[发明专利]一种基于无线传感器网络的通用基站

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，尤其涉及无线传感器网络中的通用的基站设备。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，简称WSN)被认为是21世纪最重要的技术之一，是众多的传感器通过无线通信的方式，相互联系，处理、传递信息的网络。该网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，可以实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，传送给所需用户。无线传感器网络在军事、工业、交通、安全、医疗、探测以及家庭和办公环境等很多方面都有着广泛的用途，其研究、开发和应用，关系到国家安全、经济发展等各个重大方面，近年来在国际上引起了广泛的重视和投入。

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)结构如图1所示。传感器节点分布于网络的各个部分，用于收集数据，并且将数据路由至基站(也称，信息收集节点，网关)。基站与信息处理节点通过广域网络(如Internet网络或者卫星网络)进行通信，从而对收集到的数据进行处理。

基站是无线传感器网络的重要组成部分，是无线传感器网络与其他网络的接口。研发低成本基站，有利于部署大规模无线传感器网络应用。研发低功耗基站，有益于无线传感器网络在特定环境下的应用，延长电池使用寿命。可以与不同类型的骨干网络进行连接，包括GPRS，Internet，CDMA，Ethernet等。可以与多种类型的传感器网络节点进行连接，提供无线传感器网络的最大兼容性。通用基站是无线传感器网络与其他网络连接的桥梁，其自身的可靠性非常重要。通用基站对于无线传感器网络技术研究与产品开发具有重要性，通用基站自身具备一个无线传感器网络网关的基本功能，包括网络功能、计算功能，信息转换与转接，通用基站提供了专用基站快速开发的基础。采用通用基站进行开发时候具有最大的灵活性，包括对于不同类型的无线传感器网络、不同的骨干网络协议，和不同的应用协议的支持。通用基站具有最小无线传感器网络基站功能及其优化设计与实现。通过提高通用基站的可靠性、安全性和稳定性保证基于通用基站的专用基站的可靠性、安全性和稳定性。

虽然基站在无线传感器网络中起到非常关键的作用，但是目前市场上只有少数的几种通用基站。而且当前通用基站的可适应性不高，通常需要大量额外的工作才能够支持不同的无线传感器网络协议，骨干网络协议，应用协议。而且也缺少灵活性，主要表现在不可订制，不可根据不同的应用场合和需要，灵活配置不同的功能。另外可靠性尚待提高。现有的大多数通用基站存在传输距离较短的缺陷。能量消耗偏高。现有通用基站的可扩展性不强，无法通过即插即用，实现基站功能扩展。

发明内容

本发明针对上述现有技术的问题和不足之处，设计和实现一个无线传感器网络通用的基站系统。该基站系统具有可适应性：可以最大限度地提供与不同的传感器网络、不同骨干网络、不同应用整合的方便性该基站系统具有灵活性：高度可订制，可根据不同的应用场合和需要，灵活配置不同的功能。该基站系统具有可靠性：在软件可靠性保证方面采用软件看门狗技术，通过采用看门狗线程对整个软件系统运行状态进行监控。硬件采用硬件看门狗技术，通过开机自检和运行过程中实时监控最大可能保证硬件系统运行的可靠性。该基站系统具有运行低能耗的特点，采用了多种节电模式。本发明采用支持多种天线方式，适应不同的应用场合。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

无线收发模块，用于实现基站与无线传感器网络节点之间的通信，通过在基站电路板上集成无线收发模块用于接收节点数据以及发送控制命令；

微处理器模块，用于控制无线射频收发模块与无线传感器网络之间的通信，用于基站对节点数据进行运算处理。

存储模块，用于存储接受的节点数据；

通用外部接口模块，可以使用RS232、USB等接口规范；

显示驱动模块，用于驱动各种显示器件。

以太网模块，用于基站与Internet的连接。

该基站进一步包括RS232串口通信单元用于连接GPRS/GSM无线Modem。

该基站包括电源管理单元，用于提供多种电源供电方式和多种节点模式，对电源状态进行监控。

优选地，本方案中微处理器单元采用ARM精简指令集的中央处理器，采用三星S3C4210处理器。