基本信息
- 项目名称：
- 在线环境检测的无线传感网络系统开发与设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品主要包括数据采集和处理部分、无线传输部分以及接收显示部分。系统工作时,发射器的数据采集装置首先通过传感器采集信号,然后,通过A/D转换和单片机对数据提取、采样、量化并存入单片机内,单片机再通过无线通讯模块PTR2000(发端)将数据发送,接收端PTR2000 将数据接收,经下位机处理后送给上位机显示出来。
- 详细介绍：
- 随着我国经济和社会的飞速发展，环境保护也越来越紧迫。但是要监测的环境范围广阔。这些散布的监测点如何作到与中央控制中心的随时联系呢？如果依靠手工进行监测，这样既增加了测报人员的劳动强度，同时由于需长期监测和记录，需处理的数据量大，给测报者分析数据带来了很大的麻烦和困难，也越来越不适应智能化仪表应用的速度。采用何种手段将监测到的信息及时汇总到控制中心是当今远程监测系统的重要议题。铺设有线网络价格不菲，而且实施存在困难，并且对于长距离的线路维护也很麻烦，存在安全隐患。本系统采用单片机为数据处理芯片，利用温度等传感器检测环境参数，利用无线传感模块进行远程数据传送，检测端利用传感器进行检测。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、作品设计、发明的目的和基本思路 随着我国经济和社会的飞速发展，环境保护也越来越紧迫。但是要监测的环境范围广阔。这些散布的监测点如何作到与中央控制中心的随时联系呢？如果依靠手工进行监测，这样既增加了测报人员的劳动强度，同时由于需长期监测和记录，需处理的数据量大，给测报者分析数据带来了很大的麻烦和困难，也越来越不适应智能化仪表应用的速度。采用何种手段将监测到的信息及时汇总到控制中心是当今远程监测系统的重要议题。铺设有线网络价格不菲，而且实施存在困难，并且对于长距离的线路维护也很麻烦，存在安全隐患。本系统采用单片机为数据处理芯片，利用温度等传感器检测环境参数，利用PTR2000无线模块进行远程数据传送，检测端利用传感器进行检测。 2、创新点 该系统电路、程序设计实用性好。采用本方案设计无线传输的距离远，接收和发射合一，系统运用了蛇形走线、接地等抗干扰技术，功率消耗小，适用野外作业，实时传输数据正确，系统设计可扩充性好，预留IO接口，只要连接相应环境参数传感器，即可实现该参数检测。 3、技术关键和主要技术指标 (1)不带天线无线传输距离在5M以上，如插上天线传输距离可以达到1000 M。 (2)工作速度最高可达20 kbit/s(也可在较低速率下工作,如9600 bps)。
科学性、先进性
- 常见的无线通信有基于802.11的无线局域网WLAN、BlueTooth、HomeRF及欧洲的HiperLAN(高性能无线局域网)，但其硬件设计、接口方式、通信协议及软件堆栈复杂，需专门的开发系统，开发成本高、周期长，最终产品成本也高。 本系统与以上产品具有如下优势： （1）本作品的处理器为51系列单片机，其开发系统成熟简单，运行成熟稳定，开发周期短，性价比较高 （2）传输的距离远，在不带天线的情况下传输距离能达5米，带天线的基础上可以达到1000米，数据能够自动传送，而且本系统扩展性强，如果要测量其他参数，可以在硬件搭载其他传感器，实现多参数环境检测，待机状态仅为8μA，可以较长时间工作。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 按照相关规定
作品可展示的形式
- 实物、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品无线传感网络具有抗干扰性能强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制少、安装灵活等优点，在许多领域有着广泛的应用前景。本作品低功耗、微型化可以满足用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的实际需求，因此本产品在嵌入式系统中将得到广泛应用。本系统不存在这些问题，且本作品无线数据传输技术稳定，功能较强、携带方便，以上特点使其在嵌入式无线产品中得到了广泛应用。PTR 2000采用抗干扰能力较强的FSK方式对数据进行调制/解调，实现数据的无线通信.其工作频率稳定可靠、外围元件少、功耗极低且便于设计生产，非常适合于便携及手持产品的设计及应用，同时可满足无线传输的要求，它是目前低功耗，低成本无线数据传输模块的理想选择。
同类课题研究水平概述
- 在环境监测系统中，数据网络技术的选择一般要具备:一是组建的网络要有自动组网功能、数据传输可靠等性能;一是要满足用户的需求。灵活的组网方式、低成本的控制、低能量的消耗、较高的传输安全性是无线传感网络监测系统所必须具备的。现阶段，发展起来热门流行的短距离无线数据网络技术分别是Wi一Fi、NFC，下面分别对这几种技术作简要的介绍。 1.近距离无线传输(NFC) 基于无线设备间的“非接触式射频识别”(RFID)及互联技术的基础上，Philips、Nokia和sony三家公司推出了短距离无线通信技术标准。与RFID不同的是，NFC采用了双向识别和连接。其传输距离最长为20cm，工作在13.56MHz频段，传输速率高。NFc满足了任意两个无线设备之间的信息交换和服务交换，让信息的传递变得更加简单化。 2.Wi一Fi(IEEE802.11) Wi一Fi是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准(IEEE802.11)。Wi一Fi最早是在1997年提出来的，主要定义了介质访问层(MAC层)和物理层。在物理层，Wi一Fi定义了一个2.4GHz的LsM频段标准。但是安全性低和能耗较大。 3.超宽带技术(UWB) 超宽带技术的发展模式类似于Wi一Fi，最早应用在军事领域里。“超宽带技术”最早在1989年被美国国防部使用，根据最新联邦通信委员会的定义，超宽带系统中心频率高于2.SGHz，并且至少具备500MHz的-1OdB频宽。但是由于发射的功率较低，所以在距离内有较大的速度优势，最高速率可达1Gb/S。由于超宽带的种类繁多，运用也很广泛，比如个人局域网(PAN)、无线局域网(WLAN)、短距离雷达等。 通过上文的分析，NFC的传输距离小于20cm且网络总最多只能拥有8个节点，故在环境监测这种需要多节点的项目中不适用;而Wi一Fi虽然传输距离远、速率快，但是安全性低，更严重的是能耗较大，也不满足环境监测所需的低能耗条件;所以是一种低速率、短距离的无线通信技术，它是介于无线标记技术和NFC技术之间的技术。和其他的技术相比，基于PTR2000的无线传感网络技术是一种最节约能源的技术之一。
