一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統的製作方法
2023-05-30 06:43:26
專利名稱：一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及環境監測技術領域，尤其涉及一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統。
背景技術：
隨著人們生活水平的日益提高，人們對環境及健康安全問題的日益重視，從而使有毒氣體傳感器檢測變得越來越重要。最顯著的就是對一氧化碳氣體濃度的檢測。特別是近年來我國煤礦多次發生瓦斯爆炸事故，而無論是瓦斯爆炸產生的原因還是瓦斯爆炸過後的產物都與一氧化碳有關，可見一氧化碳氣體濃度高低不僅是化工、煤礦及家庭是否發生嚴重自然災害的重要標誌之一，也是導致人員中毒死亡的罪魁禍首。無論在礦井下還是在室內環境檢測中，如何利用無線傳感網技術將一氧化碳濃度監測實時化，普遍化，同時能夠將測量數據快速匯總，直觀的顯示。以及如何一片區域的監測一氧化碳濃度變化情況，是人們迫切關注的重點。現有技術的一氧化碳監測多是點點檢測，無法實時監測大片區域的一氧化碳濃度的變化情況，導致監測數據缺乏普遍性。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種基於無線傳感網絡的一氧化碳監測系統，該系統由於採用無線傳感網絡，因而可將分布式地部署於各監測點的傳感器採集的數據通過無線通訊進行自組織形成一氧化碳監測網絡，從而實現大區域的一氧化碳監測。為達此目的，本實用新型採用以下技術方案:一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，包括:用於對一氧化碳數據進行採集，將採集到的所述一氧化碳數據經處理後通過無線傳感器網絡發送出去的感知節點；用於接收並處理所述感知節點發來的所述一氧化碳數據，將處理後的該一氧化碳數據通過所述無線傳感器網絡發送出去的基站節點；用於接收並處理所述基站節點發來的所述一氧化碳數據，將處理後的該一氧化碳數據傳輸出去的匯聚節點；用於顯示所述所述匯聚節點傳輸來的一氧化碳數據的終端設備；所述一氧化碳數據包括環境監測區域的一氧化碳的濃度；所述感知節點、基站節點、匯聚節點、終端設備通過無線傳感器網絡相連。其中，感知節點包括用於採集所述一氧化碳數據的感知設備、用於存儲一氧化碳數據和該所述感知節點的感知節點存儲器、用於處理所述感知節點存儲器存儲的一氧化碳數據的感知節點處理器、用於將所述感知節點處理器處理後的一氧化碳數據發送至基站節點和其他所述感知節點的感知節點無線通訊器，所述感知設備、感知節點存儲器、感知節點無線通訊器連接於所述感知節點處理器。其中，感知設備包括用於採集一氧化碳數據的一氧化碳傳感器和用於傳輸該所述一氧化碳傳感器採集到的一氧化碳數據的傳感器擴展接口，所述一氧化碳傳感器通過傳感器擴展接口與所述感知節點處理器相連。其中，感知節點還包括用於為所述感知節點供電的感知節點電源、用於接收所述無線傳感器網絡的無線通訊信號並將所述無線通訊信號傳輸至所述感知節點無線通訊器的感知節點天線、用於將程序燒錄至所述感知節點存儲器的程序燒錄器，所述感知節點天線與感知節點無線通訊器連接，所述程序燒錄器連接所述感知節點存儲器，所述感知節點電源連接所述感知節點處理器。其中，匯聚節點包括用於接收所述基站節點發來的匯聚節點無線通訊器、用於存儲所述匯聚節點無線通訊器接收的一氧化碳數據的匯聚節點存儲器、用於處理所述匯聚節點存儲器存儲的一氧化碳數據的匯聚節點處理器、用於將所述匯聚節點處理器的一氧化碳數據傳輸至終端設備的聯網裝置、用於為該匯聚節點供電的匯聚節點電源，所述匯聚節點處理器連接所述匯聚節點存儲器、匯聚節點無線通訊器、聯網裝置、匯聚節點電源。其中，匯聚節點電源為蓄電池或光伏太陽能電池板。其中，匯聚節點無線通訊器為支持ZigBee、WIFI傳輸方式的無線通訊器。其中，基站節點包括用於實現所述一氧化碳數據在感知節點和該基站節點間通訊及在匯聚節點和該基站節點間通訊的基站節點無線通訊器、用於存儲感知節點發來的一氧化碳數據的基站節點存儲器、用於處理所述感知節點發來的一氧化碳數據的基站節點處理器、用於為該基站節點供電的基站節點電源、用於將所述基站節點處理器處理後的一氧化碳數據傳輸至所述終端設備的基站節點USB接口，所述基站節點無線通訊器、基站節點存儲器基站節點電源和基站節點USB接口連接於所述基站節點處理器相連。其中，終端設備包括自由終端和終端伺服器，所述終端伺服器與自由終端連接，所述自由終端為手機、PC或PDA。本實用新型的有益效果為:一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，包括:用於對一氧化碳數據進行採集，將採集到的所述一氧化碳數據經處理後通過無線傳感器網絡發送出去的感知節點；用於接收並處理所述感知節點發來的所述一氧化碳數據，將處理後的該一氧化碳數據通過所述無線傳感器網絡發送出去的基站節點；用於接收並處理所述基站節點發來的所述一氧化碳數據，將處理後的該一氧化碳數據傳輸出去的匯聚節點；用於顯示所述匯聚節點傳輸來的一氧化碳數據的終端設備；所述感知節點、基站節點、匯聚節點、終端設備通過無線傳感器網絡相連。該系統由於採用無線傳感網絡，因而可將分布式地部署於各監測點的傳感器採集的數據通過無線通訊進行自組織形成一氧化碳監測網絡，從而實現大區域的一氧化碳監測。
圖1為本實用新型的一氧化碳監測系統的結構圖；圖2為本實用新型的感知節點的結構圖；圖3為本實用新型的匯聚節點的結構圖；圖4為本實用新型的基站節點的結構圖；圖5為本實用新型的一氧化碳監測系統的部署示意圖；圖中:[0026]I一感知節點；11 一感知設備；111 一傳感器擴展接口 ；112 — 一氧化碳傳感器；12—感知節點無線通訊器；13—感知節點存儲器；14一感知節點處理器；15—感知節點電源；16—感知節點天線；17—燒錄器；2—基站節點；21—基站節點無線通訊器；22—基站節點天線；23—基站節點存儲器；24—基站節點處理器；25—基站節點電源；26—基站節點USB接口 ；3—匯聚節點；31—匯聚節點無線通訊器；32—匯聚節點存儲器；33—匯聚節點處理器；34—聯網裝置；35—聯網裝置天線；36—匯聚節點電源；4一終端設備。
具體實施方式
下面結合圖1至圖5,具體實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，為本實用新型的一氧化碳監測系統的結構圖。該系統包括:用於對一氧化碳數據進行採集，將採集到的所述一氧化碳數據經處理後通過無線傳感器網絡發送出去的感知節點I ;用於接收並處理所述感知節點I發來的所述一氧化碳數據，將處理後的該一氧化碳數據通過所述無線傳感器網絡發送出去的基站節點2 ;用於接收並處理所述基站節點2發來的所述一氧化碳數據，將處理後的該一氧化碳數據傳輸出去的匯聚節點3 ;用於顯示所述匯聚節點3傳輸來的一氧化碳數據的終端設備4。本例中的一氧化碳數據包括環境監測區域的一氧化碳的濃度。所述感知節點1、基站節點2、匯聚節點3、終端設備4通過無線傳感器網絡相連。本例中，感知節點I之間可互相通信傳輸數據，以形成將數據傳輸至基站節點2的最佳的傳輸路徑。當監測區域較小時，比如各監測點的距離不超過一公裡，監測系統內的多個感知節點I採集的數據傳輸至一基站節點2，終端設備4將匯集至該基站節點2的數據呈現。當監測區域較大時，比如各監測點的距離超過十幾公裡，監測系統內的多個感知節點I採集的數據傳輸至一基站節點2，多個基站節點2將數據傳輸至匯聚節點3，終端設備4將匯集至該基站節點2的數據呈現。由多個感知節點I和匯集該多個感知節點I所採集數據的基站節點2組成了一個數據子網。匯聚節點3實現了子網之間數據的有效傳輸。如圖2所述，為本實用新型的感知節點的結構圖。感知節點I包括用於採集所述一氧化碳數據的感知設備11、用於存儲一氧化碳數據和該所述感知節點I的感知節點存儲器13、用於處理所述感知節點存儲器13存儲的一氧化碳數據的感知節點處理器14、用於將所述感知節點處理器14處理後的一氧化碳數據發送至基站節點2和其他所述感知節點I的感知節點無線通訊器12、用於為所述感知節點I供電的感知節點電源15、用於接收所述無線傳感器網絡的無線通訊信號並將所述無線通訊信號傳輸至所述感知節點無線通訊器12的感知節點天線16、用於將程序燒錄至所述感知節點存儲器13的程序燒錄器17。所述感知設備11、感知節點存儲器13、感知節點無線通訊器12連接於所述感知節點處理器14。所述感知節點天線16與感知節點無線通訊器12連接。所述程序燒錄器17連接所述感知節點存儲器13。所述感知節點電源15連接所述感知節點處理器14。感知設備包括用於採集一氧化碳數據的一氧化碳傳感器112和用於傳輸該所述一氧化碳傳感器112採集到的一氧化碳數據的傳感器擴展接口 111，所述一氧化碳傳感器112通過傳感器擴展接口 111與所述感知節點處理器14相連。本例中的感知節點處理器14可以對一氧化碳的含量進行檢測的模擬值進行處理，溫度補償等，並轉換成數位訊號。一氧化碳傳感器112為超低功耗的串行接口的數字傳感器。[0033]程序燒錄器17設有便於數據傳輸的USB接口。感知節點電源15為兩節普通5號電池，降低了整個感知節點I的功耗。如圖3所示，為本實用新型的匯聚節點的結構圖。所述匯聚節點3包括用於接收所述基站節點2發來的匯聚節點無線通訊器31、用於存儲所述匯聚節點無線通訊器31接收的一氧化碳數據的匯聚節點存儲器32、用於處理所述匯聚節點存儲器32存儲的一氧化碳數據的匯聚節點處理器33、用於將所述匯聚節點處理器33的一氧化碳數據傳輸至終端設備4的聯網裝置、用於為該匯聚節點供電的匯聚節點電源36。所述匯聚節點處理器33連接所述匯聚節點存儲器32、匯聚節點無線通訊器31、聯網裝置、匯聚節點電源36。所述匯聚節點處理器33連接所述匯聚節點存儲器32、匯聚節點無線通訊器31、聯網裝置、匯聚節點電源36。本例中的匯聚節點3還包括聯網裝置天線35，聯網裝置天線35選擇5.8GHZ的頻段。匯聚節點電源36為蓄電池或光伏太陽能電池板。匯聚節點無線通訊器31為支持ZigBee, WIFI傳輸方式的無線通訊器。聯網裝置為無線網卡，與天線相連。如圖4所示，為本實用新型的基站節點的結構圖。基站節點2包括用於實現所述一氧化碳數據在感知節點I和該基站節點2間通訊及在匯聚節點3和該基站節點2間通訊的基站節點無線通訊器21、用於存儲感知節點I發來的一氧化碳數據的基站節點存儲器23、用於處理所述感知節點I發來的一氧化碳數據的基站節點處理器24、用於為該基站節點2供電的基站節點電源25、用於將所述基站節點處理器24處理後的一氧化碳數據傳輸至所述終端設備4的基站節點USB接口 26、用於接收所述無線傳感器網絡的無線通訊信號並將所述無線通訊信號傳輸至所述基站節點無線通訊器21的基站節點天線22。所述基站節點無線通訊器21、基站節點存儲器23基站節點電源25和基站節點USB接口 26連接於所述基站節點處理器24相連。圖5為本實用新型的一氧化碳監測系統的部署示意圖。終端設備4包括自由終端和終端伺服器，終端伺服器與自由終端連接，自由終端為手機、PC或PDA。本例中的自由終端運行相關數據處理軟體，就可以以圖形化界面的方式直接了解每一個節點所在區域的一氧化碳濃度的變化情況，並以曲線方式直觀的，實時的顯示出來。監測網絡部署時，用戶根據所處環境的需要視情況靈活放置感知節點1，放置完成後，感知節點I將組成無線自組織網絡，分布式的採集周邊環境中的一氧化碳信息通過基站節點2的中繼傳輸最終傳輸至匯聚節點3 ;匯聚節點3通過無線網絡或網線連接到終端伺服器；終端伺服器通過無線或有線的網絡為自由終端提供一氧化碳實時監測。也可以通過大量部署自組成網，直接傳輸到基站節點2，基站節點2通過基站節點USB接口 26連接到終端設備4。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，其特徵在於，包括: 用於對一氧化碳數據進行採集，將採集到的所述一氧化碳數據經處理後通過無線傳感器網絡發送出去的感知節點； 用於接收並處理所述感知節點發來的所述一氧化碳數據，將處理後的該一氧化碳數據通過所述無線傳感器網絡發送出去的基站節點； 用於接收並處理所述基站節點發來的所述一氧化碳數據，將處理後的該一氧化碳數據傳輸出去的匯聚節點； 用於顯示所述所述匯聚節點傳輸來的一氧化碳數據的終端設備； 所述一氧化碳數據包括環境監測區域的一氧化碳的濃度；所述感知節點、基站節點、匯聚節點通過無線傳感器網絡相連。
2.根據權利要求1所述的一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，其特徵在於，所述感知節點包括用於採集所述一氧化碳數據的感知設備、用於存儲一氧化碳數據和該所述感知節點的信息的感知節點存儲器、用於處理所述感知節點存儲器存儲的一氧化碳數據的感知節點處理器、用於將所述感知節點處理器處理後的一氧化碳數據發送至基站節點和其他所述感知節點的感知節點無線通訊器，所述感知設備、感知節點存儲器、感知節點無線通訊器連接於所述感知節點處理器。
3.根據權利要求2所述 的一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，其特徵在於，所述感知設備包括用於採集一氧化碳數據的一氧化碳傳感器和用於傳輸該所述一氧化碳傳感器採集到的一氧化碳數據的傳感器擴展接口，所述一氧化碳傳感器通過傳感器擴展接口與所述感知節點處理器相連。
4.根據權利要求2所述的一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，其特徵在於，所述感知節點還包括用於為所述感知節點供電的感知節點電源、用於接收所述無線傳感器網絡的無線通訊信號並將所述無線通訊信號傳輸至所述感知節點無線通訊器的感知節點天線、用於將程序燒錄至所述感知節點存儲器的程序燒錄器，所述感知節點天線與感知節點無線通訊器連接，所述程序燒錄器連接所述感知節點存儲器，所述感知節點電源連接所述感知節點處理器。
5.根據權利要求1所述的一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，其特徵在於，所述匯聚節點包括用於接收所述基站節點發來的一氧化碳數據的匯聚節點無線通訊器、用於存儲所述匯聚節點無線通訊器接收的一氧化碳數據的匯聚節點存儲器、用於處理所述匯聚節點存儲器存儲的一氧化碳數據的匯聚節點處理器、用於將所述匯聚節點處理器的一氧化碳數據傳輸至終端設備的聯網裝置、用於為該匯聚節點供電的匯聚節點電源，所述匯聚節點處理器連接所述匯聚節點存儲器、匯聚節點無線通訊器、聯網裝置、匯聚節點電源。
6.根據權利要求5所述的一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，其特徵在於，所述匯聚節點電源為蓄電池或光伏太陽能電池板。
7.根據權利要求5所述的一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，其特徵在於，所述匯聚節點無線通訊器為支持ZigBee、WIFI傳輸方式的無線通訊器。
8.根據權利要求1所述的一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，其特徵在於，所述基站節點包括用於實現所述一氧化碳數據在感知節點和該基站節點間通訊及在匯聚節點和該基站節點間通訊的基站節點無線通訊器、用於存儲感知節點發來的一氧化碳數據的基站節點存儲器、用於處理所述感知節點發來的一氧化碳數據的基站節點處理器、用於為該基站節點供電的基站節點電源、用於將所述基站節點處理器處理後的一氧化碳數據傳輸至所述終端設備的基站節點USB接口，所述基站節點無線通訊器、基站節點存儲器、基站節點電源和基站節點USB接口連接於所述基站節點處理器相連。
9.根據權利要求1所述的一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統，其特徵在於，所述終端設備包括自由終端和終端伺服器，所述終端伺服器與自由終端連接，所述自由終端為手機、PC或PDA。 ·
專利摘要本實用新型公開了一種基於無線傳感器網絡的一氧化碳監測系統。本實用新型的系統，包括用於採集一氧化碳數據的感知節點；用於接收並處理所述感知節點發來的所述一氧化碳數據的基站節點；用於接收並處理所述基站節點發來的所述一氧化碳數據的匯聚節點；用於顯示所述一氧化碳數據的終端設備；所述感知節點、基站節點、匯聚節點、終端設備通過無線傳感器網絡相連。該系統由於採用無線傳感網絡，因而可將分布式地部署於各監測點的傳感器採集的數據通過無線通訊進行自組織形成一氧化碳監測網絡，從而實現大區域的一氧化碳監測。
文檔編號G01N33/00GK203057207SQ201320055810
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者毛續飛, 劉雲浩, 苗升展 申請人:無錫清華信息科學與技術國家實驗室物聯網技術中心