專利名稱：野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線傳感器網絡節(jié)點，尤其涉及野外無線傳感器網絡的一 體化節(jié)點。
背景技術：
.無線傳感器網絡綜合了傳感技術、嵌入式計算、分布式信息處理、無線通信 與組網等多種技術，能夠協同完成各種需要傳感監(jiān)測的對象的信息采集、處理 與無線上傳，有效解決信息社會最前端信息采集與傳輸的問題，可應用的領域極其廣泛，被譽為21世紀十大新興技術之首。目前，無線傳感器網絡:忮術飛速發(fā)展，各種無線傳感器網絡節(jié)點層出不窮， 但是多數研究仍停留在實驗室階段，距實用有一定距離。而且無線傳感器網絡 在目前互聯網已經比較發(fā)達的情況下要獲得廣泛應用，則其應用的環(huán)境條件一 般都是比較差、且通常是不方便布線或布線成本高的場合。再有，現有的傳感器節(jié)點通常采用電池或者是220V電壓通過變換進行供電， 對于電池，總是會存在有電量耗盡的問題，而通過220V供電，難免會遭遇突然 停電的情況，如此就會導致傳感器節(jié)點無法正常工作。因此，如何使無線傳感器網絡能自主供電，進而實現無線傳感器網絡節(jié)點一 體化，實已成為本領域技術人員亟待解決的技術課題。實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點，以提 高為無線傳感器網絡節(jié)點供電的可靠性，實現無線傳感器網絡節(jié)點的一體化。為了達到上述的目的，本實用新型提供一種野外無線傳感器網絡的一體化 節(jié)點，包括用于容置傳感器模塊及與所述傳感器模塊相連接的無線傳感器網 絡節(jié)點電路的防水透明容置器件，其中，所述無線傳感器網絡節(jié)點電路具有外置天線；設置在所述防水透明容置器件的內側太陽能直射到的面，用于將照射 至的太陽光轉換為電壓信號的光電轉換單元；設置在所述防水透明容置器件內 部且設有充電器件，用于將所述光電轉換單元所轉換的電壓信號對所述充電器 件進行充電以儲存電能的儲能單元；以及設置在所述防水透明容置器件內部， 將所述儲能單元及所述無線傳感器網絡節(jié)點電路相連接以使所述儲能單元能對 所述無線傳感器網絡節(jié)點電路進行供電。 所述光電轉換單元可包括太陽能電池板。所述儲能單元還可包括一用于防止所述儲能單元儲存的電能流向所述光電 轉換單元的防電流反向器。所述防電流反向器為二極管。所述充電器件可為鎳氫電池、鉛酸電池、或法拉電容。當所述充電器件為鉛酸電池或法拉電容時，所述儲能單元還設置有用于穩(wěn) 走所述鉛酸電池或法拉電容儲存的電能的穩(wěn)壓電路及用于將所述鉛酸電池或法 拉電容儲存的電能轉換為所述無線傳感器網絡節(jié)點電路所需要的電能的電源轉 換電路。所述控制單元還包括開關。綜上所述，本實用新型的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點通過太陽能對 無線傳感器網絡節(jié)點供電，可使提高傳感器節(jié)點工作的可靠性，實現節(jié)點的一 體化，同時也可使無線傳感器網絡節(jié)點無需人工照料，因此可以隨意被布放在 露天的任何地方，尤其可布放在惡劣的環(huán)境中，如此還可省卻互聯網技術布線 的成本。
本實用新型的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點由以下的實施例及附圖給 出。 .圖1是本實用新型野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點實施例一的基本結構 示意圖。圖2是本實用新型野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點實施例二的基本結構 示意圖。
具體實施方式
以下將對本實用新型的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點作進一步的詳細 描述。實施例一請參見圖1,所述野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點至少包括防水透明容 置器件、光電轉換單元、防電流反向單元、儲能單元、及控制單元。所述防水透明容置器件用于容置傳感器模塊及與所述傳感器模塊相連接的 無線傳感器網絡節(jié)點電路，其中，所述無線傳感器網絡節(jié)點電路包含傳感器接 口、微處理器(MCU)、無線通信模塊、天線等各部分，傳感器接口盡可能不外 露，如需要外露需單獨防水處理，當野外環(huán)境惡劣時，所述防水透明容置器件 應具有防水、耐曬、及不易變形等特點，例如，可采用特殊透明材料、耐高溫 高濕環(huán)境、并保證太陽光的透過率的材料制成的具有蓋體的方盒。所述傳感器 模塊可包括溫濕度或光照度傳感器，需注意的是，為使所述傳感器模塊相連接 的無線傳感器網絡節(jié)點電路能正常工作，通常，傳感器的探頭和天線會外露于 所述防水透明容置器件，不過對于光照度傳感器，其探頭也可不外露，再有， 在傳輸距離較近時傳感器的天線也可以選用增益相對較低的內置天線。當天線 需要外露時，還要對天線接口單獨進行全密封處理。所述光電轉換單元設置在所述防水透明容置器件的內側太陽光能直射到的 面，用于將照射至的太陽光轉換為電壓信號，通常其可為太陽能電池板，所述 太陽能電池板固定在所述方盒的蓋體內表面，通常會根據野外布放的節(jié)點在無 線傳感器網絡中的作用來確定相應的太陽能電池板的功率大小。所述儲能單元設置在所述防水透明容置器件內部，并設有充電器件，所述儲 能單元用于將所述光電轉換單元所轉換的電壓信號對所述充電器件進行充電以 儲存電能，根據節(jié)點性質的不同可選用不同的充電器件，例如，當功耗不大時， 所述充電器件可采用一般的可充電鎳氫電池，如此可使操作十分方便，實際上 也就是利用太陽能電池板上的電壓來對鎳氫電池進行充電。此外，為避免鎳氫 電池所儲存的電能反向流向所述太陽能電池板，故所述儲能單元還設置有一防 電流反向器，其可為一二極管，所述二極管的正極性端與太陽能電池板相連接，其負極性端與所述鎳氯電池相連接，如此，可有效阻止電流反向流動，同時也 可也起到調整電壓效果。所述控制單元設置在所述防水透明容置器件內部，將所述充電器件及所述無 線傳感器網絡節(jié)點電路相連接以使所述儲能單元能對所述無線傳感器網絡節(jié)點 電路進行供電，其包括開關，由于所述充電器件為鎳氬電池，因此無需進行電 壓變換，故所述開關可直接分別與鎳氫電池及所述節(jié)點電路相連接。通常開關 可選用防水開關，單獨防水處理以耐惡劣環(huán)境。實施例二 請參見圖2，其為本實用新型的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點的另一結 構示意圖。所述野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點也至少包括防水透明容置器 件、光電轉換單元、防電流反向器、儲能單元、及控制單元。其與實施例一不同 在于所述儲能單元設置的充電器件采用鉛酸電池(功耗很大時采用)或法拉電 容(功耗較小時的端機節(jié)點采用)，為使其輸出的電壓穩(wěn)定，故所述儲能單元還 設置有用于穩(wěn)定所述鉛酸電池或法拉電容儲存的電能的穩(wěn)壓電路，例如，可采用 僅由一個穩(wěn)壓管和一個二極管，或者是兩個穩(wěn)壓管和一個二極管組成的筒易穩(wěn)壓 電路，如此即可使鉛酸電池的輸出控制在理想的范圍內，同時還具有防止電流反 向流動的作用。相應地，所述儲能單元還設置有一電源轉換電路，用于將所述鉛 酸電池或法拉電容儲存的電能轉換為所述無線傳感器網絡節(jié)點電路所需要的電 能，所述電源轉換電路為常用的直流(DC) -DC轉換電路，其輸出電壓可調， 如此經過電源變換后所述鉛酸電池或法拉電容可給所述無線傳感器網絡節(jié)點電 路中的無線射頻電路進行供電。需注意的是，當野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點工作在惡劣環(huán)境中時，對 各組件進行防水處理時除了要考慮密封性本身外，還需要考慮有一定機械強度， 以使各組件在防水的同時還能防風，確保十二級風下所述野外無線傳感器網絡的 一體化節(jié)點無破損。而且當其全天候工作時，考慮到節(jié)點內部晝夜和四季溫差可 能會很大，例如，在夏季太陽光直射時內部溫度可能高達+60。C,而冬天夜晚溫 度3見當地氣候條件而定，例如在南方也應考慮到-20。C,因此所有電3各的元器件 都必須進行篩選，以便各元器件能在-20。C至+70。C范圍內正常工作。綜上所述，本實用新型的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點與現在應用廣泛的互聯網技術相比較而言，其優(yōu)勢在于能夠探測惡劣的環(huán)境條件下的周邊情況， 布放方便，如此可省去互聯網技術布線的成本。與現有的室內型的無線傳感器網絡節(jié)點相比較而言，其設計已經無需人工照料，自給供電，而且可以隨意被布i文 在有太陽光照的任何地方，解決了無線傳感器網絡節(jié)點需要有線供電或者更換電 池的問題。此外，其也可方便地移植到太陽光照不足但風力較大的陰涼地點，不 同的是能源補充由太陽能電池改為小型風力發(fā)電裝置。由此可見，本實用.新型將 傳感器，網絡節(jié)點，能量儲存和變換多個模塊整合為一體，實現了布放方便，既 不需要網絡布線也不需要供電布線，也不象一般節(jié)點一樣需要不時更換電池，提 高了無線傳感器網絡節(jié)點的移動性和可靠性，實現了節(jié)點的一體化。加上對殼體 防水透明容置器件的特別處理使其能夠工作在條件惡劣的周邊環(huán)境下，無需人工 照料，大大降低了人工成本。這樣就使無線傳感器節(jié)點能進行長時間自主工作， 拓寬了無線傳感器網絡的應用范圍。
權利要求1、一種野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點，其特征在于，包括防水透明容置器件，用于容置傳感器模塊及與所述傳感器模塊相連接的無線傳感器網絡節(jié)點電路，其中，所述無線傳感器網絡節(jié)點電路具有天線；光電轉換單元，設置在所述防水透明容置器件的內側太陽能直射到的面，用于將照射至的太陽光轉換為電壓信號；儲能單元，設置在所述防水透明容置器件內部且設有充電器件，用于將所述光電轉換單元所轉換的電壓信號對所述充電器件進行充電以儲存電能；以及控制單元，設置在所述防水透明容置器件內部，將所述儲能單元及所述無線傳感器網絡節(jié)點電路相連接以使所述儲能單元能對所述無線傳感器網絡節(jié)點電路進行供電。
2、 如權利要求1所述的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點，其特征在于 所述光電轉換單元包括太陽能電池板。
3、 如權利要求1所述的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點，其特征在于， 所述儲能單元還包括一用于防止所述儲能單元儲存的電能流向所述光電轉換單 元的防電流反向器。
4、 如權利要求3所述的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點，其特征在于 所述防電流反向器為二極管。
5、 如權利要求1所述的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點，其特征在于 所迷充電器件為鎳氫電池、鉛酸電池、以及法拉電容中的一種。
6、 如權利要求5所述的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點，其特征在于i 當所述充電器件為鉛酸電池或法拉電容時，所述儲能單元還設置有用于穩(wěn)定所 述鉛酸電池或法拉電容儲存的電能的穩(wěn)壓電路及用于將所述鉛酸電池或法拉電 容儲存的電能轉換為所述無線傳感器網絡節(jié)點電路所需要的電能的電源轉換電 路。
7、 如權利要求1或6所述的野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點，其特征在 于所述控制單元包括開關。
專利摘要本實用新型提供一種野外無線傳感器網絡的一體化節(jié)點，其包括用于容置傳感器模塊及與所述傳感器模塊相連接的無線傳感器網絡節(jié)點電路的防水透明容置器件、設置在防水透明容置器件的內側太陽能直射到的面，用于將照射至的太陽光轉換為電壓信號的光電轉換單元、設置在防水透明容置器件內部且設有充電器件，用于將光電轉換單元所轉換的電壓信號對充電器件進行充電以儲存電能的儲能單元、及設置在防水透明容置器件內部，將儲能單元及無線傳感器網絡節(jié)點電路相連接以使儲能單元能對所述節(jié)點電路進行供電的控制單元，如此可提高供電的可靠性，實現節(jié)點的一體化，同時也便于無線傳感器網絡節(jié)點隨意布設，尤其可實現在各類惡劣野外環(huán)境的布設。
文檔編號H04L12/28GK201114136SQ20072007520
公開日2008年9月10日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權日2007年9月29日
發(fā)明者劉賜平, 漫 王, 俊 裴 申請人:上海市計算技術研究所