CN102325175A

CN102325175A - 一种接力式传感器网

Info

Publication number: CN102325175A
Application number: CN201110259408A
Authority: CN
Inventors: 何靖宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明涉及一种接力式传感器网，包括N个无线传感器、路由器、中集节点，所述的N大于1，其特征在于：所述的N个无线传感器间通过通信协议依次无线连接，形成通信链，通信链末端的第N个无线传感器、终端节点与路由器连接，所述的路由器连接外部网络。将“星系式”的无线网络结构改为“链条式”结构，大大简化了无线传感网络的结构，减少了“中继节点”的数量。降低了系统的成本。

Description

一种接力式传感器网

技术领域

本发明涉及传感网络，尤其涉及一种接力式传感器。

背景技术

以互联网为代表的计算机网络技术，是二十世纪计算机科学的一项伟大成果，给人们的生活带来了深刻的变化。然而网络功能再强大，网络世界再丰富，终究是一个与人们所生活的现实世界相隔离的虚拟世界。在目前的网络中，很难“感知”到现实世界。传感网络又称“物联网”，正是在这样的背景下应运而生的全新网络技术。根据已经取得的一些成果，不难预见，在不久的将来，传感网络将给人们的生活方式带来革命性的变化。

传感网，一般指的是将各种感应器如温度、压力传感器、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，与互联网结合起来形成的一个巨大的网络，让所有的物品都与网络连接在一起，所以传感网又被称做为“物联网”。而传感网技术，正是物联网涉及的各项技术中最为关键的一项。

传感网技术，主要由传感器、通讯网络和信息处理系统三部分构成，具有实时数据采集、监督控制等功能。凭借这种技术，使得通过网络实时监控各种环境、设施及其内部运行情况等成为可能。“实时”一词，是传感网技术的关键。手机、电脑等设备可以通过网络查询地图、天气等各种资料，前提是这些资料必须已经存在于你所访问的服务器上。传感网则不同，它是通过安装的传感器实时地了解当时的情况。例如在火灾现场，传感技术会通过周围已经布好的传感器，根据现场实际情况迅速为你制定出一条最佳逃生路线，这些可不是能事先能准备好的数据。借助传感技术，消防员也不必挨个房间寻找被困的人，从而能更高效地灭火、施救。正因为这种特点，传感网技术被美国《技术评论》评为未来改变世界十大技术之首，并指出信息时代将从“网络就是计算机”时代进入到“网络就是传感器”时代。

在许多场合，不许可或者不便于安装电缆，无线传感器成为唯一的选择。传感器技术、低功率电子学以及低功率RF设计技术的发展和进步，使人们已经能够开发出微型、能够通过无线网络相互连接、相对价廉的低功率传感器，这种传感器也叫做微型传感器（Microsensor）。无线传感器网络（WSN）技术能够革新很多场合下的信息采集和处理，体现了提取环境数据、各种环境可靠监视（包括监视、机器故障诊断、化学/生物检测等）的一种新方式。无线传感器网络可以布置在恶劣、苛刻、复杂、甚至敌方的物理环境中（比如遥远地理区域或者有毒的城市地点、自然灾害区、战场敌方区、战场火力打击区等），也可以布置在人不易接近的环境中（比如大工厂、飞机内部、机器内部，甚至人体内部等）进行低成本地维护感知或者监视感知，更可以布置在人易于接近的环境中（比如人体表面各个部位、房间各个角落）进行各种状态监视。

无线传感器网络可以对大量感知信息（比如地震数据、声学数据、高分辨率图像等）进行分布式处理，提高感知数据的精确性。传感器组成网络后，能够累积感知数据，从而提供对环境的一个丰富的、多维的了解。此外，网络化传感器能够重点关注网络中其他传感器指出的关键事件（比如入侵者进入某个建筑物）。无线传感器网络可以深入我们生活的每个环节、渗透社会的每个角落，有利帮助人类提高认识物理世界的深度、广度、精确性、及时性，加强和密切人类与物理世界的联系，大力提高人类对物理环境的远端监视和控制能力，所以无线传感器网络应用前景非常广阔。

在无线传感器网络中，各个无线传感器分散在一个巨大的环境中，用来获取高精度的感知数据。传感器需通过“节点”接入网络，具有接入功能的有线传感器可以直接接入网络，即其自身就可以是一个“节点”，而无线传感器通常依靠电池供电，直接接入网络（如采用GPRS）时的能耗较高，工作时间会很短，设备及运行成本也很高，所以无线传感器通常通过一个“中继节点”接入网络。这个“中继节点”可以同时接收多个无线传感器的信号，并将其传送到网络中。由于无线传感器的发射功率小，通讯距离有限，所以在有很多个无线传感器且安装在一个很大环境中的时候，就需要设置很多个“中继节点”，这些“中继节点”再通过无线或有线的方式接到一个路由器上，通过路由器接入因特网。通常在这样的系统里，传感器就像行星，“节点”就像太阳，无数个“太阳系”合并成一个“银河系”大网络。

在一些应用中，例如为了监测一个10公里路段上路灯的工作情况（每25米1盏路灯），在每个路灯上安装无线传感器，每个无线传感器的最大传送距离为100米，有效传送距离为75米。在此路段上安装了800个无线传感器，需要使用66个“中继节点”，如果“中继节点”上传数据使用有线方式，这些“中继节点”的供电和通讯电缆分别需要9925米，还需要电缆或光缆的中继设备；如果采用无线方式，则需要安装66个GPRS设备。显而易见，监控系统的成本是很高的。在其它很多管路、设备的监控系统中，也存在有同样的问题，可以说，成本问题制约着传感网络的推广应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供信号稳定、成本低、推广易的一种接力式传感器网络。

为达到上述目的，本发明的采用的技术方案为：一种接力式传感器网，包括N个无线传感器、终端节点及路由器，所述的N大于1，其特征在于：所述的N个无线传感器间通过通信协议依次无线连接，形成通信链，通信链末端的第N个无线传感器、终端节点与路由器连接，所述的路由器连接外部网络。

本发明的第一优选方案为，所述的无线传感器为温度传感器、压力传感器、红外传感器、振动传感器、风速传感器、湿度传感器或霍尔传感器。

本发明的第二优选方案为，所述的无线传感器为包括信号接收模块、信号处理模块、信号发送模块，接收模块、信号发送模块与信号处理模块连接；所述的信号接收模块接收上一个无线传感器的信号经信号处理模块处理后，信号发送模块发送给下一个无线传感器。

本发明的第三优选方案为，所述的信号接收模块和信号发送模块，为集成化信号发送-接收模块。

本发明的技术优势在于：

1、将无线传感网通常所使用的采集、发送数据的无线传感器，改为既可采集、发送数据，又可接收、储存并转发数据的接力式无线传感器。

2、将“星系式”的无线网络结构改为“链条式”结构，大大简化了无线传感网络的结构，减少了“中继节点”的数量。降低了系统的成本。

3、系统具有容错功能，当“链条”中个别无线传感器损坏时不影响整个无线传感网的运行，并且可以指出损坏的无线传感器的位置。从而进一步提高了系统的可靠性。

4、本技术的最大优点的大大降低了无线传感网的投资成本和运行成本。例如前述10公里路段上路灯工作情况的监测，仅需在每个路灯上安装一个接力式无线传感器，使用一个终端节点，就可以完成对800个路灯的远程监测，而无需安装66个中继节点并为这66个中继节点供电，也无需支付这66个中继节点的流量费等等。

下面结合附图和具体实施方式对发明做进一步说明。

附图说明

图1为现有技术示意图。

图2为本实施例结构示意图。

具体实施方式

参考图1、图2，在现有的无线传感网中，由于无线传感器传输距离的限制，需要在无线传感器的传输距离内设置中继节点，如图1中继节点再通过电缆联接到路由器，接入因特网。

本实施例接力式无线传感网中，无线传感器为10个，无线传感器的数据从传感器1至9接力传递，再传到终端节点10，终端节点再通过电缆联接到路由器13，接入因特网14。

应用场合1。

路灯是城镇必备的公共设施，当由于灯具质量或线路故障而造成路灯不亮时，有可能造成公共安全问题。为此需安排巡检人员巡视，以及时发现路灯可能出现的问题。在每个路灯上安装一个接力式无线传感器（传感器的收发距离应大于路灯间距的两倍，通常路灯间距为25～50米，无线传感器的收发距离取100米），将一个区域内或一条道路上的路灯组成一个链式无线传感网，每个路灯的工作状态通过路由器接入因特网。路灯管理人员在值班室内，就可以了解到每个路灯的工作情况，如发现路灯出现故障，可派出维修人员及时排除故障，保证路灯的正常工作。

应用场合2。

对于一些长期连续运转的设备，需要经常监测它们的运行数据或完好状态。当需监测的运行设备距离控制室较远，或者所处的环境比较恶劣人员不方便靠近的时候，使用无线传感网是最好的选择。

在每个需要监测的设备上安装接力式无线传感器，将一个区域内的设备组成一个链式无线传感网，将各个设备的运行数据或工作状态接入电脑实现监控。距离较远的可接入“中继节点”再通过局域网接入电脑。所有数据也可通过路由器接入因特网，实现设备的远程监控。

应用场合3。

农业部门需要了解不同的天气状态对农田及农作物的影响，已及所采用的生产措施对农田及农作物产生的效果。为此可在田间安装风速、雨量、温度、湿度等传感器，通常这些传感器距离监测中心的距离比较远，而且需要设置具有一定覆盖面积的“一群”传感器。

可使用接力式无线传感器组成接力式无线传感网，将所监测的数据接入因特网，实现超远程监测，或将数据导入计算机，实现田间小气象的监测、预测、预报，为农业生产丰收保驾护航。

本发明不仅限于上述实施例所示的保护范围，所有基于本实施例的发明思想，皆在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种接力式传感器网，包括N个无线传感器、路由器、中集节点，所述的N大于1，其特征在于：所述的N个无线传感器间通过通信协议依次无线连接，形成通信链，通信链末端的第N个无线传感器、终端节点与路由器连接，所述的路由器连接外部网络。

2.根据权利要求1所述的一种接力式传感器网，其特征在于：所述的无线传感器为温度传感器、压力传感器、红外传感器、振动传感器、风速传感器、湿度传感器或霍尔传感器。

3.根据权利要求1或2所述的一种接力式传感器网，其特征在于：所述的无线传感器为包括信号接收模块、信号处理模块、信号发送模块，接收模块、信号发送模块与信号处理模块连接；所述的信号接收模块接收上一个无线传感器的信号经信号处理模块处理后，信号发送模块发送给下一个无线传感器。

4.根据权利要求3所述的一种接力式传感器网，其特征在于：所述的信号接收模块和信号发送模块，为集成化信号发送-接收模块。