CN106444743A - 一种复杂环境无线传感器定点部署装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复杂环境无线传感器定点部署装置，包括：承载小车、投放轨道和控制系统；所述承载小车的车厢内存放有待部署传感器，所述车厢的后端设有一准备仓，所述投放轨道展开后一端与所述准备仓相连，另一端接触地面；所述控制系统进一步包括主控模块、定位模块、运动驱动模块；所述主控模块分别连接所述定位模块、运动驱动模块；所述主控模块根据预设的部署位置和自所述GPS定位模块接收的实时位置信息向所述运动驱动模块发送运动指令和投放指令，所述运动驱动模块响应所述运动指令驱动所述承载小车行驶，或响应所述投放指令驱动所述投放轨道的收展。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体地，涉及一种复杂环境无线传感器定点部署装置。
背景技术
随着人工智能和无线传感器、物联网技术的发展越来越迅速，无线传感器节点因其体积小，成本比较小，可用于检测得到复杂环境中的一些数据并进行处理分析，广泛应用于军事、医学、地质探测、环境监测等一些先进领域。
传感器放置问题是传感器网络研究的核心问题之一，目前已有的无线传感网络，无线传感器节点都是基于一种位置固定的工作模式，即传感器节点都是事先人为布置的，位置已知的。但是，当遇到火灾或者泥石流等自然灾害的特殊环境，又或者军事、勘探等一些复杂环境，人是无法进入到这些环境中进行无线传感器节点的部署。这就需要智能化的部署装置进入无人区域或者灾难现场进行无线传感器节点的部署。
现有的传感器节点的部署装置可携带节点数量有限，并且装置复杂而又繁琐，这就大大的限制了装置的部署范围。并且在野外条件差的情况下，当传感器节点遇到高温，雨雪风霜多重影响时，它的功能也会受到影响，这样对收集到的数据的正确性大大的降低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复杂环境无线传感器定点部署装置，能够自动或人工远程控制地进行传感器部署。
根据本发明提供的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，包括：承载小车、投放轨道和控制系统；所述承载小车的车厢内存放有待部署传感器，所述车厢的后端设有一准备仓，所述投放轨道展开后一端与所述准备仓相连，另一端接触地面；
所述控制系统进一步包括主控模块、定位模块、运动驱动模块；所述主控模块分别连接所述定位模块、运动驱动模块；
所述主控模块根据预设的部署位置和自所述GPS定位模块接收的实时位置信息向所述运动驱动模块发送运动指令和投放指令，所述运动驱动模块响应所述运动指令驱动所述承载小车行驶，或响应所述投放指令驱动所述投放轨道的收展。
作为一种优化方案，所述定位模块为惯性导航装置。
作为一种优化方案，所述定位模块为GPS导航装置。
作为一种优化方案，所述准备仓与所述投放轨道之间设置有控制阀门，所述控制阀门与所述运动驱动模块相连；所述运动驱动模块响应所述投放指令还驱动所述控制阀门的开合。
作为一种优化方案，所述投放轨道展开后靠近地面的一端和所述准备仓都设置有感应器，所述感应器都与所述主控模块相连。
作为一种优化方案，所述控制系统还包括无线通信模块；所述无线通信模块与所述主控模块相连，所述主控模块通过所述无线通信模块接收无线控制命令和向外发送所述实时位置信息，并根据所述无线控制命令设置所述部署位置和/或向所述运动驱动模块发送运动指令和投放指令。
作为一种优化方案，所述无线通信模块包括ZigBee通信模块。
作为一种优化方案，所述车厢的外壳为隔热、绝缘且防水的钢化外壳。
作为一种优化方案，还包括电源模块；所述电源模块包括充电保护单元、温度保护单元、放电保护单元、锂电池组，充放电控制电路；所述锂电池组通过所述充放电控制电路连接所述控制系统。所述充电保护单元、温度保护单元、放电保护单元都与所述充放电电路相连。
作为一种优化方案，所述承载小车还设置有打洞部件，所述打洞部件与所述运动驱动模块连接；所述主控模块通过所述运动驱动模块驱动所述打洞部件在所述预设的部署位置制作用于投放待部署传感器的坑洞。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明结构清晰，装置简单，控制方法稳定，以待部署传感器作为节点构建传感器网络，能高效率的完成无线网络传感器节点的部署。模块功能简单实用，可以实现无人自动部署，具有重要的应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是一种复杂环境无线传感器定点部署装置的承载小车与投放轨道展开示意图；
图2是一种复杂环境无线传感器定点部署装置的控制系统结构示意图。
1-承载小车、11-准备仓、2-投放轨道、3-感应器。
具体实施方式
下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
在本发明提供的一种复杂环境无线传感器定点部署装置的实施例中，包括：承载小车1、投放轨道2和控制系统；所述承载小车1的车厢内存放有待部署传感器，所述车厢的后端设有一准备仓11，所述投放轨道2展开后一端与所述准备仓11相连，另一端接触地面；
所述控制系统进一步包括主控模块、定位模块、运动驱动模块；所述主控模块分别连接所述定位模块、运动驱动模块；
所述主控模块根据预设的部署位置和自所述GPS定位模块接收的实时位置信息向所述运动驱动模块发送运动指令和投放指令，所述运动驱动模块响应所述运动指令驱动所述承载小车1行驶，或响应所述投放指令驱动所述投放轨道2的收展。
承载小车1由控制系统的主控模块控制运动，在根据定位模块获知还未到达预设部署位置时，主控模块通过运动驱动模块驱动承载小车1朝着部署位置行驶。当根据定位模块获知将到达预设部署位置时，控制承载小车1减速，直至到达预设的部署位置时控制承载小车1停止。在部署位置上停止后，主控模块向运动驱动模块发送投放指令，运动驱动模块响应所述投放指令驱动所述投放轨道2的展开进行传感器的定点投放。展开后的投放轨道2一端连接准备仓11，另一端接近或触碰到地面。
作为定位模块的一种实施例，所述定位模块可以是惯性导航装置。作为另一种实施例，所述定位模块也可以是GPS导航装置。采用惯性导航装置可以根据加速度传感器等自带传感器进行导航控制，无需与外界通信，保证了在信号干扰区的正确导航，而GPS导航装置需要与外界实时通信才能确认小车位置，因此适用于GPS信号通畅的户外。在复杂环境下时，用户可通过串口将地图导入到定点部署装置的定位模块中，让定点部署装置自行行驶，定点部署装置的工作模式设为自动控制模式。
所述准备仓11与所述投放轨道2之间设置有控制阀门，所述控制阀门与所述运动驱动模块相连；所述运动驱动模块响应所述投放指令还驱动所述控制阀门的开合。
所述控制阀门介于准备仓11和投放轨道2之间，待投放的传感器从车厢进入准备仓11中，在控制阀门开启的时间内，准备仓11中的待投放的传感器因重力作用或其他推动作用力进入投放轨道2，从投放轨道2滑到地面上实现定点投放。
所述承载小车1还设置有打洞部件，所述打洞部件与所述运动驱动模块连接；所述主控模块通过所述运动驱动模块驱动所述打洞部件在所述预设的部署位置制作用于投放待部署传感器的坑洞。在需要投放的位置地面上制作出坑洞，再将待投放的传感器投放如预制好的坑洞中，由此保证传感器位置的固定和放置被其他因素破坏。传感器的外部形状也对应制作成适合固定的形状。
所述投放轨道2展开后靠近地面的一端和所述准备仓11都设置有感应器3，所述感应器3都与所述主控模块相连。设于接近地面的感应器3用于感应待部署传感器是否离开投放轨道2成功落地，而设置于靠近准备仓11的感应器3则用于感应待部署传感器是否从准备仓11中出来，成功进入投放轨道2。一旦感应到成功投放，则收起投放轨道2，承载小车1前往下一个部署位置。本实施例中所述感应器3为红外收发器。
所述控制系统还包括无线通信模块；所述无线通信模块与所述主控模块相连，所述主控模块通过所述无线通信模块接收无线控制命令和向外发送所述实时位置信息，并根据所述无线控制命令设置所述部署位置和/或向所述运动驱动模块发送运动指令和投放指令。所述无线通信模块包括ZigBee通信模块。接受用户发出的指令，进行人工操作。ZigBee通信模块可通过无线传感器网络传输数据和反馈相关信息。采用Zigbee/802.15.4技术作为无线传感器网络的传输技术，有着传输带宽低等优点。相关工作人员可以根据需要向控制系统发送无线控制命令，从而更改部署位置和获得承载小车1的当前位置，定点部署装置根据用户的无线控制命令进行工作，工作模式为人工控制模式。
所述车厢的外壳为隔热、绝缘且防水的钢化外壳。
作为一种实施例，本发明提供的一种复杂环境无线传感器定点部署装置还包括电源模块；所述电源模块包括充电保护单元、温度保护单元、放电保护单元、锂电池组，充放电控制电路；所述锂电池组通过所述充放电控制电路连接所述控制系统。所述充电保护单元、温度保护单元、放电保护单元都与所述充放电电路相连。电源模块使用高效，便携，重量轻，能量充足的大容量可扩充的锂电池组。锂电池组的可扩充性解决了能量不足的问题。所述电源模块至少拥有充电保护、温度保护、放电保护的三种保护措施。
作为一种实施例，复杂环境无线传感器定点部署装置应用于一些人工不能部署的无人区和自然灾害的情况下，具体应用步骤如下：
步骤1：检查部署装置各个功能模块情况。对承载小车1的驱动电机进行预启动。
步骤2：将待部署传感器放入车厢中。控制系统上电，部署位置地图导入部署装置的定位模块。准备接受指令分析。
步骤3：接受行驶指令。用户发送行驶指令，主控模块通过无线通信模块接受行驶指令后驱动承载小车1按照预设路线行进或根据人工控制行进。行驶方式有两种，人工控制模式和部署装置自动控制模式。
步骤4：自动在部署位置投放或响应人工控制投放。始终进行单侧投放。投放时，部署装置驱动电机减速停止。
步骤5：执行待部署传感器投放操作。参见图2。部署装置到达目的地，执行节点投放。待投放节点进入准备仓11准备，打开阀门，待部署传感器借助重力进入轨道滑行，通过红外收发器判断是否投放成功。检测到准备仓11中预设数量的待部署传感器进入投放轨道2后关闭控制阀门，下一组待部署传感器进入准备仓11。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，包括：承载小车、投放轨道和控制系统；所述承载小车的车厢内存放有待部署传感器，所述车厢的后端设有一准备仓，所述投放轨道展开后一端与所述准备仓相连，另一端接触地面；
所述控制系统进一步包括主控模块、定位模块、运动驱动模块；所述主控模块分别连接所述定位模块、运动驱动模块；
所述主控模块根据预设的部署位置和自所述GPS定位模块接收的实时位置信息向所述运动驱动模块发送运动指令和投放指令，所述运动驱动模块响应所述运动指令驱动所述承载小车行驶，或响应所述投放指令驱动所述投放轨道的收展。
2.根据权利要求1所述的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，所述定位模块为惯性导航装置。
3.根据权利要求1所述的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，所述定位模块为GPS导航装置。
4.根据权利要求1所述的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，所述准备仓与所述投放轨道之间设置有控制阀门，所述控制阀门与所述运动驱动模块相连；所述运动驱动模块响应所述投放指令还驱动所述控制阀门的开合。
5.根据权利要求1或4所述的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，所述投放轨道展开后靠近地面的一端和所述准备仓都设置有感应器，所述感应器都与所述主控模块相连。
6.根据权利要求1所述的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，所述控制系统还包括无线通信模块；所述无线通信模块与所述主控模块相连，所述主控模块通过所述无线通信模块接收无线控制命令和向外发送所述实时位置信息，并根据所述无线控制命令设置所述部署位置和/或向所述运动驱动模块发送运动指令和投放指令。
7.根据权利要求6所述的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，所述无线通信模块包括ZigBee通信模块。
8.根据权利要求1所述的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，所述车厢的外壳为隔热、绝缘且防水的钢化外壳。
9.根据权利要求1所述的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，还包括电源模块；所述电源模块包括充电保护单元、温度保护单元、放电保护单元、锂电池组，充放电控制电路；所述锂电池组通过所述充放电控制电路连接所述控制系统。所述充电保护单元、温度保护单元、放电保护单元都与所述充放电电路相连。
10.根据权利要求1所述的一种复杂环境无线传感器定点部署装置，其特征在于，所述承载小车还设置有打洞部件，所述打洞部件与所述运动驱动模块连接；所述主控模块通过所述运动驱动模块驱动所述打洞部件在所述预设的部署位置制作用于投放待部署传感器的坑洞。
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