CN103400490A - 基于Wi-Fi的环境监测系统及监测方法 - Google Patents

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CN103400490A CN2013103581651A CN201310358165A CN103400490A CN 103400490 A CN103400490 A CN 103400490A CN 2013103581651 A CN2013103581651 A CN 2013103581651A CN 201310358165 A CN201310358165 A CN 201310358165A CN 103400490 A CN103400490 A CN 103400490A
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李树军
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Abstract

基于Wi-Fi的环境监测系统及监测方法。目前监测手段普遍的便携监测箱和车载式监测设备消耗大量的人力、物力、财力,需要运用现有的高科技技术手段来弥补环境监测存在的弊端。本发明方法包括:部署在被监测区的传感器节点,所述的传感器节点通过无线通信形成自组织网络,与监控终端连接;所述的传感器节点包括传感器模块、处理器模块、通信模块和电源模块,所述的处理器模块内部具有射频前端、媒体控制器、基带处理器、应用处理器和I/O接口,所述的应用处理器的高频输出端通过滤波器连接传感器节点的天线。本发明用于环境监测。

Description

基于W1-Fi的环境监测系统及监测方法
[0001] 技术领域:
本发明涉及一种基于W1-Fi的环境监测系统及监测方法。
[0002] 背景技术:
目前的环境监测设备被投放到目标地后,需要人工获得监测设备的监测数据,对于投放到化工厂、海面、悬崖壁灯危险环境下的监测设备人工取数极不安全,且取得的数值非实时信息,对于监控中心来说需要分析和处理数据采集的时间段,后期实验分析工作量大、工作时间长,极大地影响了数据获得的效率。同时,投放出去的监测设备收到被监测环境的限制,目前监测手段普遍的便携监测箱和车载式监测设备消耗大量的人力、物力、财力。需要运用现有的高科技技术手段来弥补环境监测存在的弊端。
[0003] 发明内容:
本发明的目的是提供一种基于W1-Fi的环境监测系统及监测方法。
[0004] 上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种基于W1-Fi的环境监测系统,其组成包括:部署在被监测区的传感器节点,所述的传感器节点通过无线通信形成自组织网络,与监控终端连接;所述的传感器节点包括传感器模块、处理器模块、通信模块和电源模块,所述的处理器模块内部具有射频前端、媒体控制器、基带处理器、应用处理器和I/O接口,所述的应用处理器的高频输出端通过滤波器连接传感器节点的天线。
[0005] 所述的基于W1-Fi的环境监测系统,所述的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、加速度传感器、硫化物含量传感器、信号强度RSSI值传感器以及定位装置。
[0006] 所述的基于W1-Fi的环境监测系统,所述的传感器节点以有线或无线网络与监控终端连接。
[0007] 上述的基于W1-Fi的环境监测系统的工作流程:
(I)给各个传感器节点上电后执行冷启动,在应用设计中冷启动往往只执行一次,除非切断电源重新加电,冷启动后系统初始化,然后加载Flash当中的程序以执行,完成这个过程之后,节点应用网络协议栈,进行WLAN网络的连接。
[0008] (2)传感器节点连接上配置服务器后,在配置服务器上注册本传感器节点的信息,并允许此配置服务器向本传感器节点发送配置信息或进行传感器节点软件的升级操作。
[0009] (3)传感器节点系统参数配置完毕后,执行用户应用程序User APP包括:读取传感器的数据及接收信号强度RSSI值的信息,然后传送到连接在网络上的监控终端;应用程序执行完毕后,User APP启动定时器,确定下一次应用程序执行的时间,然后进入低能耗的待机状态;
若AP接入点在I分钟以上没有侦听到传感器节点的消息,此时将记录表中对应节点的记录删除,所以传感器节点需要被发送一个连接消息以唤醒,来维持传感器节点与无线通信之间的连接。
[0010] 有益效果:
1.本发明方法设计的环境监测系统具有良好的性能,能够正确地采集温湿度、光照、力口速度等传感器信息,并通过W1-Fi协议进行网络传输,能够根据多接入节点的RSSI值信息实现实时定位,尤其对于恶劣环境下的地理环境实时监控具有很好的实用价值。
[0011] 2.本发明利用自组织的传感器节点形成网络,而传感器模块内部的处理器模块、电源模块、传感器模块和无线通信模块的构建,更能准确的获取温度、湿度、光照、定位等传感器数据,节点与监控终端建立连接并完成数据的无线传输,成功地实现了环境信息的实时采集并为监控终端提供传感数据,实现对对监测区域内目标的监测、定位及其它相关的应用,本发明设计的环境监测系统性能稳定,数据准确,具有很好的实用价值和应用前景。
[0012] 具体实施方式:
实施例1:
一种基于W1-Fi的环境监测系统,其组成包括:部署在被监测区的传感器节点,其特征是:所述的传感器节点通过无线通信形成自组织网络,与监控终端连接;所述的传感器节点包括传感器模块、处理器模块、通信模块和电源模块,所述的处理器模块内部具有射频前端、媒体控制器、基带处理器、应用处理器和I/O接口,所述的应用处理器的高频输出端通过滤波器连接传感器节点的天线。
[0013] 所述的电源模块采用小型电池。
[0014] 实施例2:
实施例1所述的基于W1-Fi的环境监测系统,所述的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、加速度传感器、硫化物含量传感器、信号强度RSSI值传感器以及定位装置。
[0015] 所述的温度传感器、湿度传感器采用瑞士 Sensirion公司生产的SHTll数字式传感器,工作电压范围2.r5.5V,通过串行时钟线SCK和串行数据线SDA与GSlOlO的GPIO 口相连进行通信,应用GS1010的A53和A57管脚进行编程操作,实现对SHTll的控制,以读写温、湿度的数据。
[0016] 所述的光照传感器采用TAOS公司生产的TSL2550芯片,TSL2550是一种压缩扩展型A/D转换器,分辨率为12位,由于采用了积分转换技术,在测量交流电灯的光线时不会发生抖动,提高了测量的稳定性;该器件主要性能参数如下:每通道转换时间400ms,工作电压为2.7疒5.5V,工作电流0.35mA,静态电流10uA,工作温度范围-25〜85°C ;这种器件采用S0IC-8封装,符合SMBus规范V1.1和V2.0的要求,可与GSlOlO主控制器的I2C接口直接相连。
[0017] 所述的加速度传感器采用Analog Device公司的ADXL202JE双轴加速度传感器,此芯片可测量动态加速度(如振动加速度)和静态加速度(如重力加速度)等,工作电压3V〜5.25V,输出周期可调的脉宽调制信号,可以直接与微控制器或计数器连接。
[0018] 实施例3:
实施例1或2所述的基于W1-Fi的环境监测系统,所述的传感器节点以有线或无线网络与监控终端连接。
[0019] 实施例4:
上述的基于W1-Fi的环境监测系统的工作流程:
(I)给各个传感器节点上电后执行冷启动,在应用设计中冷启动往往只执行一次,除非切断电源重新加电,冷启动后系统初始化,然后加载Flash当中的程序以执行,完成这个过程之后,节点应用网络协议栈,进行WLAN网络的连接。
[0020] (2)传感器节点连接上配置服务器后,在配置服务器上注册本传感器节点的信息,并允许此配置服务器向本传感器节点发送配置信息或进行传感器节点软件的升级操作。
[0021] 由于侦听配置服务器的消息是需要耗费电能的,所以设计中尽量减少侦听配置消息的次数。
[0022] (3)传感器节点系统参数配置完毕后,执行用户应用程序User APP包括:读取传感器的数据及接收信号强度RSSI值的信息,然后传送到连接在网络上的监控终端;应用程序执行完毕后,User APP启动定时器,确定下一次应用程序执行的时间,然后进入低能耗的待机状态。
[0023] 由于节点连接WLAN网络的过程功耗比较大,所以节点一旦接入网络后,除非应用需要,应该尽量避免其重复接入;若AP接入点在I分钟以上没有侦听到传感器节点的消息,此时将记录表中对应节点的记录删除,所以传感器节点需要被发送一个连接消息以唤醒,来维持传感器节点与无线通信之间的连接。
[0024] 原理:将多个无线传感器节点布置在一个特定的区域内形成无线传感器网络,这些大量的廉价微型传感器传感器与监控中心以特定的协议高效、稳定、可靠地组织起来,通过无线信道组成网络化的分布式嵌入式系统,协同感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给监测中心进行处理、存储和显示。

Claims (4)

1.一种基于W1-Fi的环境监测系统,其组成包括:部署在被监测区的传感器节点,其特征是:所述的传感器节点通过无线通信形成自组织网络,与监控终端连接;所述的传感器节点包括传感器模块、处理器模块、通信模块和电源模块,所述的处理器模块内部具有射频前端、媒体控制器、基带处理器、应用处理器和I/O接口,所述的应用处理器的高频输出端通过滤波器连接传感器节点的天线。
2.根据权利要求1所述的基于W1-Fi的环境监测系统,其特征是:所述的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、加速度传感器、硫化物含量传感器、信号强度RSSI值传感器以及定位装置。
3.根据权利要求1或2所述的基于W1-Fi的环境监测系统,其特征是:所述的传感器节点以有线或无线网络与监控终端连接。
4.一种基于W1-Fi的环境监测方法,其特征是: (I)给各个传感器节点上电后执行冷启动,在应用设计中冷启动往往只执行一次,除非切断电源重新加电,冷启动后系统初始化,然后加载Flash当中的程序以执行,完成这个过程之后,节点应用网络协议栈,进行WLAN网络的连接;(2)传感器节点连接上配置服务器后,在配置服务器上注册本传感器节点的信息,并允许此配置服务器向本传感器节点发送配置信息或进行传感器节点软件的升级操作;(3)传感器节点系统参数配置完毕后,执行用户应用程序User APP包括:读取传感器的数据及接收信号强度RSSI值的信息,然后传送到连接在网络上的监控终端;应用程序执行完毕后,User APP启动定时器,确定下一次应用程序执行的时间,然后进入低能耗的待机状态; 若AP接入点在I分钟以上没有侦听到传感器节点的消息,此时将记录表中对应节点的记录删除,所以传感器节点需要被发送一个连接消息以唤醒,来维持传感器节点与无线通信之间的连接。
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