便攜式水環(huán)境無線監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水環(huán)境無線傳感監(jiān)測網(wǎng)的便攜式無線監(jiān)測裝置。屬無線通信和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳感器技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、無線通信技術(shù)、嵌入式處理技術(shù)以及信息分布式計算技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，無線傳感網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于軍事、智能家居、環(huán)境監(jiān)測等方面。無線傳感技術(shù)與水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)結(jié)合，誕生了水環(huán)境無線傳感監(jiān)測網(wǎng)。這為水環(huán)境監(jiān)測提供了全新的手段和模式。無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點(基站)和監(jiān)測終端組成。大量的傳感器節(jié)點隨機的部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點收集到的數(shù)據(jù)通過單跳或多跳的方式到達匯聚節(jié)點，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或者衛(wèi)星到達監(jiān)測終端。監(jiān)測人員通過監(jiān)測終端對整個傳感器網(wǎng)絡(luò)進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務(wù)以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0003]水環(huán)境無線傳感監(jiān)測網(wǎng)以傳感器作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，部署到指定水域中，節(jié)點之間能夠協(xié)作地監(jiān)測、感知和采集各種水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)并對其進行處理，利用節(jié)點的自組織能力，實時監(jiān)測指定水域環(huán)境。水環(huán)境無線監(jiān)測終端是水環(huán)境無線傳感監(jiān)測網(wǎng)的一個不可分割的部分。監(jiān)測終端對感知信息進行觀察、分析、挖掘和制定決策，或?qū)Ω兄獙ο蟛扇∠鄳?yīng)的行動。監(jiān)測終端功能主要包括數(shù)據(jù)信息管理、數(shù)據(jù)分析處理、監(jiān)測系統(tǒng)管理、決策信息服務(wù)、用戶管理和系統(tǒng)維護。監(jiān)測終端是水環(huán)境無線傳感監(jiān)測網(wǎng)的上層管理系統(tǒng)，它通過運用無線傳感技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以準確、實時的與終端節(jié)點進行通信，是整個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)管理、控制、分析的指揮中心。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研宄為背景，針對目前監(jiān)測系統(tǒng)的管理終端不可移動性，給監(jiān)測人員帶來的不便，以及監(jiān)測終端初始配置問題，實用新型一種水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的便攜式監(jiān)測裝置。該監(jiān)測裝置可以解決監(jiān)測人員因出差在外，或者巡視監(jiān)測現(xiàn)場而不在監(jiān)測中心所帶來的不便，不僅可以具有數(shù)據(jù)采集及顯示功能，還可以隨時隨地的對系統(tǒng)進行配置、監(jiān)控、管理以及做出決策。無線監(jiān)測裝置便于攜帶、對水域?qū)崟r地監(jiān)測分析，為處理分析水環(huán)境突發(fā)事件提供一種便捷可靠的平臺，具有重要的現(xiàn)實意義。
[0005]本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種便攜式水環(huán)境無線監(jiān)測裝置，包括可視化模塊、處理器模塊、電源模塊和無線通信模塊。電源模塊為可視化模塊、處理器模塊和無線通信模塊供電。
[0007]具體來說，所述可視化模塊采用觸摸屏設(shè)計:一方面監(jiān)測人員通過觸摸屏輸入對監(jiān)測網(wǎng)的配置命名及監(jiān)控命令，并通過串口傳給處理器模塊。另一方面處理器模塊將收到的反饋信息及數(shù)據(jù)上傳給觸摸屏顯示。以實現(xiàn)對監(jiān)測網(wǎng)的初始化拓撲結(jié)構(gòu)和路由信息的配置，對監(jiān)測網(wǎng)實時的拓撲結(jié)構(gòu)和路由信息的監(jiān)控；實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)和節(jié)點工作狀態(tài)的查詢。
[0008]進一步地，所述處理器模塊采用飛思卡爾MKL25Z128VLH4芯片設(shè)計:處理器模塊一方面接收觸摸屏發(fā)送的配置和監(jiān)控信號，將該信號轉(zhuǎn)化為無線通信模塊可識別的信號格式發(fā)送至無線通信模塊，同時給觸摸屏反饋傳送狀態(tài)。另一方面處理器模塊接收無線通信模塊傳來的數(shù)據(jù)及反饋信息，并送至觸摸屏，同時將數(shù)據(jù)存儲。同時，監(jiān)測電源模塊兩端電壓，實時進行電源電壓信息處理。
[0009]進一步地，所述無線通信模塊由GPRS模塊及附加電路構(gòu)成。無線通信模塊與處理器模塊之間通過串口通信。無線通信模塊通過無線方式與無線傳感器(基站)通信。無線通信模塊實現(xiàn)了監(jiān)測終端對基站的控制命令的發(fā)送，同時接收基站上傳的數(shù)據(jù)。
[0010]進一步地，所述電源模塊包括+5V、+3.8V及+3.3V。+5V為可視化觸摸屏模塊供電、+3.8V為無線通信模塊供電、+3.3V為處理器模塊供電?？紤]到監(jiān)測終端的便攜式，電源采用鋰電池供電。根據(jù)鋰電池放電特性，采用TI電源管理芯片TPS65581對電池放電進行管理，使其滿足系統(tǒng)所需電能需求且使電池電量得到合理利用。
[0011]水環(huán)境無線監(jiān)測裝置功能由監(jiān)控部分、配置部分和電池電量監(jiān)控部分組成。監(jiān)控部分由監(jiān)測網(wǎng)節(jié)點工作狀態(tài)監(jiān)控模塊、動態(tài)拓撲監(jiān)控模塊、節(jié)點工作狀態(tài)顯示模塊以及動態(tài)拓撲顯示模塊組成；配置部分由監(jiān)測網(wǎng)節(jié)點工作狀態(tài)配置模塊、拓撲結(jié)構(gòu)配置模塊組成；電池電量監(jiān)控部分由A/D轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成。
[0012]本實用新型的優(yōu)點及效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的便攜式水環(huán)境無線監(jiān)測裝置具有以下兩個優(yōu)點。第一，網(wǎng)絡(luò)配置及數(shù)據(jù)實時分析處理:通過監(jiān)測裝置，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點狀態(tài)(如節(jié)點剩余能量、節(jié)點活動或睡眠)，分析網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的水質(zhì)數(shù)據(jù)，獲得水域水質(zhì)實時狀態(tài)，為水環(huán)境保護提供依據(jù)；同時也為水域突發(fā)性事件監(jiān)測提供預(yù)警；另夕卜，監(jiān)測網(wǎng)中的節(jié)點因為能力耗盡而失效，或因水流作用發(fā)生漂移，導(dǎo)致部分節(jié)點出現(xiàn)失效，可通過監(jiān)測裝置的配置功能實現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)重組，保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健性。第二，便攜式設(shè)計:考慮到監(jiān)測人員因初查在外、或者巡視監(jiān)測現(xiàn)場而不在監(jiān)測中心，如何應(yīng)對監(jiān)測網(wǎng)出現(xiàn)異常情況，如網(wǎng)絡(luò)部分節(jié)點失效或部分區(qū)域出現(xiàn)水質(zhì)異常，通過便攜式設(shè)計，使監(jiān)測人員可方便通過監(jiān)測裝置對監(jiān)測網(wǎng)進行實時配置、監(jiān)控、管理以及做出決策。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型便攜式水環(huán)境無線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是便攜式水環(huán)境無線監(jiān)測裝置工作流程圖；
[0015]圖3是便攜式水環(huán)境無線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計圖；
[0016]圖4是便攜式水環(huán)境無線監(jiān)測裝置功能結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖5是便攜式水環(huán)境無線監(jiān)測裝置主流程圖；
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0019]圖1是本實用新型基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的便攜式水環(huán)境無線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。該監(jiān)測裝置包括可視化模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊。
[0020](I)可視化模塊采用觸摸屏設(shè)計
[0021]觸摸屏采用北京迪文公司的DMT80480C070_02W開發(fā)屏，該屏工作電壓典型值為5.0V，工作電流450mA。通過SCI接口與主控板進行通信。D⑶S屏采用直接變量驅(qū)動顯示方式，所有的顯示和操作都是基于預(yù)先設(shè)置好的配置文件來工作，使用方便。一方面通過觸摸屏向監(jiān)測網(wǎng)發(fā)送配置命令及監(jiān)控命令，另一方面接收監(jiān)測網(wǎng)反饋信息及數(shù)據(jù)顯示。
[0022](2