山洪监测无线传感器节点装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种山洪监测无线传感器节点装置，其包括：数据采集模块、与该数据采集模块的数字信号输出端相连的数据处理及控制模块、与该数据处理及控制模块的数据和控制信号输入输出端相连的通信模块。传感器节点在绝大多数时间保持“沉默”，但一旦监测到数据则立即进人活动状态。所有节点共同合作完成一个共同的任务。传感器节点硬件通信架构的设计必须充分考虑电池方面的限制。一般情况下，节点支持以下功能：动态配置，以支持多种网络功能；节点可以动态配置成网关，普通节点等；远程可编程，以便增加新的功能，比如，支持新的信号处理算法，定位功能，以便确定自己的绝对或者相对位置，比如，利用全球定位系统。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线传感器节点的
，具体是ー种山洪监测无线传感器节点装置。
技术介绍
我国是一个受山洪灾害比较严重的 国家，因此极其需要良好的山洪自动测报系统，这将对于灾害的预报及防范起到非常重要的作用。无线传感器网络是由大量传感器节点组成的。传感器节点通常用于部署，它的成本低廉、重量轻，同时支持ー些基本功能，比如事件检测、分类、追踪以及汇报。山洪监测无线传感器节点装置作为无线传感器网络的重要组成部分，具有以下特点a)微型化。应用中的传感器节点要高度集成化，保证对目标系统的特性不会造成影响。b)低功耗。无线传感器网络中的节点有严格的电源要求，因为网络往往部署在无人值守的地方，节点使用电池供电，不能频繁更换电池，因此，如何节省电能是应用的首要问题。c)计算能力和存储容量有限。传感器节点都有嵌入式微处理器和存储器，嵌入式微处理器的处理和存储器的存储容量有限，因此传感器的计算能力十分有限。d)通信能力有限。传感器网络的通信带宽窄，覆盖范围小，还经常受到自然环境的影响，导致传感器节点通信失败。因此，网络的自恢复性、抗毁性也是应解决的重点问题。e)传感器数量多，分布范围广。网络中节点密集，数量巨大，此外，传感器网络可以分布在很广的地域。因此，维护十分困难，传感器网络的软、硬件必须具有高強壮性和容错性。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供ー种结构简单、可靠性较高且成本较低的山洪监测无线传感器节点装置。为解决上述技术问题，本技术提供的山洪监测无线传感器节点装置，其特点是包括数据采集模块、与该数据采集模块的数字信号输出端相连的数据处理及控制模块、与该数据处理及控制模块的数据和控制信号输入输出端相连的通信模块。所述数据采集模块包括一个或多个传感器、分别与各传感器的信号输出端相连的模数转换器；模数转换器的数字信号输出端即为所述数据采集模块的数字信号输出端。所述数据处理及控制模块为单片机，也可采用ARM等嵌人式处理器。所述通信模块为GSM、CDMA或3G等无线通信模块。电源模块与所述数据采集模块、数据处理及控制模块和通信模块相连。本技术具有的技术效果(I)本技术的山洪监测无线传感器节点装置包含一个或多个传感器，嵌人式处理器、低功率无线通信模块和供电电池。传感器节点在绝大多数时间保持“沉默”，但一旦监测到数据则立即进人活动状态。所有节点共同合作完成ー个共同的任务。传感器节点硬件通信架构的设计必须充分考虑电池方面的限制。一般情况下，节点支持以下功能动态配置，以支持多种网络功能；节点可以动态配置成网关，普通节点等；远程可编程，以便增加新的功能，比如，支持新的信号处理算法，定位功能，以便确定自己的绝对或者相对位置，比如，利用全球定位系统；支持低功耗的网络传输；支持长距离通信的能力，以便数据传输，比如网关之间的通信。在部署前，只需要少量的预配置。(2)传感器节点完成对周围环境中对象的感知并进行适当的处理后，将测量值无线传送给监控中心。因此，传感器节点的基本功能是准确地采集环境參数的值，并进行初步的处理，遇险情时进行声光报警；接收监控中心的数据请求命令，将采集的数据发往监控中心等。(3)数据处理及控制模块用来进行节点设备控制、任务调度、能量计算、功能协调等；无线通信模块用来进行节点之间的数据发送、频率选择等，传感器用来进行外部传感器信号的接收、转换，能量供应模块为传感器节点提供必要的能量。附图说明为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本技术作进ー步详细的说明，其中图I是本技术的山洪监测无线传感器节点装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术进行详细说明如图1，本实施例的山洪监测无线传感器节点装置，其包括数据采集模块、与该数据采集模块的数字信号输出端相连的数据处理及控制模块、与该数据处理及控制模块的数据和控制信号输入输出端相连的通信模块。所述数据采集模块包括一个或多个传感器、分别与各传感器的信号输出端相连的模数信号转换电路；模数信号转换电路的数字信号输出端即为所述数据采集模块的数字信号输出端。所述数据处理及控制模块为单片机，也可采用ARM等嵌人式处理器。所述通信模块为GSM、CDMA或3G等无线通信模块。电源模块与所述数据采集模块、数据处理及控制模块和通信模块相连。传感器节点在绝大多数时间保持“沉默”，但一旦监测到数据则立即进人活动状态。所有节点共同合作完成ー个共同的任务。传感器节点硬件通信架构的设计必须充分考虑电池方面的限制。一般情况下，节点支持以下功能动态配置，以支持多种网络功能；节点可以动态配置成网关，普通节点等；远程可编程，以便增加新的功能，比如，支持新的信号处理算法，定位功能，以便确定自己的绝对或者相对位置，比如，利用全球定位系统；支持低功耗的网络传输；支持长距离通信的能力，以便数据传输，比如网关之间的通信。在部署前，只需要少量的预配置。山洪监测无线传感器节点装置执行以下操作①通过传感器获取数据。②通过模数转换器(AD / DC)转化成数字形式，传递给处理器模块。③处理器模块一般是与存储部件紧密结合，根据从数据采集模块和无线通信模块传送过来的数据完成数据融合、节点定位等各种计算功能。在加解密操作中，CPU的计算能力和节点的存储能力(程序代码存储、动态数据存储、公共參数存储等)是必须要考虑的參数，CPU计算与存储器I / O的优化设计会很大程度提高计算效率。④无线通信模块负责该节点与其他节点或者网络代理等设备之间的无线通信，SP无线信号的收发功能，一般被认为是整个结构中耗能最大的部分，从物理层到应用层各层面的设计都要将低能耗作为最主要的设计目标之一。⑤能量供应模块在山洪监测无线传感器节点装置中至关重要，为传感器节点各部件提供能量。需要长时间数据采集的传感器有的会需要太阳能、人体电能等周边能量收集、无线充电以及移动机器人充电等方式来维持节点的正常运转。节点各部件之间的协同也需要精心设置，如当节点部件工作电压由2. 7V降到2. V时，在同样电能的情况下，节点生命周期可能会延长5倍，所以当前根据传感器节点在不同时段的不同工作模式采用动态功率管理、动态电压调度等进行能量管理和控制。电池的容量决定了传感器节点的寿命。即使使用了环境能量汲取技术，还没有足够的研究表明这种能量供给已经能够满足节点的工作需要。因此一般情况下，我们假设传感器节点的电池容量是有限的，我们必须采用各种手段来降低电池能量的消耗。为了节省能耗，微处理器一般有两种运行模式运行模式和休眠模式。在休眠模式中，节点能量的消耗要远远小于运行模式。被测物理信号不同，传感器类型也不同。在不同的应用中，传感器可以采集不同类型的信号，包括振动信号、声音信号、电磁信号、红外信号、雷达信号等。采集的信号一般都是模拟信号，通过ー个转换部件将模拟信号转化为数字信号，然后输人到处理单元。数据采集是实时的，但数据传输却不一定是实时的。传感器节点需要一个嵌人式操作系统来管理各种资源和支持各种应用。操作系统可以选择现有的各种商用嵌人式操作系统，如在WINSNG中就采用微软的WindowsCE操作系统，也可以自己开发特定的操作系统，如UCBerkeley为此专门开发了 TinyOS操作系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种山洪监测无线传感器节点装置，其特征在于包括数据采集模块、与该数据采集模块的数字信号输出端相连的数据处理及控制模块、与该数据处理及控制模块的数据和控制信号输入输出端相连的通信模块。2.根据权利要求I所述的山洪监测无线传感器节点装置，其特征在于所述数据采集模块包括一个或多个传感器、分别与各传感器的信号输出端相连的模数转换器；模数转换器的数字信号输出端即...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕莉，赵嘉，樊棠怀，
申请(专利权)人：樊棠怀，吕莉，
类型：实用新型
国别省市：