[发明专利]具有终端功能的无线传感器网络多接口网关设备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式系统、无线传感器网络技术领域，特别涉及一种具有终端功能的无线传感器网络多接口网关设备及其应用。

背景技术

目前，无线传感器网络作为一种全新的信息获取与处理技术，开始在军事、环境、健康、家庭等领域得到越来越广泛的应用。对于各种长期或短期的环境监测应用，传统的有线测控系统由于布线困难、结构复杂等原因，往往难以胜任。无线传感器网络作为有线测控系统的一个重要扩展与补充，很好地解决了这一问题。

图1为无线传感器网络系统的典型结构示意图，它描述了无线传感器网络系统所包含的三种类型的节点，即传感器节点、汇聚节点(即基站)和用户管理节点。从图中我们可以看到，传感器检测区域中已经部署了大量的无线传感器节点，每个节点都可以采集其覆盖区域的现场数据并且路由到基站。基站通常由通信模块和网关两部分组成。其中，通信模块负责与无线传感器节点组成的无线传感器网络进行通信；网关则负责通过不同的传输介质把无线传感器网络桥接到用户管理节点(即用户终端)。目前，基站大多采用RS232接口与PC机连接，用户则在PC上实现数据的访问。这种方法虽然能满足在实验室的要求，但在实际应用中存在许多问题，具体表现在：

1、在实际环境中往往无法携带PC机等大型设备，并为之提供220V交流电源。

2、在缺少PC机等终端设备的情况下无法对传感器网络进行数据访问。

3、网关接口单一，无法同时连接多个终端设备实现数据共享。

4、无法与广泛普及的便携式设备，如PDA(掌上电脑)、智能手机连接。

鉴于目前无线传感器网络的实际应用需求，结合无线传感器网络自身的特点，设计实现一种具有终端功能的无线传感器网络多接口网关将有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的是提供一种具有终端功能的无线传感器网络多接口网关设备及其应用，主要解决以下技术问题：一是实现网关设备的终端功能，满足无线传感器网络在缺乏PC机环境下的应用需求；二是建立无线传感器网络与多种用户终端之间的可靠连接，实现数据多对一、一对多的双向传输。

本发明采用的技术方案如下：

一种具有终端功能的无线传感器网络多接口网关设备，包括：处理器单元、以太网通信单元、串口通信单元、蓝牙通信单元、无线通信单元和用户显示单元；

所述处理器单元用于控制以太网通信单元、串口通信单元、蓝牙通信单元与无线通信单元之间的数据流通，还对无线传感器网络的数据进行存储和显示；

所述以太网通信单元用于实现网关设备与以太网终端设备之间的通信；

所述串口通信单元用于实现网关设备与本地PC机进行RS-232连接；

所述蓝牙通信单元用于实现网关设备与便携式设备之间的通信；

所述无线通信单元用于实现网关设备和无线传感器网络之间的数据通信；

所述用户显示单元用于实现网关设备与用户之间的人机交互，使网关设备具有终端功能。

上述具有终端功能的无线传感器网络多接口网关设备用于数据传输的方法，通过处理器单元对数据流传输进行控制，当所述网关设备接收到无线传感器网络的上传数据时，将上传数据发送给各个用户终端设备，实现一对多传输；当网关设备接收到不同用户终端设备发送来的下行数据时，将下行数据发送给无线传感器网络，实现多对一传输；所述方法具体包括如下步骤：

步骤1：将网关设备与用户终端设备进行电气连接，用户终端设备包括串口终端设备、蓝牙终端设备和以太网终端设备，串口终端设备通过RS-232电缆与网关设备连接，以太网终端设备通过RJ45接口与网关设备连接，蓝牙终端设备通过蓝牙接口与网关设备连接，并将蓝牙设备设置在接收范围以内；

步骤2：打开网关设备电源，启动网关应用程序：

步骤3：配置网关设备和无线传感器网络的连接参数；

步骤4：配置网关设备和用户终端的连接参数；

步骤5：运行网关设备的连接命令，桥接无线传感器网络和用户终端，为网关设备创建多任务系统；

步骤6：执行多任务，其中，

主任务用于和用户进行交互，接收用户的控制命令，当用户通过用户显示单元发送控制命令时，跳至步骤7；、

无线传感器网络(WSN)数据接收任务用于监听无线传感器网络的上传数据，如果数据接收成功，跳至步骤7；

串口数据接收任务用于监听串口终端设备的下行数据，如果数据接收成功，跳至步骤7；

蓝牙数据接收任务用于监听蓝牙终端设备的下行数据，如果数据接收成功，跳至步骤7；