一种基于水体环境监测的无线网关节点及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水体环境监测的无线网关节点及方法，包括无线传输模块、微处理器、信号收发模块以及温差发电自供电模块，其中：所述微处理器输入端与无线传输模块相连接，输出端与信号收发模块相连接，所述温差发电自供电模块分别与无线传输模块、微处理器及信号收发模块相连，通过微处理器发送指令给无线采集节点，并通过无线传输模块接收无线采集节点传送的数据，再发送至微处理器实现数据的融合处理，微处理器与对外数据的传递通过信号收发模块实现，且该微处理器能够在低电压下以超低功耗状态工作，此外，整个无线网关节点的电源通过温差发电自供电模块来提供，可以实现水体环境在线、无人值守检测的实际需求，性能可靠，绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水体环境监测的无线网关节点及方法
本专利技术属于水体环境监测
，具体涉及一种基于水体环境监测的无线网关节点及方法。
技术介绍
随着时代的不断发展，环境问题得到人们的重视，尤其是水污染。为了能时刻掌握某一区域的水质情况，人们往往都会对水环境进行长时间、不间断地水体监测工作。目前已有水质指标检测设备体积较大、检测耗时较长、价格昂贵,尤其是不能满足在线、无人值守检测的实际需求。而水环境监测无线传感节点正好可以解决现有水质指标检测设备面临的技术问题。网关节点是水环境监测无线传感节点的重要环节，负责无线传感网的控制和管理功能，实现数据的融合处理，连接无线传感网与外部网络，实现两种协议之间的通信协议转换，同时还负责发布监测终端的任务，并把收集的数据转发到远程监测中心。故此，如何提供一种高可靠、低功耗的基于水体环境监测的无线网关节点及方法，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
故此，本专利技术的目的在提供一种基于水体环境监测的无线网关节点及方法，用以实现水体环境在线、无人值守检测时，性能可靠，绿色环保。一方面，本专利技术提供一种基于水体环境监测的无线网关节点，包括无线传输模块、微处理器、信号收发模块以及温差发电自供电模块，其中：所述微处理器输入端与无线传输模块相连接，输出端与信号收发模块相连接，所述温差发电自供电模块分别与无线传输模块、微处理器及信号收发模块相连。作为进一步的改进，所述微处理器为低功耗中央微处理器，对多组监测数据信号进行集中分析，并按预定程序进行数据预处理。作为进一步的改进，所述信号收发模块为GPRS模块，所述GPRS模块通过微处理器的串口驱动，并通过AT指令控制，若GPRS模块在1分钟内无数据收发，则将自动进入休眠状态。作为进一步的改进，所述温差发电自供电模块包括温差发电装置和电能管理模块，其中，所述电能管理模块包括电能管理电路、电能转换电路和电能存储器件，所述电能转换电路与温差发电装置的TEG相连，所述电能存储器件分别与电能转换电路、电能管理电路和无线网关节点相连。作为进一步的改进，所述电源管理电路包括起动电路、主电路、开关电路、反馈电路和储能器件，所述起动电路与主电路相通并分别与温差发电装置的TEG相连，所述开关电路分别与起动电路、主电路和反馈电路相通，所述反馈电路分别与起动电路和主电路相通，所述主电路与储能器件相连，所述起动电路为主电路的启动提供初始电压；所述主电路实现低输入电压到高输出电压的高效率转换；所述开关电路控制主电路开启与关闭，并通过方波的形式调节输出；所述反馈电路用于关闭起动电路及确保开关电路的工作。作为进一步的改进，所述温差发电装置包括透明罩、集热板、隔热层、支撑板、散热部件和泡沫浮垫，所述支撑板设置于透明罩的底部，并与透明罩形成封闭空间，所述集热板设置于所述封闭空间内，所述集热板底部贴设有TEG，所述散热部件通过TEG支撑件与所述TEG相连，所述TEG与集热板相连的一端为热端，其与散热部件相连的一端为冷端，所述集热板底部还设置有隔热层，所述隔热层位于集热板与支撑板之间，所述泡沫浮垫安装于支撑板的底部。另一方面，本专利技术提供一种基于水体环境监测的无线网关方法，基于其上任一项所述的基于水体环境监测的无线网关节点，所述无线网关节点通过无线传输模块与无线采集节点通信连接，且通过信号收发模块与远程监测中心通信连接，所述无线采集节点用于负责对水体环境参数的采集、预处理和无线传输，所述无线网关节点通过微处理器发送指令给无线采集节点，并通过无线传输模块接收无线采集节点传送的数据，实现数据的融合处理，所述远程监测中心通过信号收发模块接收无线网关节点融合处理后的数据，该方法包括以下步骤：S100、无线网关节点初始化，且将无线网关节点所要实现的功能定义为数据事件、邻居表事件和路由表事件，每个事件完成相应功能，每个事件按一定关系串接就能实现无线网关节点工作的功能需求；S101、唤醒后创建网络；S102、判断是否收到远程监测中心发送的远程指令，若是，进入步骤S103，反之，则进入返回步骤S102；S103、解析接收到的远程监测中心发送的远程指令；S104、判断是否在上传数据，若是，则进入步骤S105，反之，则进入步骤S106；S105、数据上传请求事件，进入步骤S110；S106、判断是否上传邻居表，若是，则进入步骤S107，反之，则进入步骤S108；S107、邻居表上传请求事件，进入步骤S110；S108、判断是否上传路由表，若是，则进入步骤S109，反之，则进入步骤S111；S109、路由表上传请求事件；S110、全网广播设置指令；S111、接收休眠指令；S112、进入休眠。本专利技术提供的基于水体环境监测的无线网关节点及方法，通过微处理器发送指令给无线采集节点，并通过无线传输模块接收无线采集节点传送的数据，再发送至微处理器实现数据的融合处理，微处理器与对外数据的传递通过信号收发模块实现，且该微处理器能够在低电压下以超低功耗状态工作，此外，整个无线网关节点的电源通过温差发电自供电模块来提供，可以实现水体环境在线、无人值守检测的实际需求，性能可靠，绿色环保。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是一种基于水体环境监测的无线网关节点的结构简图。图2是温差发电自供电模块的结构图。图3是电源管理电路的结构图。图4是温差发电装置的剖视图。图5是温差发电装置应用于水面太阳辐射大温差产生的示意图。图6是本专利技术一种基于水体环境监测的无线网关方法一实施例的流程图。附图标记的对应关系为：1、透明罩2、TEG3、TEG支撑件4、集热板5、隔热层6、支撑板7、泡沫浮垫8、散热部件具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示，本专利技术实施例提供的基于水体环境监测的无线网关节点，包括无线传输模块、微处理器、信号收发模块以及温差发电自供电模块，其中：微处理器输入端与无线传输模块相连接，输出端与信号收发模块相连接，优选地，该微处理器为低功耗中央微处理器，对用于表征水质量参数的多组监测数据信号进行集中分析，并按预定程序进行数据预处理，该水质量参数具体包括水体的温度信息、PH值信息、电导率信息、氨氮含量信息和重金属污染信息；温差发电自供电模块分别与无线传输模块、微处理器及信号收发模块相连。需要说明的是，无线传输模块基于Zigbee微处理器芯片CC2430制作，用来实现无线传感节点的通信。通过其上设置，经无线传输模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水体环境监测的无线网关节点，其特征在于，包括无线传输模块、微处理器、信号收发模块以及温差发电自供电模块，其中：所述微处理器输入端与无线传输模块相连接，输出端与信号收发模块相连接，所述温差发电自供电模块分别与无线传输模块、微处理器及信号收发模块相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于水体环境监测的无线网关节点，其特征在于，包括无线传输模块、微处理器、信号收发模块以及温差发电自供电模块，其中：所述微处理器输入端与无线传输模块相连接，输出端与信号收发模块相连接，所述温差发电自供电模块分别与无线传输模块、微处理器及信号收发模块相连。


2.根据权利要求1所述的基于水体环境监测的无线网关节点，其特征在于，所述微处理器为低功耗中央微处理器，对用于表征水质量参数的多组监测数据信号进行集中分析，并按预定程序进行数据预处理。


3.根据权利要求2所述的基于水体环境监测的无线网关节点，其特征在于，所述信号收发模块为GPRS模块，所述GPRS模块通过微处理器的串口驱动，并通过AT指令控制，若GPRS模块在1分钟内无数据收发，则将自动进入休眠状态。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于水体环境监测的无线网关节点，其特征在于，所述温差发电自供电模块包括温差发电装置和电能管理模块，其中，所述电能管理模块包括电能管理电路、电能转换电路和电能存储器件，所述电能转换电路与温差发电装置的TEG相连，所述电能存储器件分别与电能转换电路、电能管理电路和无线网关节点相连。


5.根据权利要求4所述的基于水体环境监测的无线网关节点，其特征在于，所述电源管理电路包括起动电路、主电路、开关电路、反馈电路和储能器件，所述起动电路与主电路相通并分别与温差发电装置的TEG相连，所述开关电路分别与起动电路、主电路和反馈电路相通，所述反馈电路分别与起动电路和主电路相通，所述主电路与储能器件相连，所述起动电路为主电路的启动提供初始电压；所述主电路实现低输入电压到高输出电压的高效率转换；所述开关电路控制主电路开启与关闭，并通过方波的形式调节输出；所述反馈电路用于关闭起动电路及确保开关电路的工作。


6.根据权利要求5所述的基于水体环境监测的无线网关节点，其特征在于，所述温差发电装置包括透明罩、集热板、隔热层、支撑板、散热部件和泡沫浮垫，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍丽，梁迅，肖和龙，肖任，李凌荣，刘文灿，
申请(专利权)人：长沙军民先进技术研究有限公司，长沙中欧自动控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43