專(zhuān)利名稱(chēng)：濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)的微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)用新型涉及一種濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)的微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)，屬于采用無(wú)線 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)濕地及沿海灘涂水環(huán)境、土壤環(huán)境、空氣環(huán)境等信息的監(jiān)測(cè)技術(shù)中的無(wú) 線網(wǎng)關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
沿海灘涂是濕地的一種，是河流或海流夾帶的大量泥沙隨陸地徑流入海，使海岸 線不斷向中海延伸，形成沿海灘涂濕地。濕地是地球上生物多樣性豐富和生產(chǎn)力較高的生 態(tài)系統(tǒng)，它在抵御洪水、調(diào)節(jié)徑流、控制污染、調(diào)節(jié)氣候、美化環(huán)境等方面起到重要作用，它 既是陸地上的天然蓄水庫(kù)，又是眾多野生動(dòng)植物資源，特別是珍稀水禽的繁殖和越冬地，它 可以給人類(lèi)提供水和食物。但近年來(lái)由于缺乏整體規(guī)劃和統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，盲目追求經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，忽 視灘涂生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，已經(jīng)使得目前濕地面積不斷縮減，灘涂海岸侵蝕，土壤明顯沙化、 堿化，功能逐步退化，濕地區(qū)域內(nèi)動(dòng)、植物資源逐漸減少。因此保護(hù)濕地，建設(shè)灘涂濕地環(huán)境 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的任務(wù)刻不容緩。灘涂濕地環(huán)境主要包括水環(huán)境、土壤環(huán)境和空氣環(huán)境 等，水環(huán)境傳感器節(jié)點(diǎn)主要采集水溫、PH值、濁度、電導(dǎo)率、溶解氧含量等多種水環(huán)境參數(shù)， 土壤環(huán)境傳感器節(jié)點(diǎn)主要采集包括土壤溫度、濕度、鹽分等土壤環(huán)境參數(shù)。灘涂濕地環(huán)境與其他環(huán)境相比有其特殊性，其水環(huán)境通常是整個(gè)水環(huán)境被分割為 大量在地理上分布較廣、形狀不規(guī)則、面積大小不一、相對(duì)獨(dú)立的局部小水域，水域的面積 和深度易受季節(jié)、氣候、人為干擾等因素的影響，差異性較大。其土壤環(huán)境和一般灌區(qū)環(huán)境 區(qū)別也很大。當(dāng)前濕地的生態(tài)環(huán)境環(huán)境監(jiān)測(cè)可采用兩種方式一是靠人員到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地監(jiān)測(cè)，利 用水質(zhì)、土壤等便攜式監(jiān)測(cè)儀人工采樣，而后實(shí)驗(yàn)室分析的方式，該方式僅限于對(duì)濕地進(jìn)行 定點(diǎn)采樣，采樣頻率從每月數(shù)次到每日數(shù)次，這是最原始的監(jiān)測(cè)方法，存在耗時(shí)、勞動(dòng)強(qiáng)度 大，采集數(shù)據(jù)速度慢，并且人為測(cè)量容易產(chǎn)生測(cè)量誤差，也不能很好地反映環(huán)境信息的連續(xù) 動(dòng)態(tài)變化，所以不能及早發(fā)現(xiàn)污染源并預(yù)警，而且無(wú)法在一些危險(xiǎn)或者人們較難接近的區(qū) 域進(jìn)行測(cè)量；第二種是采用由一個(gè)中央控制室和若干個(gè)監(jiān)測(cè)子站組成的水質(zhì)、土壤等環(huán)境 信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)，這種方法雖解決了以上所述的缺陷，但 由于需要現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)電纜和建立監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，存在對(duì)濕地原有的生態(tài)環(huán)境影響大、系統(tǒng)投資成 本高、監(jiān)測(cè)水域范圍有限等缺點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量廉價(jià)的小型或微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成， 通過(guò)無(wú)線通信方式形成一個(gè)多跳的自組織智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是各節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)作地 獲取和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并將采集到的各種信息發(fā)送給觀測(cè)者。

實(shí)用新型內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷設(shè)計(jì)出一種濕地及沿海灘 涂環(huán)境監(jiān)測(cè)微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)，提高環(huán)境自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)精度和效率。
3[0007]技術(shù)方案本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)的微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)，其特征在于包括控制 處理單元、電源供應(yīng)單元、無(wú)線通信單元、存儲(chǔ)單元、以太網(wǎng)單元、觸摸液顯單元、擴(kuò)展接口 單元，其中控制處理單元分別與無(wú)線通信單元、存儲(chǔ)單元、以太網(wǎng)單元、觸摸液顯單元、擴(kuò)展 接口單元雙向相連，電源供應(yīng)單元分別向控制處理單元、無(wú)線通信單元、存儲(chǔ)單元、以太網(wǎng) 單元、觸摸液顯單元、擴(kuò)展接口單元供電。有益效果本實(shí)用新型將基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)線網(wǎng) 關(guān)模塊設(shè)計(jì)成微小型化，并分為了七個(gè)單元，分別是控制處理單元、電源供應(yīng)單元、無(wú)線通 信單元、存儲(chǔ)單元、以太網(wǎng)單元、觸摸液顯單元、擴(kuò)展接口單元，不但使得監(jiān)測(cè)網(wǎng)關(guān)模塊的體 積小巧而且增加了系統(tǒng)的可靠性。本實(shí)用新型可用于對(duì)灘涂濕地大面積的多點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)記錄，將傳 感器采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，以便于進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析，避免了人工查表、操作 的繁雜和失誤的產(chǎn)生。本實(shí)用新型采用低攻耗設(shè)計(jì)，并采用太陽(yáng)能電池供電，可使得使用壽命長(zhǎng)，降低網(wǎng) 絡(luò)維護(hù)成本。本實(shí)用新型通過(guò)RS232接口或者網(wǎng)絡(luò)接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，不斷地將采集到的 信息傳送給計(jì)算機(jī)，是區(qū)域傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)與Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)匯流節(jié)點(diǎn)， 它的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力相對(duì)較強(qiáng)。

圖1是本實(shí)用新型基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本實(shí)用新型無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊中控制處理單元電原理圖。圖4是本實(shí)用新型無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊中電源供應(yīng)單元電原理圖。圖5是本實(shí)用新型無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊中無(wú)線通信單元電原理圖。圖6是本實(shí)用新型無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊中存儲(chǔ)單元電原理圖。圖7是本實(shí)用新型無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊中以太網(wǎng)單元電原理圖。圖8是本實(shí)用新型無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊中觸摸顯示單元電原理圖。圖9是本實(shí)用新型無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊中擴(kuò)展接口單元電原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型針對(duì)灘涂濕地環(huán)境所具有的殊性和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，采用基于 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效地?cái)U(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍、提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)時(shí) 性、降低人力成本。傳感器網(wǎng)絡(luò)也可與與其他自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合，可以構(gòu)成相對(duì)自由、靈 活的立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大監(jiān)測(cè)的覆蓋面，豐富監(jiān)測(cè)內(nèi)容，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 性。尤其是事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)和臨時(shí)監(jiān)測(cè)，可以隨時(shí)布設(shè)(部署)傳感器節(jié)點(diǎn)，獲取現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)，提高了靈活性。也可在灘涂濕地環(huán)境下大范圍部署傳感器節(jié)點(diǎn)，這種密集的監(jiān)測(cè)與定點(diǎn) 監(jiān)測(cè)方式相比，傳感器網(wǎng)絡(luò)將有效減少建設(shè)和投資規(guī)模，利用大量傳感器節(jié)點(diǎn)在局部構(gòu)成 的網(wǎng)絡(luò)得到的數(shù)據(jù)融合結(jié)果，將比少量固定安裝的傳感器得到的結(jié)果準(zhǔn)確度更高。[0023]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)。首先設(shè)計(jì)一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，參見(jiàn)附圖1，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可大體描述為部署 在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的智能傳感器采集到信號(hào)之后，通過(guò)多跳的數(shù)據(jù)傳輸方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到無(wú)線 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)模塊，無(wú)線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)模塊負(fù)責(zé)將來(lái)自監(jiān)測(cè)區(qū)域的數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸公共網(wǎng)絡(luò)傳遞給遠(yuǎn) 程數(shù)據(jù)中心，遠(yuǎn)程用/客戶(hù)通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心可得到需要采集的信息。遠(yuǎn)程用戶(hù)也可通過(guò) Internet/Intranet發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)任務(wù)等其他命令，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)模塊收到命令信息后 通過(guò)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)等信息。在設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)潴w系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，再設(shè)計(jì)微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)模塊。 本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)上是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)中描述的無(wú)線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn) 模塊的設(shè)計(jì)，網(wǎng)關(guān)模塊連接區(qū)域傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)與Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié) 議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，測(cè)量人員通過(guò)對(duì)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)，由它發(fā)布給下級(jí) 傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集監(jiān)測(cè)信息，并通過(guò)多跳的方式將傳感器采集到測(cè)量所需 要的感知信息轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)模塊，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理并輸出所需要的結(jié) 果，完成對(duì)規(guī)劃區(qū)域環(huán)境信息超遠(yuǎn)距離的監(jiān)測(cè)。針對(duì)灘涂濕地環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用環(huán)境及特點(diǎn)， 系統(tǒng)可以建立兩種數(shù)據(jù)收集模式主動(dòng)上報(bào)模式和查詢(xún)模式。濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)微 小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)模塊可以在無(wú)人值守的狀態(tài)下連續(xù)工作，并具備較高的可靠性和可路由的 通信機(jī)制，并具有低成本、體積小、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如圖2所示，其結(jié)構(gòu)主要包括控制處理單元1、電源供應(yīng)單元2、無(wú)線通信單元3、存 儲(chǔ)單元4、以太網(wǎng)單元5、觸摸液顯單元6、擴(kuò)展接口單元7等?？刂铺幚韱卧?中嵌入式微處理器芯片U1采用的是德州儀器公司生產(chǎn)的低功 耗芯片MSP430F149，由于本設(shè)計(jì)中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)模塊需要處理大量由傳感節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)，為 節(jié)約系統(tǒng)的硬件資源并增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，在存儲(chǔ)單元4中采用ATMEL公司生產(chǎn) 的SPI總線接口容量為32MB的FLASH存儲(chǔ)器AT45DB021芯片擴(kuò)展微處理器MSP430F149 本身帶有60KB的FLASH存儲(chǔ)空間；無(wú)線通信單元3主要負(fù)責(zé)與監(jiān)測(cè)區(qū)域中傳感器節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)，采用Chipcon公司推出的首款符合 2. 4GHzIEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器CC2420，CC2420只需極少外部元器件，便能性能穩(wěn) 定地工作且功耗極低；為了方便用戶(hù)編程和使用，本設(shè)計(jì)在擴(kuò)展接口單元7增加了 JTAG端 口和RS232串行接口，JTAG端口 J2和微處理器芯片U1的JTAG編程端口相連，用于對(duì)操作 系統(tǒng)的移植和節(jié)點(diǎn)的編程；觸摸液顯單元6為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，采用0CMJ(奧可拉中文集成模塊) D系列液晶顯示器0CMJ15X20D，0CMJ15X20D可直接使用3V供電而不需外接負(fù)電壓，硬件上 也不需做太多改動(dòng)便可由MSP430F149驅(qū)動(dòng)；為能在野外長(zhǎng)時(shí)間使用，本設(shè)計(jì)在電源供應(yīng)單 元2中采用太陽(yáng)能電池為整個(gè)設(shè)計(jì)裝置供電，主要由太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能充放電控制電 路、蓄電池等組成。其中太陽(yáng)能電池板是該單元的核心部分，它將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，從而 驅(qū)動(dòng)本裝置工作或者將電能儲(chǔ)存到蓄電池中。蓄電池的作用是將有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板 所發(fā)出的多余電能存儲(chǔ)起來(lái)，到需要的時(shí)候釋放出來(lái)，太陽(yáng)能充放電控制電路的作用是監(jiān) 測(cè)電源單元的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電、過(guò)放電保護(hù)的作用。在本實(shí)用新型中，控制處理單元分別與存儲(chǔ)單元、無(wú)線通信單元、以太網(wǎng)單元、觸 摸液顯單元、擴(kuò)展接口單元等相連，無(wú)線通信單元負(fù)責(zé)與無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)通信，接收收集信號(hào)和轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)采集命令，以太網(wǎng)單元實(shí)現(xiàn)傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和Internet/Intranet兩個(gè) 不同網(wǎng)絡(luò)間協(xié)議棧的轉(zhuǎn)換，電源供應(yīng)單元分別與以上各單元相連，為它們提供能量。如圖3至9所示，控制處理單元1主要由微處理器芯片U1和基本的外圍電路， 32. 768KHz的晶體兩引腳分別與微處理器芯片U1的引腳“8、9”相連，4MHz的晶體兩引腳分 別與微處理器芯片U1的引腳“52、53”相連，R42引腳一端連接3. 3V數(shù)字電壓，另一端與微 處理器芯片U1的引腳“58”相連；電源供應(yīng)單元2主要由太陽(yáng)能電路板，太陽(yáng)能太陽(yáng)能充放 電控制電路、蓄電池以及穩(wěn)壓芯片U2組成，其中太陽(yáng)能電池板是該單元的核心部分，它將 太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，從而驅(qū)動(dòng)本裝置工作或者將電能儲(chǔ)存到蓄電池中。蓄電池的作用是將 有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的多余電能存儲(chǔ)起來(lái)，到需要的時(shí)候釋放出來(lái)，太陽(yáng)能充 放電控制電路的作用是監(jiān)測(cè)電源單元的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電、過(guò)放電保護(hù)的 作用。電源供應(yīng)單元2采用穩(wěn)壓芯片U2(TC55RP33)，蓄電池輸出端接穩(wěn)壓芯片U3的引腳 “2”，穩(wěn)壓后經(jīng)引腳“3”輸出，通過(guò)磁珠L(zhǎng)1向各單元供電；無(wú)線通信單元3主要包括射頻芯 片U3、超短波通信天線A1、二級(jí)線性穩(wěn)壓電路，其中射頻芯片U3通過(guò)由元器件L3、L4、L5、 C36構(gòu)成的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與天線A1相連，，其中射頻芯片U3的引腳21、27、28、29、30、31、 32、33、34分別接控制處理單元1，射頻芯片U3的引腳38和39分別接晶振電路，射頻芯片U3 的引腳5和9連接接地，射頻芯片U3的引腳19、22、23和24連接接地，射頻芯片U3的引腳 6、7、8分別接阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入端，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端串接天線后接地，一級(jí)線性穩(wěn)壓電 路的輸入端接電源供應(yīng)單元(2)的輸出端，一級(jí)線性穩(wěn)壓電路的輸出端分別接二級(jí)線性穩(wěn) 壓電路的輸入端和射頻芯片U3的引腳25和43，二級(jí)線性穩(wěn)壓電路的輸出端分別接射頻芯 片 U3 的引腳 1、2、3、4、10、14、15、37、44 和 48。所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括第三至第五電感即L3至L5和第三十六電容C36，其中射頻 芯片U3的引腳6串接第三電感L3后分別接第四電感L4、第五電感L5的一端和射頻芯片 U3的引腳8，第四電感L4的另一端接射頻芯片U3的引腳7，第五電感L5的另一端接天線。存儲(chǔ)單元4主要包括FLASH存儲(chǔ)芯片U1(AT4OTB321)，U1的引腳“ 1、2、4、8”與微 處理器芯片U1的引腳“46、47、44、45”相連，U1的引腳“3、6”連接“3. 3V電源”端，U1的引 腳“7”連接“地”端；以太網(wǎng)單元5包括局域網(wǎng)處理芯片U5、網(wǎng)絡(luò)變壓器U8、水晶頭RJ45、 晶振Y2、六個(gè)電阻和二個(gè)電容，其中局域網(wǎng)處理芯片TO的引腳97、98分別與晶振Y2兩端 相連，局域網(wǎng)處理芯片 U5 的引腳 32、37、38、39、40、61、62、63、65、66、67、68、71、72、73、74 分 別與控制處理單元1相連，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳41、42、43、44連接接地，局域網(wǎng)處理 芯片 U5 的引腳 4、6、18、19、20、21、24、25、26、27、33、47、48、50、51、52、53、54、58、59、60、75 連接接地，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳57、86、89、94、96連接接地，TO的引腳85、90、95連接 接電源供應(yīng)單元2，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳7、12、14、16、28、29、36、45、46、49連接接電 源供應(yīng)單元2，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳99、100分別串接第二十二、二十三電阻后分別接 電源供應(yīng)單元2，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳串接第十九電阻后接地，U5的引腳1、8、10、55、 70連接基地，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳23接地，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳9、56、69連接 接電源供應(yīng)單元2，電源供應(yīng)單元2分別接局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳76和第十八電阻的 一端，第十八電阻的另一端接局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳77，局域網(wǎng)處理芯片TO的引腳87、 88分別串接第二十、二十一電阻后分別接第四十一電容的兩端，第四十一電容的兩端分別 接網(wǎng)絡(luò)變壓器U8的引腳8、6，局域網(wǎng)處理芯片TO的引腳91、92分別與網(wǎng)絡(luò)變壓器U8的引
6腳3、1，網(wǎng)絡(luò)變壓器U8的引腳7、2分別串接第四十二、四十三電容后連接接地，網(wǎng)絡(luò)變壓器 U8的引腳9、10、14、16分別與水晶頭RJ45接口 J3的引腳1、2、3、6連接。觸摸液顯單元6 中U6的引腳“ 2 ”接“ 3. 3V電源”端，引腳“4-20 ”分別與微處理器芯片U1的引腳“40、41、 42、43、48、49、50、51、59、60、61、2、3、4、5、6”相連，電位器R17電阻體兩端分別連接“地”端 和U6的引腳“20”，R17的第三端調(diào)節(jié)端與U6的引腳“3”連接；擴(kuò)展接口單元7由JTAG端 口和RS232串行口兩部分組成，JTAG端口 J2和微處理器芯片U1的JTAG編程端口相連，用 于對(duì)操作系統(tǒng)的移植和節(jié)點(diǎn)的編程，J2的引腳“1、3、5、9”分別與微處理器芯片U1的引腳 “57、54、56、55”相連，J2的引腳“2、10”與“地”端相連，J2的引腳“4”與“電源”端相連； 擴(kuò)展接口單元7中RS232串行口部分由美信公司的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路芯片 U7 (MAX3221EEAE)和九針RS1接口組成，C44兩端分別與U7的引腳“2、4”相連，C45兩端分 別與U7的引腳“5、6”相連，U7的引腳“8、13”分別與RS1的“3、2”接口相連，U7的引腳“9、 11”分別與微處理器芯片U1的引腳“33、32”相連。 工作時(shí)，電源供應(yīng)單元分別向控制處理單元、無(wú)線通信單元、存儲(chǔ)單元、以太網(wǎng)單 元、觸摸液顯單元、擴(kuò)展接口單元供電；控制處理單元將來(lái)自網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)人員發(fā)布的感知命令 轉(zhuǎn)送到傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集監(jiān)測(cè)信息，并通過(guò)多跳的方式將傳感器采集 到測(cè)量所需要的感知信息轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)模塊，網(wǎng)關(guān)模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮或者融合處理， 以及對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的分析得出有用的信息。濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)微小型化無(wú)線 網(wǎng)關(guān)模塊可以在無(wú)人值守的狀態(tài)下連續(xù)工作，并具備較高的可靠性和可路由的通信機(jī)制， 并具有低成本、體積小、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求一種濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)的微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)，其特征在于包括控制處理單元(1)、電源供應(yīng)單元(2)、無(wú)線通信單元(3)、存儲(chǔ)單元(4)、以太網(wǎng)單元(5)、觸摸液顯單元(6)、擴(kuò)展接口單元(7)，其中控制處理單元(1)分別與無(wú)線通信單元(3)、存儲(chǔ)單元(4)、以太網(wǎng)單元(5)、觸摸液顯單元(6)、擴(kuò)展接口單元(7)雙向相連，電源供應(yīng)單元(2)分別向控制處理單元(1)、無(wú)線通信單元(3)、存儲(chǔ)單元(4)、以太網(wǎng)單元(5)、觸摸液顯單元(6)、擴(kuò)展接口單元(7)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)的微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)，其特征在于 所述無(wú)線通信單元(3)包括射頻芯片U3、晶振電路、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、天線和二級(jí)線性穩(wěn)壓電 路，其中射頻芯片U3的引腳21、27、28、29、30、31、32、33、34分別接控制處理單元(1)，射頻 芯片U3的引腳38和39分別接晶振電路，射頻芯片U3的引腳5和9連接接地，射頻芯片U3 的引腳19、22、23和24連接接地，射頻芯片U3的引腳6、7、8分別接阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入端， 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端串接天線后接地，一級(jí)線性穩(wěn)壓電路的輸入端接電源供應(yīng)單元(2)的 輸出端，一級(jí)線性穩(wěn)壓電路的輸出端分別接二級(jí)線性穩(wěn)壓電路的輸入端和射頻芯片U3的 引腳25和43，二級(jí)線性穩(wěn)壓電路的輸出端分別接射頻芯片U3的引腳1、2、3、4、10、14、15、 37,44 和 48。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)的微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)，其特征在于 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括第三至第五電感即L3至L5和第三十六電容C36，其中射頻芯片U3 的引腳6串接第三電感L3后分別接第四電感L4、第五電感L5的一端和射頻芯片U3的引腳 8，第四電感L4的另一端接射頻芯片U3的引腳7，第五電感L5的另一端接天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)的微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)，其特征 在于所述以太網(wǎng)單元(5)包括局域網(wǎng)處理芯片TO、網(wǎng)絡(luò)變壓器U8、水晶頭RJ45、晶振Y2、六 個(gè)電阻和二個(gè)電容，其中局域網(wǎng)處理芯片TO的引腳97、98分別與晶振Y2兩端相連，局域網(wǎng) 處理芯片 U5 的引腳 32、37、38、39、40、61、62、63、65、66、67、68、71、72、73、74 分別與控制處 理單元(1)相連，局域網(wǎng)處理芯片TO的引腳41、42、43、44連接接地，局域網(wǎng)處理芯片TO的 引腳 4、6、18、19、20、21、24、25、26、27、33、47、48、50、51、52、53、54、58、59、60、75 連接接地， 局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳57、86、89、94、96連接接地，U5的引腳85、90、95連接接電源供 應(yīng)單元(2)，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳7、12、14、16、28、29、36、45、46、49連接接電源供應(yīng) 單元(2)，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳99、100分別串接第二十二、二十三電阻后分別接電源 供應(yīng)單元(2)，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳串接第十九電阻后接地，U5的引腳1、8、10、55、70 連接基地，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳23接地，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳9、56、69連接接 電源供應(yīng)單元(2)，電源供應(yīng)單元(2)分別接局域網(wǎng)處理芯片TO的引腳76和第十八電阻的 一端，第十八電阻的另一端接局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳77，局域網(wǎng)處理芯片TO的引腳87、 88分別串接第二十、二十一電阻后分別接第四十一電容的兩端，第四十一電容的兩端分別 接網(wǎng)絡(luò)變壓器U8的引腳8、6，局域網(wǎng)處理芯片U5的引腳91、92分別與網(wǎng)絡(luò)變壓器U8的引 腳3、1，網(wǎng)絡(luò)變壓器U8的引腳7、2分別串接第四十二、四十三電容后連接接地，網(wǎng)絡(luò)變壓器 U8的引腳9、10、14、16分別與水晶頭RJ45接口 J3的引腳1、2、3、6連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公布了一種濕地及沿海灘涂環(huán)境監(jiān)測(cè)的微小型化無(wú)線網(wǎng)關(guān)，包括控制處理單元(1)、電源供應(yīng)單元(2)、無(wú)線通信單元(3)、存儲(chǔ)單元(4)、以太網(wǎng)單元(5)、觸摸液顯單元(6)、擴(kuò)展接口單元(7)，其中控制處理單元(1)分別與無(wú)線通信單元(3)、存儲(chǔ)單元(4)、以太網(wǎng)單元(5)、觸摸液顯單元(6)、擴(kuò)展接口單元(7)雙向相連，電源供應(yīng)單元(2)分別向控制處理單元(1)、無(wú)線通信單元(3)、存儲(chǔ)單元(4)、以太網(wǎng)單元(5)、觸摸液顯單元(6)、擴(kuò)展接口單元(7)供電。本實(shí)用新型成微小型化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不但使得監(jiān)測(cè)網(wǎng)關(guān)模塊的體積小巧而且增加了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)G01W1/00GK201585143SQ20102002276
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者李臣明, 鐘云龍, 黃煒 申請(qǐng)人:河海大學(xué)