述基站节点通讯连接； 所述终端设备包括:用于接收所述基站节点传输出去的经所述基站节点处理过的环境数据、然后处理并直观地显示出环境数据的服务器；所述服务器与所述基站节点通讯连接; 其中，所述环境数据包括二氧化碳浓度信息。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，所述传感节点包括: 用于采集环境数据、并将采集的环境数据发送出去的二氧化碳传感器； 用于接收所述二氧化碳传感器发送出去的环境数据、处理该环境数据以获得所述传感节点所在位置的二氧 化碳浓度信息、并将该二氧化碳浓度信息发送出去的处理器； 用于接收所述处理器发送出去的二氧化碳浓度信息、并将该二氧化碳浓度信息无线发送出去的无线通讯装置； 用于为整个所述传感节点提供电能的电源； 用于连接计算机、并通过所述计算机对所述处理器进行调试的USB调试数据接口 ； 用于接收所述处理器处理过的二氧化碳浓度信息、并存储该二氧化碳浓度信息的存储器； 所述处理器与所述二氧化碳传感器、无线通讯装置、电源、USB调试数据接口、存储器连接。
3.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，所述传感节点进一步包括:用于将传入所述无线通讯装置的经所述处理器处理过的二氧化碳浓度信息发送至所述基站节点的天线，所述天线与所述无线通讯装置连接。
4.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，所述二氧化碳传感器包括:用于采集环境数据的测量器和用于将所述测量器采集的环境数据发送至所述处理器的传感器扩展接口； 所述测量器与所述传感器扩展接口连接； 所述传感器扩展接口与所述处理器连接。
5.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，所述基站节点包括: 用于接收所述传感节点传入的所述二氧化碳浓度信息的无线通讯装置； 用于处理所述基站节点的无线通讯装置接收的二氧化碳浓度信息的处理器； 用于为整个所述基站节点提供电能的电源； 用于存储所述基站节点的处理器处理过的二氧化碳浓度信息的存储器； 所述基站节点的处理器与所述基站节点的无线通讯装置、电源、存储器连接。
6.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，所述终端设备还包括智能终端，所述智能终端包括:用于查看所述服务器处理过的环境数据的智能手机和/或掌上电脑；所述智能终端与所述服务器连接。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，所述监测设备包括至少2个所述传感节点，所述至少2个所述传感节点之间通过无线传感器网络采用ZigBee通讯协议进行环境数据的转发。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，所述传感节点与所述基站节点采用ZigBee通讯协议进行通讯连接。
9.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，所述传感节点采用2.4GHz无线传感器网络通用硬件平台。
10.根据权利要求1所述的基于无 线传感器网络的二氧化碳监测系统，其特征在于，所述二氧化碳监测系统是用于监测室内二氧化碳浓度的监测系统。
专利摘要本实用新型公开了一种基于无线传感器网络的二氧化碳监测系统，包括监测设备和终端设备；监测设备包括用于采集和处理环境数据、并通过无线传感器网络将环境数据传输出去的传感节点，以及用于接收传感节点传输出去的环境数据、处理该环境数据、并将处理后的环境数据传输出去的基站节点；传感节点与基站节点通讯连接；终端设备包括用于接收基站节点传输出去的经基站节点处理过的环境数据、然后处理并直观地显示出环境数据的服务器；服务器与基站节点通讯连接；其中，环境数据包括二氧化碳浓度信息。应用本实用新型，通过在室内空间任意放置传感节点，利用无线传感网络技术，实现对室内二氧化碳浓度进行实时监测，并直观地显示监测结果。
文档编号H04W84/18GK203055141SQ201320040609
公开日2013年7月10日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者毛续飞, 韩建康, 刘云浩 申请人:无锡清华信息科学与技术国家实验室物联网技术中心