[实用新型]基于蓝牙的无线传感器网络节点

说明书

1、技术领域

本实用新型涉及一种无线传感器网络节点，该设备的信息传输基于蓝牙通信技术，用于环境信息的监测，属于通信技术和控制技术的交叉学科领域。

2、背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks WSNs)系统是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等。无线传感器网络是由部署在监测区域内的大量微型传感器节点组成，传感器节点通过无线通信方式组成自组织网络，其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给监测者。如果说Internet构成了逻辑上的信息世界，改变了人与人之间的沟通方式，那么，无线传感器网络就是将逻辑的信息世界与客观上的物理世界融合在一起，改变人类与自然界的交互方式。人们可以通过传感网络直接感知客观世界，从而极大地扩展现有网络的功能和人类认识世界的能力。

传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、环境监测、城市管理、生物医疗、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程测控等许多重要领域都有潜在的实用价值，已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视。美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。

蓝牙是一种全球开放性的、低成本的短距离无线通信规范，它使用2.4GHz频段，采用快速跳频、前向纠错和优化编码等技术，使得其具有抗干扰能力强、通信质量稳定的优点，同时它还具有低功耗、低成本、使用便捷和电磁污染小等特点。蓝牙技术的这些优势，为其在无线传感器网络中的实际应用提供了条件。

3、发明内容

本实用新型设计了一种基于蓝牙的无线传感器网络节点，由该节点组成的集数据采集、处理及通信功能于一体的无线传感器网络可用于矿井、广场、小区等地方的环境监测。传感器网络节点负责采集、处理、压缩数据、中转其他节点的数据包并将数据包发送出去。因此，节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或者主节点的角色。作为数据采集者，数据采集模块收集周围环境的数据(如温度、湿度等)，通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站或汇节点；作为数据中转站，节点除了完成采集任务外，还要接收邻居节点的数据，将其转发给距离基站更近的邻居节点或者直接转发到基站或汇节点；作为主节点，它负责收集所有节点采集的数据，经数据融合后，发送到基站或汇节点。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型作为用于环境监测的无线传感器网络的一个单元，其主要由传感器模块、主控模块、环境信息存储模块、蓝牙无线通信模块和电源模块五部分组成。

传感器模块负责完成环境信息的采集，由温度传感器单元、湿度传感器单元、亮度传感器单元三部分组成。传感器模块通过系统内部总线和AD转换接口与系统主控模块连接，在主控模块的控制下工作，另外传感器模块上还预留了数字和模拟接口，可以方便的扩展传感器的种类。

主控模块主要是完成对环境信息(温度、湿度、亮度)的信息处理和存储、以及通过蓝牙无线通信模块发送到其它传感器节点，还要负责节点组网和数据路由选择以及系统功耗的控制等。主控模块的核心是高性能的ARM7处理器。

环境信息存储模块主要是在存储器上建立小的数据库，对长期的环境信息数据进行本地保存，在需要时提供给基站或汇节点。

蓝牙无线通信模块由RISC处理器、FLASH存储器、天线、基带接口等部分组成，主要完成数据的无线传输。

电源模块由电池、升压稳压电路和LDO线性电压调节电路组成，提供系统所需的多种电压。

系统将蓝牙技术、ARM技术和传感器技术相结合，利用成熟的ARM7处理器做主控芯片，设计出高可靠性的无线传感器网络节点。传感器网络节点能采集和处理覆盖区域中感知对象的信息，并与控制中心交换信息，其网络具有适应性和生存能力。系统具有以下优点：

一、扩展性好。系统采用模块化设计，除系统固定的传感器模块外，还留有通用扩展传感器模块接口，可以满足振动、气体报警、磁阻、红外等多种信息采集的需求。

二、可靠性高。系统使用成熟可靠的ARM7处理器和集成传感器模块，工作性能稳定，无线通信使用的蓝牙协议中，跳频通信和互联的鉴权规则提供了安全可靠的连接，为无线组网提供了安全保障。