CN220156666U - 一种分布式无线自组网传感系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式无线自组网传感系统，包括若干个传感节点以及与所述传感节点无线连接的监测点；若干个所述传感节点分别分布在待监测区域的各处，用于检测所处位置周围环境的物理量并将其发回监测点，所述传感器节点包括依次连接的传感器、节点自组网处理器模块以及天线；所述监测点包括依次连接的天线、监测点自组网处理器模块和传感监测终端，所述监测点自组网处理器模块用于通过天线接收各个传感节点的传感数据，将其显示于传感监测终端。提出可以不依赖于网络基础设施又能覆盖广范围的传感器网络方案，解决了传感器网络在无网络服务环境下的广范围内分布式传感数据采集问题。

Description

一种分布式无线自组网传感系统

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，具体涉及一种分布式无线自组网传感系统。

背景技术

现有的无线传感器网络系统，其通信往往基于已有的网络基础设施，如基站，网关，交换机等，或只能在近距离实现通信，如蓝牙通信。而在需要远距离通信且网络基础设施难以发挥作用的场景下，如森林农田光强、湿度监测，地质监测，战场震动及声音监测等，现有的无线传感网络系统无法胜任。

另一方面，在野外环境中，往往不便于拉设电线。因此如何给分布于各处的传感节点持续供电是实际应用中保持自组网传感系统长时间工作所需要解决的问题。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种分布式无线自组网传感系统，以解决现有的无线传感网络系统在不具备网络基础设施服务的复杂环境下无法实现广范围环境传感监测的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种分布式无线自组网传感系统，所述系统包括若干个传感节点以及与所述传感节点无线连接的监测点；

若干个所述传感节点分别分布在待监测区域的各处，用于检测所处位置周围环境的物理量并将其发回监测点，所述传感器节点包括依次连接的传感器、节点自组网处理器模块以及天线，所述传感器用于感知周围环境的物理量并转换为电信号，所述节点自组网处理器模块用于将传感信号转换为射频信号通过天线无线发送至监测点；

所述监测点包括依次连接的天线、监测点自组网处理器模块和传感监测终端，所述监测点自组网处理器模块用于通过天线接收各个传感节点的传感数据，将其显示于传感监测终端。

进一步地，自组网处理器模块内嵌入有自组网通信协议，包括Zigbee、6LoWPAN、Z-Wave或者MESH，当远端传感节点无法直接与监测点通信，则通过位于中间位置的传感节点的自组网处理器进行转发，经过多跳通信最终将传感数据发送至监测点。

进一步地，所述传感器节点还包括用于为节点各部分进行供电的供电模块，所述供电模块包括电池供电或太阳能供电模块。

进一步地，所述传感器节点包括一个或多个传感器，将测得的一种或多种信号传给自组网处理器，从而全面获得监测位置处所关注的物理量信息。

进一步地，所述传感器包括温度、湿度、压力、光强或声音传感器等。

进一步地，自组网处理器采用32位ARM Cortex–M3内核CC2630型芯片或EFR32MG21型芯片。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提出的一种分布式无线自组网传感系统，所述系统包括若干个传感节点以及与所述传感节点无线连接的监测点；若干个所述传感节点分别分布在待监测区域的各处，用于检测所处位置周围环境的物理量并将其发回监测点，所述传感器节点包括依次连接的传感器、节点自组网处理器模块以及天线，所述传感器用于感知周围环境的物理量并转换为电信号，所述节点自组网处理器模块用于将传感信号转换为射频信号通过天线无线发送至监测点；所述监测点包括依次连接的天线、监测点自组网处理器模块和传感监测终端，所述监测点自组网处理器模块用于通过天线接收各个传感节点的传感数据，将其显示于传感监测终端。提出可以不依赖于网络基础设施又能覆盖广范围的传感器网络方案，解决了传感器网络在无网络服务环境下的广范围内分布式传感数据采集问题，传感器网可广泛应用于工业生产、智能家居、环境监测等领域，及时获取现场环境参数数据，具有重要的实用意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例1提供的一种分布式无线自组网传感系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种分布式无线自组网传感系统中传感节点的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的一种分布式无线自组网传感系统中单个传感节点的电路图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例提出的一种分布式无线自组网传感系统，利用自组网技术，解决了传感器网络在无网络服务环境下的广范围内分布式传感数据采集问题。传感器网可广泛应用于工业生产、智能家居、环境监测等领域，及时获取现场环境参数数据，具有重要的实用意义。然而现有的传感器网络大多数基于已有的网络基础设施，在不具备网络基础设施或网络基础设施瘫痪的情况下，无法正常工作。如在野外森林或农田中，不便于架设网络设施，现有的传感器网络无法实现对森林环境的实时监测。而采用蓝牙方式进行通信的传感器网络只能覆盖很小的范围不具有实用性。因此迫切需要一种可以不依赖于网络基础设施又能覆盖广范围的传感器网络方案。

如图1所示，本实施例提出了一种分布式无线自组网传感系统，该系统包括若干个传感节点以及与传感节点无线连接的监测点。

若干个传感节点分别分布在待监测区域的各处，用于检测所处位置周围环境的物理量并将其发回监测点，如图2所示，传感器节点包括依次连接的传感器、节点自组网处理器模块以及天线，传感器用于感知周围环境的物理量并转换为电信号，节点自组网处理器模块用于将传感信号转换为射频信号通过天线无线发送至监测点；

监测点用于接收各个传感节点发回的传感数据，监测点包括依次连接的天线、监测点自组网处理器模块和传感监测终端，监测点自组网处理器模块用于通过天线接收各个传感节点的传感数据，将其显示于传感监测终端。

在一种实施例中，自组网处理器模块可由射频处理器芯片、芯片外部电路和滤波器实现。天线将自组网处理器模块发来的射频信号以无线信号的形式发送至监测点。天线可由胶棒天线、微带天线或弹簧天线实现。

本实施例中，自组网处理器模块内嵌入有自组网通信协议，当远端传感节点无法直接与监测点通信，则通过位于中间位置的传感节点的自组网处理器进行转发，经过多跳通信最终将传感数据发送至监测点。比如当传感节点1距离监测点较远时，可通过传感器节点2或其他节点转发，经过多跳通信最终达到监测点，从而扩展监测范围。

传感节点的自组网处理器内部程序嵌入自组网通信协议，能够与设定范围内的其他传感节点的自组网处理器及监测点的自组网处理器自发的组成自组网。从而近端传感节点可以转发远端传感节点的传感数据。可选地，自组网通信协议包括但不限于Zigbee、6LoWPAN、Z-Wave或者MESH等。根据自组网协议，本申请实施例可以实现多跳通信。也就是说，一个传感节点的传感数据，发送给周边的节点，这些节点可以再转发信息给相邻的节点直至发送给监测点。也就是从节点1->2->3->…->监测点。如果因为通信干扰或者节点故障问题，节点2无法转发。那么自组网处理器会自动寻找新的路径，如节点1->4->5->…->监测点。因此既可以扩大覆盖范围，又提高整个网络的鲁棒性。

本实施例中，传感器节点还包括用于为节点各部分进行供电的供电模块，供电模块包括电池供电或太阳能供电模块。

本实施例中，传感器节点包括一个或多个传感器，将测得的一种或多种信号传给自组网处理器，从而全面获得监测位置处所关注的物理量信息。

本实施例中，传感器包括温度、湿度、压力、光强或声音等传感器。传感器用于将关注的环境物理量转化为电信号，具体的，可由热电偶、应变片、光敏二极管等实现。

如图3所示，在一种可能的实施方式中，传感器采用DHT11温湿度传感器。自组网协议可采用Zigbee技术实现。自组网处理器采用TI公司的CC2630或者Silicon labs公司的EFR32MG21实现。这两款处理器芯片是内部集成射频通信模块的SOC芯片，可实现系统控制和Zigbee通信。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。其特点是低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。可以实现园区内温度监测系统的自组网，及数据的多跳转发通信，是一种高可靠性的无线数传网络。每个Zigbee节点既可以对所连接的传感器进行数据实时采集和监控，也可以自动中转别的节点传来的数据。

监测点的天线和自组网处理器可选用与传感节点相同型号。监测终端可由计算机、手机或平板电脑等智能产品实现。

本实施例提出的一种分布式无线自组网传感系统的方法，具体包括：

通过分别分布在待监测区域的各处的若干个传感节点感知周围环境的物理量并转换为电信号，并通过节点自组网处理器模块将传感信号转换为射频信号通过天线无线发送至监测点；

监测点自组网处理器模块通过天线接收各个传感节点的传感数据，将其显示于传感监测终端。

进一步地，该方法还包括：

对所采集的传感信号设定安全阈值，对于处于阈值范围内的传感读数认为是安全值，当传感数据超过阈值时为危险值，在监测终端上对该节点的该物理量以特殊状态进行显示。

进一步地，该法还包括：

根据各个节点发来信号所携带的ID号区分各个节点，从而定位监测区域各个位置的物理量信息。

进一步地，该方法还包括：

在读取传感器数据和通信之外的时间里，自组网处理器进入低功耗模式以节省电量。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种分布式无线自组网传感系统，其特征在于，所述系统包括若干个传感节点以及与所述传感节点无线连接的监测点；

若干个所述传感节点分别分布在待监测区域的各处，用于检测所处位置周围环境的物理量并将其发回监测点，所述传感节点包括依次连接的传感器、节点自组网处理器模块以及天线，所述传感器用于感知周围环境的物理量并转换为电信号，所述节点自组网处理器模块用于将传感信号转换为射频信号通过天线无线发送至监测点；

所述监测点包括依次连接的天线、监测点自组网处理器模块和传感监测终端，所述监测点自组网处理器模块用于通过天线接收各个传感节点的传感数据，将其显示于传感监测终端。

2.根据权利要求1所述的一种分布式无线自组网传感系统，其特征在于，自组网处理器模块内嵌入有自组网通信协议，包括Zigbee、6LoWPAN、Z-Wave或者MESH，当远端传感节点无法直接与监测点通信，则通过位于中间位置的传感节点的自组网处理器进行转发，经过多跳通信最终将传感数据发送至监测点。

3.根据权利要求1所述的一种分布式无线自组网传感系统，其特征在于，所述传感器节点还包括用于为节点各部分进行供电的供电模块，所述供电模块包括电池供电或太阳能供电模块。

4.根据权利要求1所述的一种分布式无线自组网传感系统，其特征在于，所述传感器节点包括一个或多个传感器，将测得的一种或多种信号传给自组网处理器，从而全面获得监测位置处所关注的物理量信息。

5.根据权利要求1所述的一种分布式无线自组网传感系统，其特征在于，所述传感器包括温度、湿度、压力、光强或声音传感器。

6.根据权利要求1所述的一种分布式无线自组网传感系统，其特征在于，自组网处理器模块采用32位ARM Cortex–M3内核CC2630型芯片或EFR32MG21型芯片。