[实用新型]一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种传感器网络节点平台。

背景技术

水声通信是目前应用最为广泛的水下无线通信技术。其主要特点之一是较长的传输距离，尤其在海水中，其能够实现20公里甚至更远的信号传输。但是该技术其在浅水区域表现一般。其次，水声通信传输速度相对较慢，且由于其信道带宽有限，故单位时间吞吐量（即数据传输率）相对很低。

电磁波通信由于其导电性，在海水中衰减严重，故长期一直不被重视。然而近十年来，电磁波通信发展迅速，在某些领域更取得了重大突破，电磁波通信在水下的应用也逐渐重新为人所认知。目前，一个普遍接受的事实是，电磁波通信在近距离水下通信的优势十分明显（淡水约100米以内，海水则更短），特别是在淡水环境中。其技术特点表现在数据传输率高、传输速度快、穿越水和空气介质时不衰减，以及不受外界干扰影响等优点。这恰好弥补了水声通信的不足。除此以外，基于电磁波通信的无线传感网建设也较为方便，便于实现多种水下用途。

光通信主要在某些特定的应用场合下所使用。其最大的优点是可以实现很高的数据吞吐量（可达千兆级）。然而，由于其要求通视，且易受干扰等缺点，使其在实际中应用有限。

实用新型内容

针对以上缺陷，本实用新型将集中发挥水声通信、电磁波通信和光通信等三种基本的水下无线通信方式各自的优点，并基于这些通信协议，设计一种多用途的水域无线传感器网络节点平台。该传感器网络节点平台将普遍适用于淡水或咸水（以下用海水来表示）环境，可以在水面和水下之间实现上浮和下沉，从而满足环境监测、物体跟踪和定位等多种任务的要求。一方面，在应用中，根据实际需要采用不同的通信方式。另一方面，该平台可有选择的同时搭载不同的传感器，以适应不同的应用场景。换言之，该平台实现了模块化的传感器设计。需要说明的是，这里的水域泛指广义的和水相关的区域，一般而言，包括水面上和水面下等应用情况。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台，包括电源模块1，中央处理模块2以及与中央处理模块2无线连接的传感器网络节点，所述的传感器网络节点内设有无线通信模块3、传感器模块4、位置信息功能模块5。

所述的无线通信模块3内部设有声学传输单元6、电磁波传输单元7以及光学传输单元8，所述的传感器模块4内部设有不同类型的传感器单元，所述的位置信息功能模块5内部设有定位单元15、沉浮功能单元16和姿态稳定单元17。

所述的传感器模块4内的传感器单元可由温度传感器单元、压力传感器单元、深度传感器单元、流量传感器单元、太阳能总辐射传感器单元、风速传感器单元、盐度传感器单元、悬浮颗粒传感器单元中的一种或多种组成。

所述的中央处理模块1用于处理和协调单个传感器网络节点中各功能模块及其内部各功能单元的工作以及多个传感器网络节点之间的通信交流工作，所述的电源模块1用于为整个基于多传输协议的多用途传感器网络节点平台供电。

所述的无线通信模块3用于实现多个传感器网络节点彼此之间以及各传感器网络节点与外部设备之间的水声通信、电磁波通信及光通信。

所述的传感器模块4用于采集不同类型的信息并将采集的信息传输给中央处理模块2，并由中央处理模块2通过无线通信模块3发送给接收方。

所述的位置信息功能模块5内部的定位单元15用于实现各传感器网络节点的位置采集并将结果反馈给中央处理模块2，沉浮功能单元17用于根据中央处理模块2的指令调整传感器网络节点在其所处环境中的位置。

所述的姿态稳定单元17可以是用于保持传感器网络节点自身稳定的随动减摇鳍或稳定浮标。

所述的电源模块1可包括太阳能充电功能单元以及可充电可拆卸的嵌入式充电功能单元，前者工作时置于自然空间中，后者放置于各模块内部，前者给后者充电。

本实用新型的电源模块1可包括两种，即太阳能充电功能单元，以及可充电可拆卸的嵌入式充电功能单元等，如充电电池。前者工作时置于自然空间中，朝向天空；后者一般放置于装置内部。前者可以给后者充电。电源模块1负责为整个系统供电。

中央处理模块2处理和协调单个节点中各功能模块和模块内部各功能单元的工作。这包括，各种传感器的控制、信号的采集和处理；无线传输模块3工作；系统运动控制等。此外，该模块也负责处理多个节点之间的通信交流等工作。