全文摘要
本实用新型公开了一种基于无线传感网络的环境监测装置。包括：一个以上的采集端Zigbee节点，所述的采集端Zigbee节点用于采集环境数据；汇聚端Zigbee节点，用于接收来自采集端Zigbee节点采集的环境数据，并将所述环境数据传输到远程实时监控管理云平台。本实用新型具有监测精度高、结构简单和使用方便特点。
主设计要求
1.一种基于无线传感网络的环境监测装置，其特征在于，包括：一个以上的采集端Zigbee节点，所述的采集端Zigbee节点用于采集环境数据；汇聚端Zigbee节点，用于接收来自采集端Zigbee节点采集的环境数据，并将所述环境数据传输到远程实时监控管理云平台；所述的采集端Zigbee节点包括：二氧化氮传感器，用于采集二氧化氮浓度数据信息；二氧化硫传感器，用于采集二氧化硫浓度数据信息；温度传感器，用于采集温度数据信息；采集端控制单元，用于接收并处理数据信息；采集端Zigbee模块，用于完成组网，实现各采集端Zigbee节点间采集端控制单元处理的数据信息的传输；所述的汇聚端Zigbee节点包括：汇聚端Zigbee模块，用于接收组网中的数据信息；汇聚端控制单元，用于接收并处理来自汇聚端Zigbee模块的、组网中的数据信息；无线通信模块，用于将汇聚端控制单元处理的数据信息传输到远程实时监控管理云平台。
设计方案
1.一种基于无线传感网络的环境监测装置，其特征在于，包括：
一个以上的采集端Zigbee节点，所述的采集端Zigbee节点用于采集环境数据；
汇聚端Zigbee节点，用于接收来自采集端Zigbee节点采集的环境数据，并将所述环境数据传输到远程实时监控管理云平台；
所述的采集端Zigbee节点包括：
二氧化氮传感器，用于采集二氧化氮浓度数据信息；
二氧化硫传感器，用于采集二氧化硫浓度数据信息；
温度传感器，用于采集温度数据信息；
采集端控制单元，用于接收并处理数据信息；
采集端Zigbee模块，用于完成组网，实现各采集端Zigbee节点间采集端控制单元处理的数据信息的传输；
所述的汇聚端Zigbee节点包括：
汇聚端Zigbee模块，用于接收组网中的数据信息；
汇聚端控制单元，用于接收并处理来自汇聚端Zigbee模块的、组网中的数据信息；
无线通信模块，用于将汇聚端控制单元处理的数据信息传输到远程实时监控管理云平台。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的环境监测装置，其特征在于：所述的二氧化氮传感器的型号为AC-NO2-N，二氧化硫传感器的型号为AC-SO2-N，温度传感器的型号为DS18B20，采集端控制单元和汇聚端控制单元的型号均为STM32F103VCT6，采集端Zigbee模块和汇聚端Zigbee模块的型号均为DL_20；无线通信模块为4G通信模块，型号为WH-G405tf。
3.根据权利要求2所述的基于无线传感网络的环境监测装置，其特征在于：
所述的二氧化氮传感器的USART_RX和USART_TX引脚分别与采集端控制单元的PA1和PA2引脚连接；
所述的二氧化硫传感器的USART_RX和USART_TX引脚分别与采集端控制单元的PD8和PD9引脚连接；
所述的温度传感器的数据传输引脚DO与采集端控制单元的PA5引脚连接；
所述的采集端Zigbee模块的USART_RX和USART_TX引脚分别与采集端控制单元的PA9和PA10引脚连接；
所述的汇聚端Zigbee模块的USART_RX和USART_TX引脚分别与汇聚端控制单元的PA9和PA10引脚连接；
所述的无线通信模块的USART_TX和USART_RX引脚分别与汇聚端控制单元的PC10和PC11引脚连接。
4.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的环境监测装置，其特征在于：所述的采集端Zigbee节点还包括显示模块，用于采集端控制单元处理的数据信息的显示。
5.根据权利要求4所述的基于无线传感网络的环境监测装置，其特征在于：显示模块的型号为LCD12864。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种环境监测装置，特别是一种基于无线传感网络的环境监测装置。
背景技术
随着经济的飞速发展，发展与环境间的矛盾日益突出，尤其近年来各种环境事件的频繁出现，造成重大的环境影响和财产损失，引起了社会各界对环境安全的担忧。目前国家已经意识到加强环境监管，保障环境安全的重要性。因而环境监测在环境问题的处理初期显得尤为重要。但目前的环境监测设备存在精度低、设备复杂和使用不便的缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种基于无线传感网络的环境监测装置。本实用新型具有监测精度高、结构简单和使用方便特点。
本实用新型的技术方案：一种基于无线传感网络的环境监测装置，包括：一个以上的采集端Zigbee节点，所述的采集端Zigbee节点用于采集环境数据；
汇聚端Zigbee节点，用于接收来自采集端Zigbee节点采集的环境数据，并将所述环境数据传输到远程实时监控管理云平台；
所述的采集端Zigbee节点包括：
二氧化氮传感器，用于采集二氧化氮浓度数据信息；
二氧化硫传感器，用于采集二氧化硫浓度数据信息；
温度传感器，用于采集温度数据信息；
采集端控制单元，用于接收并处理数据信息；
采集端Zigbee模块，用于完成组网，实现各采集端Zigbee节点间采集端控制单元处理的数据信息的传输；
所述的汇聚端Zigbee节点包括：
汇聚端Zigbee模块，用于接收组网中的数据信息；
汇聚端控制单元，用于接收并处理来自汇聚端Zigbee模块的、组网中的数据信息；
无线通信模块，用于将汇聚端控制单元处理的数据信息传输到远程实时监控管理云平台。
前述的基于无线传感网络的环境监测装置中，所述的二氧化氮传感器的型号为AC-NO2-N，二氧化硫传感器的型号为AC-SO2-N，温度传感器的型号为DS18B20，采集端控制单元和汇聚端控制单元的型号均为STM32F103VCT6，采集端Zigbee模块和汇聚端Zigbee模块的型号均为DL_20；无线通信模块为4G通信模块，型号为WH-G405tf。
前述的基于无线传感网络的环境监测装置中，所述的二氧化氮传感器的USART_RX和USART_TX引脚分别与采集端控制单元的PA1和PA2引脚连接；
所述的二氧化硫传感器的USART_RX和USART_TX引脚分别与采集端控制单元的PD8和PD9引脚连接；
所述的温度传感器的数据传输引脚DO与采集端控制单元的PA5引脚连接；
所述的采集端Zigbee模块的USART_RX和USART_TX引脚分别与采集端控制单元的PA9和PA10引脚连接；
所述的汇聚端Zigbee模块的USART_RX和USART_TX引脚分别与汇聚端控制单元的PA9和PA10引脚连接；
所述的无线通信模块的USART_TX和USART_RX引脚分别与汇聚端控制单元的PC10和PC11引脚连接。
前述的基于无线传感网络的环境监测装置中，所述的采集端Zigbee节点还包括显示模块，用于采集端控制单元处理的数据信息的显示。
前述的基于无线传感网络的环境监测装置中，显示模块的型号为LCD12864。
有益效果
与现有技术相比，本实用新型根据Zigbee模块的组网特性，构建了一个对监测环境的监测网，使环境监测更加精确，更加符合环境事实；同时使用Zigbee组网无线传输各采集端Zigbee节点的数据，使得设备的结构更加简单，安装设置更加方便。同时，通过汇聚端Zigbee节点的无线通信模块远程传送到远程实时监控管理云平台的结构，能够实现远程监测，进一步增加了装置使用的便利性。
本实用新型通过组网可以自动支持更多环境监测传感器zigbee节点的接入，完成数据融合，支持点对点及广播数据通信。且Zigbee模块功耗低，能采用电池供电，方便安装及部署。
综上，本实用新型具有监测精度高、结构简单和使用方便特点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是采集端Zigbee节点的连接电路示意图；
图3是汇聚端Zigbee节点的连接电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
实施例1。一种基于无线传感网络的环境监测装置,参见图1-图3，包括：一个以上的采集端Zigbee节点，所述的采集端Zigbee节点用于采集环境数据；
汇聚端Zigbee节点，用于接收来自采集端Zigbee节点采集的环境数据，并将所述环境数据传输到远程实时监控管理云平台；
所述的采集端Zigbee节点包括：
二氧化氮传感器，用于采集二氧化氮浓度数据信息；
二氧化硫传感器，用于采集二氧化硫浓度数据信息；
温度传感器，用于采集温度数据信息；
采集端控制单元，用于接收并处理数据信息；
采集端Zigbee模块，用于完成组网，实现各采集端Zigbee节点间采集端控制单元处理的数据信息的传输；
所述的汇聚端Zigbee节点包括：
汇聚端Zigbee模块，用于接收组网中的数据信息；
汇聚端控制单元，用于接收并处理来自汇聚端Zigbee模块的、组网中的数据信息；
无线通信模块，用于将汇聚端控制单元处理的数据信息传输到远程实时监控管理云平台。
监测前，将多个采集端Zigbee节点均匀分散布置于监测环境中；监测时，各采集端Zigbee节点的传感器采集相应的数据信息(即采集二氧化氮浓度、二氧化硫浓度和温度数据信息，由该三种数据信息构成环境数据)传送到采集端控制单元，数据信息经采集端控制单元处理后，由各采集端Zigbee模块构成的组网传送到汇聚端Zigbee节点，再由汇聚端Zigbee节点的无线通信模块远程传送到远程实时监控管理云平台。本实用新型根据Zigbee模块的组网特性，构建了一个对监测环境的监测网，使环境监测更加精确，更加符合环境事实；同时使用Zigbee组网无线传输各采集端Zigbee节点的数据，使得设备的结构更加简单，安装设置更加方便。同时，通过汇聚端Zigbee节点的无线通信模块远程传送到远程实时监控管理云平台的结构，能够实现远程监测，进一步增加了装置使用的便利性。
前述的二氧化氮传感器的型号为AC-NO2-N，二氧化硫传感器的型号为AC-SO2-N，温度传感器的型号为DS18B20，采集端控制单元和汇聚端控制单元的型号均为STM32F103VCT6，采集端Zigbee模块和汇聚端Zigbee模块的型号均为DL_20；无线通信模块为4G通信模块，型号为WH-G405tf。
前述的二氧化氮传感器的USART_RX和USART_TX引脚分别与采集端控制单元的PA1和PA2引脚连接；使用时，采集端控制单元通过PA1发送串口命令给二氧化氮传感器，该模块经USART_RX收到串口命令后开始进行二氧化氮浓度数据信息采集，采集的数据信息通过该模块的USART_TX发送到采集端控制单元的PA2，由PA2进入采集端控制单元进行处理。本实用新型采用的型号为AC-NO2-N的二氧化氮传感器，能够更好地适应检测环境，有效提高了装置的使用寿命；而且价格便宜，降低了设备成本；同时该传感器模块精度高、长期稳定性好，同时具备超低功耗，超薄外形尺寸优势，量程可以达到0-20 ppm ，分辨率达到0.02ppm；有效提高了装置的整体性能。
所述的二氧化硫传感器的USART_RX和USART_TX引脚分别与采集端控制单元的PD8和PD9引脚连接；使用时，采集端控制单元通过PD8发送串口命令给二氧化硫传感器，该模块经USART_RX收到串口命令后开始进行二氧化硫浓度数据信息采集，采集的数据信息通过该模块的USART_TX发送到采集端控制单元的PD9，由PD9进入采集端控制单元进行处理。本实用新型采用的型号为AC-SO2-N的二氧化硫传感器，能够更好地适应检测环境，量程可以达到0-20 ppm ，分辨率达到0.02ppm；有效提高了装置的监测精度。
所述的温度传感器的数据传输引脚DO与采集端控制单元的PA5引脚连接；
所述的采集端Zigbee模块的USART_RX和USART_TX引脚分别与采集端控制单元的PA9和PA10引脚连接；
所述的汇聚端Zigbee模块的USART_RX和USART_TX引脚分别与汇聚端控制单元的PA9和PA10引脚连接；
Zigbee模块采用串口转zigbee透传功能，其接收到的数据信息通过串口转换后被控制单元读取到。通过Zigbee模块完成组网，实现点对点数据传输及广播数据传输,支持全双工通信及双向同时发送及不间断发送，信道及波特率可配置，每秒传输速率可以达到3300字节。
通过组网可以自动支持更多环境监测传感器zigbee节点的接入，完成数据融合，支持点对点及广播数据通信。且Zigbee模块功耗低，能采用电池供电，方便安装及部署。
所述的无线通信模块的USART_TX和USART_RX引脚分别与汇聚端控制单元的PC10和PC11引脚连接。汇聚端控制单元将需要发送的数据信息直接通过串口转换为TCP\/IP数据包，发送到远程实时监控管理云平台上。本装置的Zigbee模块及4G模块都采用串口透传模式，方便与MCU连接及控制，用户不用关注底层复杂的Zigbee协议及TCP\/IP协议，直接专注应用层逻辑业务的开发。
前述的采集端Zigbee节点还包括显示模块，用于采集端控制单元处理的数据信息的显示。
前述的显示模块的型号为LCD12864。显示模块通过RS、SCK、DAT、CS、RTS引脚与采集端控制单元的PC0～PC4引脚连接，完成采集的数据信息的本地显示，可以显示中文、英文、符号及数字。
前述的控制单元分别通过各自的电池电源管理模块供电，电池电源管理模块的型号为SPX1117M5-3.3，其主要完成电压转换、降压、稳压等功能，最终得到的5V和3.3V电压分别与STM32主控单元的3.3V及5V供电连接及传感器及各个模块5V供电接口连接。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920083868.0
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:52(贵州)
授权编号:CN209731577U
授权时间:20191203
主分类号:H04W4/38
专利分类号:H04W4/38;H04W84/18;H04L29/08;G01D21/02
范畴分类:39C;
申请人:铜仁学院
第一申请人:铜仁学院
申请人地址:554300 贵州省铜仁市碧江区川硐办事处教育园区启航路238号
发明人:韩春霞;杨宇
第一发明人:韩春霞
当前权利人:铜仁学院
代理人:韩炜
代理机构:11362
代理机构编号:北京联创佳为专利事务所(普通合伙) 11362
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计