一种基于智能手机终端的无线传感器网络系统的制作方法

本实用新型属于无线网络设备技术领域，具体涉及基于智能手机终端的无线传感器网络系统。

背景技术：

典型的无线传感器网络系统由无线传感器节点、接收发送器汇聚节点、网络互联及云数据服务器、任务管理节点组成。无线传感器节点对本地信息进行收集及处理，汇聚无线传感器节点信息及连接外部网络，并把信息传送到云服务器，任务管理节点例如手机终端，登陆到云服务器，获取各传感器节点数据。

随着物联网技术的发展，分散的、小规模的无线传感器局部网络被广泛应用于工业生产、环境监测、农业养殖等各个行业，例如检测室内的空气质量、温湿度状况等简单应用，上述典型的无线传感器网络结构，构架复杂、成本高、调测与维护成本高、使用不方便，不适用于此类快捷检测的小规模无线传感器应用场景。

针对快速检测的小规模无线传感器网络组织，一般采用无线传感器与中控主机配合连接的技术结构，无线传感器的检测信息汇集到中控主机上并在中控主机中进行数据处理及显示。但这种结构有以下不足之处：

(1)中控主机成本太高，不利于小规模无线传感器的应用与普及；

(2)中控主机需要固定放置，不能随身携带，不能即时查看传感器检测信息，无法满足传感器即时检测的需要。

专利cn201820315632.0公开了一种无线传感器网络系统，包括蓝牙协调器和多个便携式信息采集器，蓝牙协调器与多个便携式信息采集器通过蓝牙无线通信。蓝牙协调器作为数据交流中心和母节点，多个便携式信息采集器作为子节点，可以实现一定距离内的数据传输和信息互通，且蓝牙无线传感器网络协议简单，蓝牙协调器具有便携性，使用简单。然而，这种设计缺少信息处理和显示的终端模组，需要连接到中控主机对信息进行处理即呈现，在整体功能性上具有一定局限性。

综上所述，目前无线传感器网络系统需要新设备系统替代中控主机，并满足便携、低成本、使用简便、可即时检测等需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是，提出了一种利用智能手机的处理能力及显示屏幕替代中控主机，并以此构建无线传感器网络系统，以解决现有技术存在的技术问题。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种基于智能手机终端的无线传感器网络系统，包括：

智能手机终端，安装有应用程序，用于系统供电与数据互通；

无线传感器节点，用于采集本地信息与数据传输；

汇聚节点，通过无线方式收集所述无线传感器节点信息；

所述无线传感器节点设置有多个，所述汇聚节点与所述智能手机终端连接，通过无线方式唤醒所述无线传感器节点，所述无线传感器节点将信息传输到所述汇聚节点，所述汇聚节点将信息传输到所述智能手机终端，所述智能手机终端运行所述应用程序，并在所述智能手机终端上显示数据。

进一步地，所述汇聚节点作为中央节点，将所述无线传感器节点组织成无线传感器网络。

进一步地，所述无线传感器网络为星型拓扑结构。

进一步地，所述智能手机终端支持otg功能，所述智能手机终端通过otg技术为所述汇聚节点供电。

进一步地，所述智能手机终端具有usb接口，所述智能手机终端通过usb接口与所述汇聚节点连接，配置所述汇聚节点参数，并接收信息。

进一步地，所述汇聚节点包括：电源管理系统、微处理器、无线传输模块、usb接口、usb集线器。

进一步地，所述汇聚节点usb接口与所述智能手机终端的usb接口连接。

进一步地，所述汇聚节点内所述usb集线器拓展2路usb通道，一路连接所述usb接口，与存储模块相连，用于数据存储；另一路连接所述微处理器，通过所述微处理器及所述无线传输模块，读取所述无线传感器节点采集的数据。

进一步地，所述汇聚节点数据存储包括所述智能手机终端运行的所述应用程序，所述汇聚节点通过所述usb接口与所述智能手机终端连接后，所述智能手机终端可直接运行或安装所述应用程序。

进一步地，所述无线方式为wifi、bluetooth、zigbee中的一种。

进一步地，所述无线传感器节点包括：供电电池、电源管理系统、微处理器、传感器、放大电路、模数转换电路、无线传输模块。

进一步地，所述传感器采集本地信息并转换为电气数据，经过所述放大电路及所述模数转换电路，通过所述微处理器进行数据处理，再通过所述无线传输模块将信息发送到所述汇聚节点。

本实用新型采用智能手机为终端，利用智能手机的数据处理能力和显示功能，与无线传感器网络相连，实现了无线传感器检测数据的即时传输与处理，还可实现远程对无线传感器的功能控制，使得无线传感器的使用更加便捷、灵活。

采用本实用新型，与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)系统采用智能手机代替中控主机功能，智能手机普及度广，在节约成本的同时可大幅提升无线传感器的普及程度；

(2)系统可实现在传感器无线信号覆盖范围内移动即时检测，不需固定位置，满足便携需求；

(3)系统可实现通过智能手机呈现检测数据，usb接口即插即用，无需另外配置设备，步骤简单，使用方便。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型基于智能手机终端的无线传感器网络系统结构示意图；

图2是本实用新型应用于家居气体检测的基于智能手机终端的无线气体传感器系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说，没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需要说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

参考图2所示，本实施例设计了一种应用于家居气体检测的基于智能手机终端的无线气体传感器系统，包括无线气体传感器节点，汇聚节点和智能手机终端。

无线气体传感器节点是一个由美国德州仪器risc架构的msp430作为处理器的单片机系统，通过spi总线连接cc1101无线通信模块；气体传感器是电化学传感器，模拟前端芯片lmp91000为气体传感器设定特定恒电位，气体传感器输出与被检测气体浓度成正比的电流信号i1，经lmp91000实现电流-电压转换，并输出放大后的电压信号v1；msp430内置模数转换接口，采集电压信号v1，并转换为数字信号，对比预置的测量基准和校准算法，从而获得环境的被检测气体浓度数值d1；msp430通过spi总线，把气体浓度数字d1，传输到无线模组cc1101，并以无线形式发送往汇聚节点。

汇聚节点是一个由意法半导体的stm32作为处理器的单片机系统，以usb作为外部接口，通过线缆或接头与与手机usb接口连接，从usb取电并实现与手机通信。节点内还包括一个usb集线器gl850g，把usb扩展成两路，一路接stm32单片机系统的usb接口，另一路接具备usb接口的存储模块。汇聚节点还包括spi总线连接cc1101无线通信模块，实现与各无线传感器节点以无线形式收发数据；stm32处理器内备usb接口，也可通过usb接口的通信模块，从而实现单片机内核与手机间通过usb方式进行通信。汇聚节点包括usb接口的数据存储模块，存储手机端程序的运行文件或安装文件，存储汇聚节点的参数配置数据，智能手机通过usb接口可访问到数据存储模块内的文件和数据。

智能手机终端上安装有安卓操作系统，在该操作系统上安装客户端应用程序。客户端应用程序为使用java语言编写的android应用程序，编译为apk(安装程序包)。应用程序或安装程序包存储在汇聚节点的存储模块内，智能手机可通过usb访问到应用程序文件及安装程序包。

无线气体传感器节点由电池供电，可安装于需进行气体检测的位置，默认是处于低功耗的待机状态；当汇聚节点接入智能手机终端usb接口，汇聚节点上电运行，智能手机端检测到接入usb存储模组，如首次使用，即运行存储在汇聚节点的安装程序包，完成应用程序的安装；完成安装后，运行应用程序，通过usb接口建立与汇聚节点单片机系统数据通信；汇聚节点通过无线模组发送无线唤醒信号，唤醒各无线传感器节点，无线传感器节点检测到来自汇聚节点的无线唤醒信号后，单片机系统即传感器模块被唤醒进入正常工作状态，采集本地的环境气体数据，通过无线方式传输到汇聚节点，汇集节点汇总后，传输到手机终端应用程序，应用程序实现采集到数据并进行呈现。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的具体实施方式对本使用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。