本实用新型涉及无线通信技术领域，特别是属于一种无线地下传感器网络端节点单元。
背景技术：
无线地下传感器网络(WSN)是无线传感器网络研究的一个重要分支，在智慧农业、矿井救援、地质灾害预测、地下管网检测等领域有着广泛的应用需求。而无线通信技术是无线地下传感器网络发展的关键技术。
传统的无线传感器网络采用的通信方式是电磁波无线通信，但在地下复杂环境中无线信号的传输介质为土壤、岩石、水等复合介质，电磁波通信面临着高路径损耗、信道条件动态变化大等问题，同时由于电磁波在含有水分的土壤中传输衰减巨大，尽管国内外的透地通信系统采用甚低频、超低频的方法提高通信距离，但工作频率的降低使得发射和接收的天线尺寸过大，地下却没有足够的空间来布置这些天线。
磁感应技术有效的解决了电磁波在地下通信中的问题，且具有以下优点：(1)土壤、岩石、水等地下信号传输介质的磁导率与空气的磁导率几乎一样，不会随时间和空间而变化，因此，信道稳定；(2)信号通过磁场耦合到接收端，因此不存在多路径衰落的问题；(3)发射端和接收端使用小线圈作为天线，尺寸大小可以根据工作环境改变，不存在天线尺寸过大的问题。因此，磁通信技术更适用于无线地下传感器网络。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种埋地式WSN传感器端节点单元，以达到克服电磁波在地下衰减大、通信信道不稳定的问题，实现实时透地通信的目的。
本实用新型所提供的埋地式WSN传感器端节点单元，其特征在于，具有胶囊状中空结构的壳体，壳体包括两端的球冠壳体以及中部的圆柱壳体，所述的球冠壳体与圆柱壳体之间分别设有隔离层，在圆柱壳体内部设有依次连接的微控制器、PSK调制与解调器、功率放大器、匹配电路以及收/发开关，在圆柱壳体外部设置有磁感应天线，所述的磁感应天线线圈多匝数均匀缠绕在圆柱壳体外表面；在球冠壳体内部安置有多个传感器探头，且球冠壳体的外弧面上开设有多个透孔，其中，圆柱壳体上开设有导线引孔，磁感应天线线圈、传感器探头分别通过导线引孔，与壳体内部的收/发开关电路、微控制器连接。
优选地，穿线后的导线引孔通过环氧树脂胶密封。
优选地，壳体在地下埋设时，保持壳体中部圆柱壳体轴向方向的竖直直状态。
优选地，本实用新型与地面移动式数据采集设备之间采用半双工通信方式。
本实用新型所提供的埋地式WSN传感器端节点单元，结构简单合理，通过采用磁感应技术，与地面的移动式数据采集设备进行实时的透地通信，能够有效克服大地介质对电磁波信号的严重衰减，适用于地下土壤环境检测、智慧农业和海岛环境监控等。本实用新型通过采用胶囊状壳体结构，具有以下优点：(1)便于中部圆柱壳体与两端球冠壳体内部空间的互相隔离，从而实现圆柱壳体内部电路的密封；(2)便于磁感应天线线圈的缠绕固定；(3)圆形截面，使得相同长度的绕线所产生的磁通量最大。综上所述，本实用新型具有实用可靠以及提高通信效率的积极效果。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的电路原理图；
图3为本实用新型的应用状态图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所提供的埋地式WSN传感器端节点单元，具有胶囊状中空结构的壳体，壳体由两端的球冠壳体1-2以及中部的圆柱壳体1-1构成。其中，在球冠壳体与圆柱壳体之间分别设有隔离层，能够保证两端的球冠壳体与中部的圆柱壳体的内部空间相互隔离，从而实现圆柱壳体内部电路的密封，以便防水、防腐蚀、防震荡等。
如图2所示，在圆柱壳体内部设有依次连接的微控制器、PSK调制与解调器、功率放大器、匹配电路以及收/发开关，在圆柱壳体外部设置有磁感应天线，所述的磁感应天线线圈2多匝数均匀缠绕在圆柱壳体外表面；在球冠壳体内部安置有多个传感器探头，且球冠壳体的外弧面上开设有多个透孔3，方便传感器探头与外界土壤介质接触。其中，圆柱壳体上开设有导线引孔4，磁感应天线线圈、传感器分别通过导线引孔，与壳体内部的收/发开关电路、微控制器连接，穿线后的导线引孔通过环氧树脂胶密封，以便对圆柱壳体内部电路的硬件进行防水、防腐蚀、防震荡等。
另外，如图3所示，本实用新型的胶囊状的壳体在地下埋设时，保持壳体中部圆柱壳体轴向方向的竖直状态，使得磁感应天线产生的磁信号沿竖直方向分布强度最大，便于地面的移动式数据采集设备对磁信号进行实时的采集、接收，并减少磁信号的发散。同时，本实用新型与地面移动式数据采集设备之间可以采用半双工通信方式。
本实用新型的具体工作原理如下：通常状态下，本实用新型所提供的埋地式WSN传感器端节点单元处于接收信号的工作状态，当地面上有移动式数据采集设备经过并发出读取数据请求指令信号时，此请求指令信号，经过收/发开关到达匹配电路，再经过功率放大器对信号进行放大处理，放大后的信号经由PSK调制与解调器解调出数据，即信号采集指令，送给微控制器MCU，MCU接收到指令后，控制收/发开关切换连通至发射信号的工作状态，并将从传感器探头采集的环境数据组装成数据帧，再送至PSK调制与解调器进行调制，调制后的信号经功率放大器放大后，由匹配电路和收/发开关，输送至磁感应天线，转变成磁信号发射出去。其中，收/发开关平时接通接收电路，由MCU控制切换。所述的收/发开关为本领域技术人员知晓的现有技术，故不做过多说明。