[实用新型]基于无线传感器和嵌入式微型操作系统的水文遥测站终端

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于无线传感器和嵌入式微型操作系统的水文遥测站终端。

背景技术

水情自动测报是采用现代科技对水文信息进行实时遥测、传送和处理的专门技术，是有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度及水资源合理利用的先进手段。它综合了水文、电子、电信、传感器和计算机等多学科的有关最新成果，用于水文测量和计算，提高了水情测报速度和洪水预报精度，改变了以往仅靠人工测量水情数据的落后状况，扩大了水情测报范围，对江河流域及水库安全度汛和电厂经济运行以及水资源合理利用等方面都能发挥重大作用。

我国现有的水环境遥测系统采集的主要是水位、雨量、蒸发、流量等有关水量的水文信息，仍然采用传统的遥测技术，不能解决水情的综合协同化监测问题。水文遥测系统通常由终端机、中继站和中心站三部分组成，由于终端机是用来直接测量雨量、水位等水文数据，是整个遥测系统信息的来源。

无线水文遥测站的测报系统由收集、传递和处理水文实时数据的各种传感器、通讯设备和计算机等装置组成。水文站主要观察及搜集河流、湖泊、水库等水体的水文、气象资料的基层水文机构。水文站主要观测的水文要素主要包括水位、流速、流向、波浪、含沙量等，在这些数据收集的过程中，人为操作是很困难很繁琐的，在一些危险区域和盲点区域很难观测到，所以应用无线传感器网络来实现数据的通信具有重要的意义。

随着小型智能电子设备的使用，小型专用的嵌入式的操作系统近年来得到的越来越广泛的应用。uClinux、VxWorks、Windows CE以及TinyOS等嵌入式操作系统在各自的领域都有着杰出的表现。如何利于通用的操作系统其系统内核小、专用性强、系统精简的特点，开发出水文监测智能终端，是本领域要解决的技术问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、可靠性较高且成本较低的基于无线传感器和嵌入式微型操作系统的水文遥测站终端。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的基于无线传感器和嵌入式微型操作系统的水文遥测站终端，其特点是包括：用于测量水文信息的多个无线传感器、适于与各传感器进行无线通讯的无线收发器、与该无线收发器相连的嵌入式处理器、与该嵌入式处理器相连的用于存储嵌入式微型操作系统的系统存储器、与该嵌入式处理器相连的用于存储水位信息的数据存储器、与该嵌入式处理器相连的显示屏、与该嵌入式处理器相连的网络通讯接口。

具体地，所述嵌入式处理器还连接有编程接口和USB接口。

具体地，所述无线传感器包括：水位无线传感器、闸位无线传感器、温度无线传感器、雨量无线传感器、机泵开关无线传感器和大坝渗漏无线传感器等。

本实用新型具有的技术效果：

（1）本实用新型的基于无线传感器和嵌入式微型操作系统的水文遥测站终端中，采用的无线网络传感器网络综合了传感器技术、嵌入式技术、现代网络、无线通信技术以及分布式处理技术。多种技术的结合使用使得它在实时监测、感知、采集和处理各种监测对象的信息。本实用新型的嵌入式微型操作系统采用了TinyOS操作系统，在TinyOS中利用的是模块化编程语言NesC语言进行应用程序的开发。TinyOS操作系统采用的轻量级线程、两层调度方式、事件驱动模式、主动消息通信技术及组件化编程等，有助于省电操作并简化了应用开发。TinyOS系统、库和基于TinyOS应用基本上都是用NesC语言开发的。NesC语言主要应用于这样的嵌入式系统中，支持TinyOS的并发模式，可以为装置结构化，命名，允许应用者创建组件，在编译时间内完成广泛的检测。

（2）传感器完成对周围环境中对象的感知并进行适当的处理后，将测量值无线传送。

（3）嵌入式处理器用来进行节点设备控制、任务调度、能量计算、功能协调等；无线收发器用来进行节点之间的数据发送、频率选择等，传感器用来进行外部传感器信号的接收、转换。

（4）传感器组由传感器、放大器及调制电路组成，完成被测非电流向电量的转换，并进行初步处理，例如信号的整形、放大等，然后送到通用电路，完成模拟量向数据量的转换并进行适当的处理后送往无线收发模块，无线收发模块将其无线发送出去。

（5）无线传感器网络是由大量的廉价微小的传感器节点广泛的布置在监测区域，这些传感器节点分布密集，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的“智能”网络系统。目的是感知采集和处理无线传感器网络覆盖区域的监测对象的信息，然后发送给管理用户。无线传感器网络具有大规模，自组织，动态性特点，可以工作在无人值守，环境恶劣的地方。