一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，包括电源模块，中央处理模块以及与中央处理模块无线连接的传感器网络节点，所述的传感器网络节点内设有无线通信模块、传感器模块、位置信息功能模块。本实用新型可基于水声通信、电磁波无线通信与光通信，针对不同的应用目的采用不同的通信方式；另一方面，由于传感器装置的模块化设计，可根据不同的应用安装不同的传感器。
【专利说明】一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种传感器网络节点平台。
【背景技术】
[0002]水声通信是目前应用最为广泛的水下无线通信技术。其主要特点之一是较长的传输距离，尤其在海水中，其能够实现20公里甚至更远的信号传输。但是该技术其在浅水区域表现一般。其次，水声通信传输速度相对较慢，且由于其信道带宽有限，故单位时间吞吐量(即数据传输率)相对很低。
[0003]电磁波通信由于其导电性，在海水中衰减严重，故长期一直不被重视。然而近十年来，电磁波通信发展迅速，在某些领域更取得了重大突破，电磁波通信在水下的应用也逐渐重新为人所认知。目前，一个普遍接受的事实是，电磁波通信在近距离水下通信的优势十分明显(淡水约100米以内，海水则更短)，特别是在淡水环境中。其技术特点表现在数据传输率高、传输速度快、穿越水和空气介质时不衰减，以及不受外界干扰影响等优点。这恰好弥补了水声通信的不足。除此以外，基于电磁波通信的无线传感网建设也较为方便，便于实现多种水下用途。
[0004]光通信主要在某些特定的应用场合下所使用。其最大的优点是可以实现很高的数据吞吐量(可达千兆级)。然而，由于其要求通视，且易受干扰等缺点，使其在实际中应用有限。
实用新型内容
[0005]针对以上缺陷，本实用新型将集中发挥水声通信、电磁波通信和光通信等三种基本的水下无线通信方式各自的优点，并基于这些通信协议，设计一种多用途的水域无线传感器网络节点平台。该传感器网络节点平台将普遍适用于淡水或咸水(以下用海水来表示)环境，可以在水面和水下之间实现上浮和下沉，从而满足环境监测、物体跟踪和定位等多种任务的要求。一方面，在应用中，根据实际需要采用不同的通信方式。另一方面，该平台可有选择的同时搭载不同的传感器，以适应不同的应用场景。换言之，该平台实现了模块化的传感器设计。需要说明的是，这里的水域泛指广义的和水相关的区域，一般而言，包括水面上和水面下等应用情况。
[0006]本实用新型的技术方案如下:
[0007]—种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，包括电源模块1，中央处理模块2以及与中央处理模块2无线连接的传感器网络节点，所述的传感器网络节点内设有无线通信模块3、传感器模块4、位置信息功能模块5。
[0008]所述的无线通信模块3内部设有声学传输单兀6、电磁波传输单兀7以及光学传输单元8，所述的传感器模块4内部设有不同类型的传感器单元，所述的位置信息功能模块5内部设有定位单元15、沉浮功能单元16和姿态稳定单元17。
[0009]所述的传感器模块4内的传感器单元可由温度传感器单元、压力传感器单元、深度传感器单元、流量传感器单元、太阳能总辐射传感器单元、风速传感器单元、盐度传感器单元、悬浮颗粒传感器单元中的一种或多种组成。
[0010]所述的中央处理模块I用于处理和协调单个传感器网络节点中各功能模块及其内部各功能单元的工作以及多个传感器网络节点之间的通信交流工作，所述的电源模块I用于为整个基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台供电。
[0011]所述的无线通信模块3用于实现多个传感器网络节点彼此之间以及各传感器网络节点与外部设备之间的水声通信、电磁波通信及光通信。
[0012]所述的传感器模块4用于采集不同类型的信息并将采集的信息传输给中央处理模块2，并由中央处理模块2通过无线通信模块3发送给接收方。
[0013]所述的位置信息功能模块5内部的定位单元15用于实现各传感器网络节点的位置采集并将结果反馈给中央处理模块2，沉浮功能单元17用于根据中央处理模块2的指令调整传感器网络节点在其所处环境中的位置。
[0014]所述的姿态稳定单元17可以是用于保持传感器网络节点自身稳定的随动减摇鳍或稳定浮标。
[0015]所述的电源模块I可包括太阳能充电功能单元以及可充电可拆卸的嵌入式充电功能单元，前者工作时置于自然空间中，后者放置于各模块内部，前者给后者充电。
[0016]本实用新型的电源模块I可包括两种，即太阳能充电功能单元，以及可充电可拆卸的嵌入式充电功能单元等，如充电电池。前者工作时置于自然空间中，朝向天空；后者一般放置于装置内部。前者可以给后者充电。电源模块I负责为整个系统供电。
[0017]中央处理模块2处理和协调单个节点中各功能模块和模块内部各功能单元的工作。这包括，各种传感器的控制、信号的采集和处理；无线传输模块3工作；系统运动控制等。此外，该模块也负责处理多个节点之间的通信交流等工作。
[0018]无线通信模块3包括三种与水域不同的通信方式，即水声、电磁波和光学。这三种方式可以单独工作，也可以协调工作。该三种方式一般用于节点与节点之间的通信。如需要将信息从节点传输到如信息中心或其他外部设备时，该节点可以通过2G/3G/4G等蜂窝通信或卫星通信来实现。
[0019]本实用新型的传感器模块4可同时满足6组不同类型的传感器单元同时工作。这些传感器包括:温度传感器、压力(深度)传感器、流量传感器、太阳能总辐射传感器、风速传感器、盐度/悬浮颗粒传感器等。上述传感器单元由电源模块供电，这些传感器单元将采集的信息传输给中央处理模块2，并由后者通过无线通信模块3发送给接收方。
[0020]位置信息功能模块5主要实现当前位置的采集，系统的沉浮等功能。这些功能分别由定位单元15、沉浮功能单元17和姿态稳定单元16来实现。其中定位单元15既可采用北斗卫星定位、全球定位系统(GPS)等基于卫星定位来实现，也可以通过各个节点之间的自主判断来实现。沉浮功能单元17实现该节点在水体不同的深度工作，该功能可以通过多种方式实现。比如，附带充气包，即通过该充气包的气体多少进行上浮和下沉；或节点自身水压泵实现；或借助外部其他设备(如固定在水底的底座的牵引)等实现。此外，由于水流的作用，节点需要保持自身的稳定。节点通过姿态稳定单元16来完成。该姿态稳定单元16包括随动减摇鳍或稳定浮标等自身或外部设备来实现。
[0021]本实用新型的有益效果在于:本实用新型是为以各种不同水域为应用背景的无线传感器网络提出一种通用性的多用途解决方案。一方面，该实用新型基于水声通信、电磁波无线通信与光通信，针对不同的应用目采用不同的通信方式；另一方面，传感器装置模块化设计，即根据不同的应用安装不同的传感器，例如，水文监测、气象监测、水下水流监测、水下/水面物体追踪、定位等。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型结构示意图的一种，其中，9-14是传感器单元示意图，本实用新型并不限于6个传感器单元，而可以是一个或多个传感器单元；
[0023]1-电源模块；2_中央处理模块；3_无线通信模块；4_传感器模块；5_位置信息功能模块；6_声学传输单兀；7-电磁波传输单兀；8_光学传输单兀；9_传感器单兀I ;10_传感器单元2 ;11_传感器单元3 ;12_传感器单元4;13_传感器单元5 ;14_传感器单元6 ;15-定位单元；16_姿态稳定单元；17-沉浮功能单元。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。
[0025]实施例1:本实用新型在收集湖泊水文信息和水域环境信息中的应用
[0026]解决方案如下:将若干个传感器网络节点散布于湖泊的某一区域。传感器网络节点按实现根据水流状况或信息采集的要求工作在不同水深。各传感器网络节点利用温度传感器单元、颗粒传感器单元、压力传感器单元和流量传感器单元等采集水文信息。这些传感器网络节点在单位时间内自动上浮。待上浮后，这些传感器网络节点既可以通过蜂窝网络(如GSM/CDMA)将信息发送到信息中心；也可以利用电磁波建立的传感器网络，并将各自数据集中于某一个或多个传感器网络节点，再由该传感器网络节点通过蜂窝网络传输给信息中心。当其在水下时，根据距离的远近(可事先布点时判断)选择或电磁波或水声方式建立水下传感器网络，以进行同步和彼此通信等功能。定位单元15和沉浮功能单元17组成的定位系统根据实际需要实现定位要求，姿态稳定单元16保持节点处于正确的位置。实施例2:本实用新型在海洋潮汐监测中的应用
[0027]解决方案如下:将若干个传感器网络节点散布于特定海域。传感器网络节点根据需要在包括水面在内的不同深度进行数据采集。所使用的传感器单元包括:流量传感器单元、温度传感器单元、压力传感器单元、风速传感器单元(海面时)，太阳总辐射传感器单元(海面时)、盐度传感器单元等。这些传感器网络节点利用水声进行彼此通信。同时，传感器网络节点利用各自的定位单元15和沉浮功能单元17组成的定位系统进行定位，并通过姿态稳定系统使其不受海流的干扰。类似的，这些传感器信息或通过传感器网络节点上浮后，利用卫星通信将数据传输给岸上的信息中心；或可将数据通过水下传感器网络集中于某一个或某几个传感器网络节点，并由其上浮后再用卫星通信方法实现。
[0028]实施例3:水下无人机器人的定位和跟踪
[0029]解决方案如下:水下无人机器人采用水声通信，并与各传感器网络节点组成的水下传感器网络之间建立无线连接。当至少由两个或两个以上的传感器网络节点同时与该水下机器人保持这种连接时，通过计算前者与后者之间通信的到达时间差来推断该水下无人机器人的位置。一般而言，在一定范围内，与该水下无人机器人保持通信的传感器网络节点越多，位置信息越精确。该位置信息通过传感器网络节点的上浮和卫星通信最终传输到岸上信息中心。这样，该水下无人机器人的运动轨迹就能实时被捕捉并获知。同时，给水下网络也可以将控制命令通过水声发送给水下无人机器人，以实现对后者的控制。
【权利要求】
1.一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，其特征在于:包括电源模块(1)，中央处理模块(2)以及与中央处理模块(2)无线连接的传感器网络节点，所述的传感器网络节点内设有无线通信模块(3 )、传感器模块(4 )、位置信息功能模块(5 )。
2.根据权利要求1所述的一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，其特征在于:所述的无线通信模块(3)内部设有声学传输单兀(6)、电磁波传输单兀(7)以及光学传输单元(8)，所述的传感器模块(4)内部设有不同类型的传感器单元，所述的位置信息功能模块(5)内部设有定位单元(15)、沉浮功能单元(16)和姿态稳定单元(17)。
3.根据权利要求2所述的一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，其特征在于:所述的传感器模块(4)内的传感器单元由温度传感器单元、压力传感器单元、深度传感器单元、流量传感器单元、太阳能总辐射传感器单元、风速传感器单元、盐度传感器单元、悬浮颗粒传感器单元中的一种或多种组成。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，其特征在于:所述的中央处理模块(I)用于处理和协调单个传感器网络节点中各功能模块及其内部各功能单元的工作以及多个传感器网络节点之间的通信交流工作，所述的电源模块(I)用于为整个基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台供电。
5.根据权利要求2所述的一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，其特征在于:所述的无线通信模块(3)用于实现多个传感器网络节点彼此之间以及各传感器网络节点与外部设备之间的水声通信、电磁波通信及光通信。
6.根据权利要求1-3之一所述的一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，其特征在于:所述的传感器模块(4)用于采集不同类型的信息并将采集的信息传输给中央处理模块(2 )，并由中央处理模块(2 )通过无线通信模块(3 )发送给接收方。
7.根据权利要求2或3所述的一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，其特征在于:所述的位置信息功能模块(5)内部的定位单元(15)用于实现各传感器网络节点的位置采集并将结果反馈给中央处理模块(2)，沉浮功能单元(17)用于根据中央处理模块(2)的指令调整传感器网络节点在其所处环境中的位置。
8.根据权利要求2或3所述的一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，其特征在于:所述的姿态稳定单元(17)是用于保持传感器网络节点自身稳定的随动减摇鳍或稳定浮标。
9.根据权利要求1-3之一所述的一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，其特征在于:所述的电源模块(I)包括太阳能充电功能单元以及可充电可拆卸的嵌入式充电功能单元，前者工作时置于自然空间中，后者放置于各模块内部，前者给后者充电。
【文档编号】H04W84/18GK203466978SQ201320586519
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】郝鹏, 王彪 申请人:镇江博联电子科技有限公司