CN107483264A - 一种无线传感节点硬件配置系统 - Google Patents

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陶建平
吕哓兰
张美娜
陆岱鹏
雷晓辉
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Abstract

本发明公开了一种无线传感节点硬件配置系统，涉及物联网无线传感技术领域，用以解决现有的无线传感节点存在功能单一，且功能切换困难的问题。包括：采集模块，与所述采集模块电联接的通信模块；所述采集模块包括光照传感器，温度传感器，湿度传感器和第一处理器；所述光照传感器用于获取环境中的光照信息，所述温度传感器用于获取环境中的温度信息，所述湿度传感器用于获取环境中的湿度信息；所述第一处理器分别与所述光照传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器电联接，用于将环境中的所述光照信息，温度信息和湿度信息发送至所述通信模块。

Description

一种无线传感节点硬件配置系统
技术领域
本发明涉及物联网无线传感技术领域，更具体的涉及一种无线传感节点硬件配置系统。
背景技术
无线传感网络主要通过传感器节点的感知能力、处理能力以及节点之间的通信能力来为用户提供服务，它在很多方面都具有很大的应用价值。因此，世界各国都对无线感知反应网络给予了高度的重视，也为无线传感网络的研究设立了一系列的重大研究项目。
目前，不同类型的传感器节点均被广泛地运用到不同领域中，但是由于不同类型的传感器节点的功能、性能、成本等方面都还不够完善。虽然无线传感网络正在快速发展，但仍然属于计算机的新兴研究领域，在该领域中把标量信息采集、媒体信息采集相结合运用到传感器节点上非常少。当前，传感器节点都普遍功能单一的问题，即一个类型的传感器节点只能服务于某一种应用，传感器节点的功能更新也都需要大量的人力使用有线传输设备来对传感器节点调节设置。
综上所述，现有的无线传感节点存在功能单一，且功能切换困难的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种无线传感节点硬件配置系统，用以解决现有的无线传感节点存在功能单一，且功能切换困难的问题。
本发明实施例提供一种无线传感节点硬件配置系统，包括：
采集模块，与所述采集模块电联接的通信模块；
所述采集模块包括光照传感器，温度传感器，湿度传感器和第一处理器；
所述光照传感器用于获取环境中的光照信息，所述温度传感器用于获取环境中的温度信息，所述湿度传感器用于获取环境中的湿度信息；
所述第一处理器分别与所述光照传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器电联接，用于将环境中的所述光照信息，温度信息和湿度信息发送至所述通信模块。
优选地，还包括有能量供应模块，所述能量供应模块分别与所述采集模块和所述通信模块电联接，用于向所述采集模块和所述通信模块提供外接电源。
优选地，所述采集模块还包括音频采集模块，所述音频采集模块用于获取环境声音信号，所述采集模块与所述第一处理器电联接。
优选地，所述通信模块包括第二处理器和第三处理器；
所述第二处理器与所述第一处理器电联接，用于转发环境中的所述光照信息，所述温度信息，所述湿度信息和所述声音信息；
所述第三处理器与所述第二处理器电联接，用于存储环境中的所述光照信息，所述温度信息，所述湿度信息和所述声音信息。
优选地，
所述第一处理器与所述光照传感器通过IIC接口连接；或者
所述第一处理器与所述温度传感器通过IIC接口连接；或者
所述第一处理器与所述湿度传感器之间通过模拟信号连接；或者
所述第一处理器与音频采集模块之间通过模拟信号连接。
本发明实施例中，提供了一种无线传感节点硬件配置系统，包括：采集模块，与所述采集模块电联接的通信模块；所述采集模块包括光照传感器，温度传感器，湿度传感器和第一处理器；所述光照传感器用于获取环境中的光照信息，所述温度传感器用于获取环境中的温度信息，所述湿度传感器用于获取环境中的湿度信息；所述第一处理器分别与所述光照传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器电联接，用于将环境中的所述光照信息，温度信息和湿度信息发送至所述通信模块。上述装置中的采集模块，通过光照传感器，温度传感器，湿度传感器可以按照应用场景的不同需求来调整所采集信息的数据类型，并将采集到的数据类型通过通信模块与外界进行交互，从而解决现有的无线传感节点存在功能单一，且功能切换困难的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1是本发明实施例提供的一种无线传感节点硬件配置系统架构图；
图2是本发明实施例提供的采集模块架构图；
图3是本发明实施例提供的通信模块架构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种无线传感节点硬件配置系统架构图；
如图1所示，该多功能无线传感节点主要包括采集模块1，能量供应模块2和通信模块3。其中，采集模块1与通信模块3电联接，而能量供应模块2分别与采集模块1和通信模块3电联接。
在本发明实施例中，能量供应模块2与采集模块1和通信模块3进行电联接，主要是为了向采集模块1和通信模块3提供外接电源。具体地，能量供应模块2向采集模块1主要有两种供电方式：一种是USB直接供电；另一种是使用小型电池进行供电。当USB供电与小型电池供电同时接入能量供应模块2时，可以优先使用USB进行供电，同时再驱动程序对电池的电压进行检测，根据检测的结果来决定是否给电池充电，即当USB与电池同时存在的时候，能量供应模块2可以实现自动为电池进行充电。进一步地，能量供应模块2向通信模块3也可以提供两种供电方式：：一种是USB直接供电；另一种是使用小型电池进行供电。
举例来说，在户外恶劣环境中，能量供应模块2一般通过电池进行电能的供应；而在户内条件允许的情况下，能量供应模块2可以通过USB进行供电；进一步地，当USB与电池同时存在的时候，能量供应模块2可以实现自动为电池进行充电。
需要说明的是，在本分明实施例中，选择了采集温度，湿度，光照等信息作为环境标量的代表。进一步地，选择采集音频信息作为媒体信息的代表进行采集。
由于标量信息采集模块1属于传感器模块的一个重要组成部分，负责周围环境参数中标量信息的感知和采集。标量信息采集模块1中温度、湿度、光照信息的采集。图2为本发明实施例提供的采集模块1架构图，如图2所示，本发明实施例提供的采集模块1主要包括有光照传感器1-1，温度传感器1-2，湿度传感器1-3，音频采集模块1-4和第一处理单元。
具体地，光照传感器1-1采用ISL29015光照传感器、温度传感器采用TMP175温度传感器，湿度传感器1-3采用HIH4000的湿度传感器，第一处理器1-5采用基于ARM-Cortex为内核STM32处理器，进一步地，ISL29015光照传感器和TMP175温度传感器通能IIC接口与STM32处理器通信，而HIH4000的湿度传感器输出的是模拟信号，所以STM32处理器接收到HIH4000的湿度传感器采集的数据后还必须经过模数转换器实现信号数字化。
进一步地，由于媒体信息采集模块1属于传感器模块的另一个重要组成部分，主要负责采集周围环境的声音信息。在本发明实施例中，音频采集模块1-4首先通过传声器将声音信号转换为电信号，把转换后的电信号进行一定程度的放大等一系列的处理后，就得到了稳定、清晰的模拟电信号了。STM32处理器再对该模拟电信号进行采样、量化、编码等一系列的处理得到所需的数字编码，这时就完成了媒体信息的感知。
需要说明的是，由于STM32处理器具有选型处理能力较强并在进行信息采集与处理时能很好的功耗控制，所以，在进行媒体信息采集的时候，STM32处理器能够很好的完成信息采集任务，又可以在进行温度、湿度等标量信息控制自己的能耗。
进一步地，通过光照传感器1-1，温度传感器1-2，湿度传感器1-3，音频采集模块1-4对光照，温度、湿度等标量信息以及音频这种媒体信息采集后，可以根据传感器的类型以及它们具备的总线接口传输到STM32处理器中，STM32处理器接收到采集的数据后根据其类型进行相应的处理，最后通过串口把数据传输到通信模块3中。
在本发明实施例中，通信模块3采用ZigBee通信模块，ZigBee通信模块接收到采集模块1传来的串口数据后，会把这些数据按照协议封装帖再通过ZigBee无线传输与中心节点或其它节点进行通信。
多功能无线传感器节点的ZigBee通信模块主要通过串口负责与其节点的采集模块1进行通信，主要通过无线通信与其他传感器节点、路由节点进行通信形成ZigBee网络。图3为本发明实施例提供的通信模块结构示意图，如图3所示，多功能无线传感器节点通信模块3主要包括：第二处理器3-1和第三处理器3-2，其中，第二处理器3-1采用CC2530处理器，CC2530处理器主要是实现与节点内部各个模块之间的有线通信，以及与其他节点之间的无线通信；第三处理器3-2采用W25X80存储单元，W25X80存储单元主要是作为CC2530处理器的一个备份存储区域。
综上所述，本发明实施例中，提供了一种无线传感节点硬件配置系统，包括：采集模块，与所述采集模块电联接的通信模块；所述采集模块包括光照传感器，温度传感器，湿度传感器和第一处理器；所述光照传感器用于获取环境中的光照信息，所述温度传感器用于获取环境中的温度信息，所述湿度传感器用于获取环境中的湿度信息；所述第一处理器分别与所述光照传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器电联接，用于将环境中的所述光照信息，温度信息和湿度信息发送至所述通信模块。上述装置中的采集模块，通过光照传感器，温度传感器，湿度传感器可以按照应用场景的不同需求来调整所采集信息的数据类型，并将采集到的数据类型通过通信模块与外界进行交互，从而解决现有的无线传感节点存在功能单一，且功能切换困难的问题。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种无线传感节点硬件配置系统，其特征在于，包括：
采集模块，与所述采集模块电联接的通信模块；
所述采集模块包括光照传感器，温度传感器，湿度传感器和第一处理器；
所述光照传感器用于获取环境中的光照信息，所述温度传感器用于获取环境中的温度信息，所述湿度传感器用于获取环境中的湿度信息；
所述第一处理器分别与所述光照传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器电联接，用于将环境中的所述光照信息，温度信息和湿度信息发送至所述通信模块。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括有能量供应模块，所述能量供应模块分别与所述采集模块和所述通信模块电联接，用于向所述采集模块和所述通信模块提供外接电源。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集模块还包括音频采集模块，所述音频采集模块用于获取环境声音信号，所述采集模块与所述第一处理器电联接。
4.如权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述通信模块包括第二处理器和第三处理器；
所述第二处理器与所述第一处理器电联接，用于转发环境中的所述光照信息，所述温度信息，所述湿度信息和所述声音信息；
所述第三处理器与所述第二处理器电联接，用于存储环境中的所述光照信息，所述温度信息，所述湿度信息和所述声音信息。
5.如权利要求1或3所述的系统，其特征在于，
所述第一处理器与所述光照传感器通过IIC接口连接；或者
所述第一处理器与所述温度传感器通过IIC接口连接；或者
所述第一处理器与所述湿度传感器之间通过模拟信号连接；或者
所述第一处理器与音频采集模块之间通过模拟信号连接。
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