[发明专利]水环境无线传感器网络性能测试床系统

说明书

技术领域

本发明属于物联网技术领域，具体涉及一种水环境无线传感器网络性能测试床系统。

背景技术

随着无线通信技术、芯片及电路设计与制造的不断进步，无线传感器网络正在各种领域得到应用，特别是在战场通信、智能农业等领域。在对无线传感器网络的设计和研发过程中，不但需要对单个传感器节点的性能进行测试、调试、分析，并且在节点组网之后的网络整体性能也需要进行测试分析，以便改进。

鉴于无线传感器节点应用的环境的复杂性，设计者往往选取模拟仿真的方式来对传感器节点进行分析测试。这种测试方法使用软件，虽然可能节省工作量，降低直接成本，并且易于实现，但是这种模拟仿真测试并不能完全体现真实的部署环境，例如单个节点因为线路故障而无法产生数据等。因此，这种仿真最终还是需要实际进行验证。

目前现有的科研单位和企业制造出了一些测试设备，但是这些设备往往具有以下几个方面的缺陷：1）网络性能难以测试。测试设备往往集中于单个节点，针对节点组网之后的网络性能测试却难以完成。2）测试设备可扩展性差。一般单个节点是根据实际需求进行设计测试装备，不易扩展到其他类似应用的性能测试当中。3）专用测试设备不足。随着国家对于环境保护的关注和科研投入，以及公众环保意识的提高，水资源环境监测传感器正得到广泛应用，但是适用于水环境的无线传感器网络性能测试设备却不足。本发明因此而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种水环境无线传感器网络性能测试床系统，采用硬件实现，具有较强的针对性，测试床系统具有专用性和可扩展性等特性，满足测试水环境无线传感器节点组网后的网络性能测试服务需求，解决了现有技术中缺乏适用于水环境的无线传感器网络整体性能的测试及其测试设备等难题。

为了解决现有技术的这些难题，本发明提供的技术方案是：

一种水环境无线传感器网络性能测试床系统，用于水环境无线传感器网络节点的网络性能测试，包括无线传感器节点，所述无线传感器节点间相互连通，并通过Sink节点与服务器连接通讯，其特征在于所述系统还包括测试床底座，所述测试床底座与无线传感器节点集成形成组合节点，所述组合节点设置有与其他节点无线通讯的无线通信模块、监测被测水环境的环境参数的AD传感器模块、控制组合节点采集环境参数和数据收发的控制模块、串口供电模块；服务器下发初始化配置信息进行初始化配置组合节点，然后组合节点按照配置好的上传周期上传数据到服务器，最后服务器根据组合节点上传的数据和初始化配置信息对组合节点的网络性能进行测试。

优选的技术方案是：所述AD传感器模块选自pH传感器、水体透明度传感器、溶解氧传感器的一种或者两种以上的任意组合。

优选的技术方案是：所述无线通信模块包括ZigBee核心板，所述ZigBee核心板上设置微处理器，所述微处理器通过功率控制模块与无线射频模块连接，所述无线射频模块连接Whip外置增益天线进行收发数据。

优选的技术方案是：所述串口供电模块设置串口接口，组合节点供电通过串口接口连接USB方口线连入Hub集线器实现。

优选的技术方案是：所述组合节点和sink节点均通过USB方口线连入Hub集线器，Hub集线器与Hub集线器级联，最后由Hub集线器连入服务器。

优选的技术方案是：所述Hub集线器由交流电转直流电转换器进行供电，交流电转直流电转换器转换成直流电DC输出后通过USB方口线接入Hub集线器或组合节点。

优选的技术方案是：所述Hub集线器由USB方口转串口线，再由USB口转串口线连入服务器，其中USB口转串口线的USB口一端插入服务器上的USB口，而USB方口转串口线的USB方口端接入Hub的USB方口中。

优选的技术方案是：所述控制模块包括中央处理器、复位电路、存储单元，所述控制模块中预先将控制程序通过串口供电模块的串口接口烧写进存储单元，所述控制模块控制组合节点数据的收集并通过有线和无线两种方式发送到Sink节点。

优选的技术方案是：所述无线传感器节点包括无线通信模块；所述测试床底座包括AD传感器模块、控制模块、串口供电模块；所述无线传感器节点与测试床底座通过数据交互模块进行连接，所述无线通信模块设置有28针引脚与测试床底座的28孔插槽进行连接形成组合节点。

优选的技术方案是：所述被测组合节点中的信息通过的无线射频模块发射端的WiFi传递给Sink节点，并通过Sink节点与Hub的连线，以及Hub与服务器之间的连线，最终以有线的方式发送给服务器监听端口并存入服务器中。