[发明专利]一种适于低温环境的无线传感器网络节点

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络节点，具体涉及一种工作于低温环境的无线传感器网络节点。

背景技术

自二十一世纪初期，关于无线传感器网络的研究便引起了学术界、行业界的极大关注。这种无线传感器网络系统可以实时监测、感知或采集网络分布区域内的各种环境的信息或监测对象的信息，并将所述信息进行处理，获得详尽而准确的处理信息，传送给用户。无线传感器网络可广泛地应用于国防军事、工业控制、反恐抗灾、环境监测、城市管理、远程控制、智能家居等领域。

无线传感器网络由若干个分立节点组成，尤其是在低温地区，无线传感器网络的应用意义重大，如对林区的环境监测等。传统的无线传感器网络节点大都采用蓄电池供电，可用于维持该节点正常工作的电量非常有限，尤其是当无线传感器网络节点处于低温环境时，对电池寿命影响严重，电子元件耗能也随之增加，降低节点使用寿命，从而影响无线传感器网络的性能。因而无线传感器网络节点的能耗问题成为阻碍无线传感器网络在低温地区广泛应用的关键因素。

现有节点工作寿命较短，采用无操作系统的处理器作为主控芯片，对数据处理能力有限，无法对节点各部分状态进行管理。

发明内容

本发明的目的是为解决现有无线传感器网络节点工作寿命较短、无操作系统、对数据处理能力有限、无法对节点各部分状态进行管理这一问题，提供了一种适于低温环境的无线传感器网络节点。

一种适于低温环境的无线传感器网络节点，它包括供电单元、主控制单元、传感器模块、无线通信模块和数据存储单元，

所述的供电单元包括电源管理芯片和N组电池组，每组电池组由多节锂电池串联或一节锂电池组成，所述N为大于1的整数；

所述的主控制单元的处理器运行有操作系统，所述的主控制单元用于根据无线通信模块发送来的信号对传感器模块发送的信号进行接收、处理和发送；所述主控制单元还用于通过电源管理芯片对N组电池组进行管理，控制N组电池组交替对主控制单元、传感器模块、无线通信模块和数据存储单元进行供电；

所述的传感器模块用于采集数据，并将采集到的数据递交给主控制单元；

所述的无线通信模块用于与基站和/或其他无线传感器网络节点的无线通信模块进行通信，无线通信模块将从基站和/或其他无线传感器网络节点接收到的信号传输给主控制单元进行处理，无线通信模块还将从主控制单元处理后的信号发送给基站和/或其他无线传感器网络节点；

所述的数据存储单元用于存储主控制单元接收或处理后的数据。

进一步地，所述的供电单元还包括稳压芯片，所述N组电池组的电压输出端通过电源管理芯片与稳压芯片的电压输入端相连，所述稳压芯片用于稳定电池组的输出电压。

进一步地，所述操作系统为嵌入式操作系统TinyOS、WindowsCE、UcLinux、VxWorks、Linux、UC/OS中的一种。

进一步地，所述电源管理芯片采用的节能调度策略为在处理器操作系统层使用动态电源管理和动态电压/频率调节相结合的双效节能的方式管理节点工作状态，所述工作状态为正常状态、空闲状态、休眠状态和深度睡眠状态。

进一步地，一种适于低温环境的无线传感器网络节点，还包括外部接口单元和内部接口单元，

所述的外部接口单元用于与计算机进行通信；

所述的内部接口单元用于与传感器模块进行通信；

供电单元对外部接口单元和内部接口单元供电。

进一步地，所述的外部接口单元包括USB Host、USB Slave、通用串行接口和Jtag接口中的一种或多种。

进一步地，所述的供电单元、主控制单元、传感器模块、无线通信模块、外部接口单元、内部接口单元和数据存储单元中使用到的芯片和电子元件采用贴片封装，所述芯片和电子元件的最低工作温度不超过-30～50℃的范围。

进一步地，一种适于低温环境的无线传感器网络节点，还包括电源适配器，所述电源适配器将交流市电转换成5V的直流电源，用于为节点供电。

进一步地，一种适于低温环境的无线传感器网络节点，在正常状态下，当所述节点无任务时间超过第一阈值后，所述节点进入空闲状态；

在正常状态下，节点处理任务，当所述节点无任务时间超过第一阈值后，所述节点进入空闲状态；

在空闲状态下，节点功耗用于外部时钟的频率，当有任务到来时，则节点返回正常状态处理任务；否则，当节点空闲时间超过第二阈值后，所述节点进入休眠状态；