一种基于无线传感器网络的应用方法和系统.pdf

本发明公开了一种基于无线传感器网络的应用方法和系统，所述应用方法，包括如下步骤：在无线传感器网络中的汇聚节点上设置数据转换和通讯模块，所述数据转换和通讯模块与移动终端无线连接；汇聚节点接收由无线传感器网络中的传感器节点采集并传送来的环境数据，通过所述数据转换和通讯模块将所述环境数据转换成移动终端可接受格式的数据并发送给移动终端；移动终端接收汇聚节点发送来的环境数据，对该环境数据执行应用处理。本发明借助于移动终端良好的移动性而极大地提高了整个无线传感器网络应用上的适用性，且可轻易的将现有网络升级而适应本发明这种具有更良好适用性的结构，升级方式简单，网络改造成本低廉。

1.  一种基于无线传感器网络的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、在无线传感器网络中的汇聚节点上设置数据转换和通讯模块，所述数据转换和通讯模块与移动终端无线连接；
B、汇聚节点接收由无线传感器网络中的传感器节点采集并传送来的环境数据，通过所述数据转换和通讯模块将所述环境数据转换成移动终端可接受格式的数据并发送给移动终端；
C、移动终端接收汇聚节点发送来的环境数据，对该环境数据执行应用处理。

2.  如权利要求1所述的应用方法，其特征在于，所述应用处理包括对环境数据的存储、显示或远程交互。

3.  如权利要求1所述的应用方法，其特征在于，所述移动终端为3G移动终端。

4.  如权利要求1至3任一所述的应用方法，其特征在于，所述移动终端包括GPS模块，所述应用方法还包括节点位置标定过程：
在传感器节点中设定锚节点；
通过所述GPS模块为所述锚节点标定位置。

5.  如权利要求1至3任一所述的应用方法，其特征在于，所述移动终端包括视频模块，所述应用方法还包括利用所述视频模块对传感器网络中的监控现场进行视频监控的过程。

6.  一种基于无线传感器网络的应用系统，其特征在于，包括传感器节点、汇聚节点、移动终端；其中，
传感器节点，用于采集环境数据并传送给汇聚节点；
汇聚节点，设置有数据转换和通讯模块，所述数据转换和通讯模块与移动终端无线连接；汇聚节点用于接收所述传感器节点采集并传送来的环境数据，通过所述数据转换和通讯模块将所述环境数据转换成移动终端可接受格式的数据并发送给移动终端；
移动终端，用于接收汇聚节点发送来的环境数据，对该环境数据执行应用处理。

7.  如权利要求6所述的应用系统，其特征在于，所述数据转换和通讯模块为蓝牙转换器。

8.  如权利要求6所述的应用系统，其特征在于，所述移动终端为3G移动终端。

9.  如权利要求6至8任一所述的应用系统，其特征在于，所述移动终端包括GPS模块，所述GPS模块用于为传感器节点中的锚节点标定位置。

10.  如权利要求6至8任一所述的应用系统，其特征在于，所述移动终端包括视频模块，所述视频模块用于对传感器网络中的监控现场进行视频监控。

一种基于无线传感器网络的应用方法和系统
技术领域
本发明涉及无线传感器网络和移动通讯领域，具体的说，涉及一种基于无线传感器网络的应用方法和系统。
背景技术
无线传感器网络作为21世纪最重要的技术之一，已经逐渐进入了人们的生活。为了研究无线传感器网络，许多公司包括高校都推出了无线传感器网络商业化平台。一种典型的无线传感器网络平台的系统结构如图1所示。
在图1中，整个系统结构由无线传感器节点、汇聚节点和PC机三部分组成。部署在监测区域的每个传感器节点均具有传感和无线通信的能力，它们将采集环境信息并通过多跳的方式发送给汇聚节点；汇聚节点相当于一个网关，负责将传感器节点发来的数据通过RS232接口转发给PC；通过PC，用户就能对传感器网络的部署区域内的环境信息进行监控。
这样的系统虽然能满足在实验室的要求，但在室外实际应用环境中却受到了很大的限制，主要是在野外实际环境中，往往无法携带PC机等大型设备，并为之提供220V交流电源，使得上述系统结构具有相当的局限性。
发明内容
有鉴于上述背景，本发明提供了一种基于无线传感器网络的应用方法和系统，可以提高无线传感器网络应用的适用性。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种基于无线传感器网络的应用方法，包括如下步骤：
A、在无线传感器网络中的汇聚节点上设置数据转换和通讯模块，所述数据转换和通讯模块与移动终端无线连接；
B、汇聚节点接收由无线传感器网络中的传感器节点采集并传送来的环境数据，通过所述数据转换和通讯模块将所述环境数据转换成移动终端可接受格式的数据并发送给移动终端；
C、移动终端接收汇聚节点发送来的环境数据，对该环境数据执行应用处理。
在所述的应用方法的实施例中，所述应用处理包括对环境数据的存储、显示或远程交互。
所述移动终端可以为3G移动终端。
在所述的应用方法的一个实施例，所述移动终端包括GPS模块，所述应用方法还包括节点位置标定过程：
在传感器节点中设定锚节点；
通过所述GPS模块为所述锚节点标定位置。
在所述的应用方法的另一实施例中，所述移动终端包括视频模块，所述应用方法还包括利用所述视频模块对传感器网络中的监控现场进行视频监控的过程。
本发明还公开了一种基于无线传感器网络的应用系统，包括传感器节点、汇聚节点、移动终端；其中，
传感器节点，用于采集环境数据并传送给汇聚节点；
汇聚节点，设置有数据转换和通讯模块，所述数据转换和通讯模块与移动终端无线连接；汇聚节点用于接收所述传感器节点采集并传送来的环境数据，通过所述数据转换和通讯模块将所述环境数据转换成移动终端可接受格式的数据并发送给移动终端；
移动终端，用于接收汇聚节点发送来的环境数据，对该环境数据执行应用处理。
所述数据转换和通讯模块可以为蓝牙转换器。
本发明通过在无线传感器网络中引入移动终端，通过汇聚节点上设置的数据转换和通讯模块与移动终端进行无线连接，将采集的环境数据进行格式转换后传送给移动终端，由移动终端对这些环境数据进行相应的应用处理，借助于移动终端良好的移动性而极大地提高了整个无线传感器网络应用上的适用性。对于现有网络的改造来说，只需要在汇聚节点上设置一个数据转换和通讯模块，则可以轻易的将现有网络升级而适应本发明这种具有更良好适用性的结构，升级方式简单，网络改造成本低廉。
附图说明
图1为无线传感器网络系统的典型结构示意图；
图2为利用本发明升级后的无线传感器网络系统结构示意图；
图3为本发明具体实施方式的硬件模块连接示意图；
图4为本发明具体实施方式的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并对照具体实施方式对本发明做详细说明。
如图2所示，本发明具体实施方式的应用系统，主要包括以下模块：
传感器节点4，用于实现对监测区域5的环境数据的采集并将数据通过无线多跳的方式传送给汇聚节点3。
汇聚节点3，负责接收传感器节点4发来的数据包，并将数据包通过RS232接口转发出去。
数据转换和通讯模块2，设置在汇聚节点3，用于连接汇聚节点3以及与移动终端1无线连接。在本例中，数据转换和通讯模块2为蓝牙转换器，蓝牙转换器2接收汇聚节点3发出的RS232数据，将其转换成蓝牙数据发送给移动终端1；相应的，将移动终端1的蓝牙数据转换成RS232数据发送给汇聚节点3。当然，数据转换和通讯模块2并不限制于蓝牙转换器，同样可以是其他格式的数据转换和通讯模块，例如红外转换器、USB转RS232模块等。
移动终端1，通过数据转换和通讯模块2实现与汇聚节点3的无线连接。根据本例，由于数据转换和通讯模块2为蓝牙转换器，因此，移动终端1是具有蓝牙功能的移动终端1，也即蓝牙数据是移动终端的一种可接受格式的数据。对应于数据的其他格式，只要是移动终端可接受的格式，也都可以采用这一结构对这些数据进行处理。
移动终端1可以对接收到的环境数据做各种相应的应用处理，例如将环境数据存储到本端，在本端显示这些环境数据等等。此外，通过移动通讯网络，可以将这些环境数据传送到小区基站，或者经互联网(internet)到达远方的远程终端或者服务器，即实现远程数据交互的应用。移动通讯网络可以是2G网络，如GSM网络、GPRS网络。同样也可以是3G网络，例如WCDMA网络、TDS-CMDA网络等。3G移动通信网络由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成，是一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，可以满足城市和偏远地区各种用户密度，支持高速移动环境，提供话音、数据和多媒体等多种业务(最高速率可达2Mbps)的先进移动通信网。目前，3G技术已经趋于成熟，基于3G平台的各种业务也发展迅速。当采用3G网络进行远程数据交互时，相应的，移动终端是支持3G的3G移动终端。
移动终端上可以设置GPS模块，以便可以跟GPS卫星通信，用来为在传感器节点中设定的锚节点标定位置；此外，移动终端上也可以设置视频模块，在无线传感器网络的监控应用中，利用移动终端视频模块实现的视频电话业务，可以对现场进行视频监控。
对应于上述系统，本发明具体实施方式的基于无线传感器网络的应用方法，包括如下步骤：
1、在无线传感器网络中的汇聚节点上设置数据转换和通讯模块，所述数据转换和通讯模块与移动终端无线连接；
2、汇聚节点接收由无线传感器网络中的传感器节点采集并传送来的环境数据，通过所述数据转换和通讯模块将所述环境数据转换成移动终端可接受格式的数据并发送给移动终端；
3、移动终端接收汇聚节点发送来的环境数据，对该环境数据执行应用处理。
本发明的应用方法和系统，具有以下有益效果：
1、通过对原有无线传感器网络的升级，借助于移动终端而完成升级后的无线传感器网络的构建，使得在野外进行实验时无需携带PC机或者大型电源，极大的提高了新的无线传感器网络平台的适用性。
2、升级方式简单，通用性好，能对目前市场上大多数无线传感器网络平台进行升级。
3、升级方式成本较低，可以直接采用现有的移动终端平台，从而可以节省硬件开发和调试的成本。
4、利用移动终端上设置的GPS模块可以实现无线传感器网络中的锚节点的定位，从而可以方便地解决传感器网络数据的地点匹配困难的问题，使得新的无线传感器网络平台实用性大大提高。
5、利用移动终端的视频电话业务，方便地解决了无线传感器网络带宽小，无法进行视频数据传输的难题。
6、升级后的无线传感器网络平台，能通过以3G网络与Internet和远程计算机连接，实现传感器网络数据的远程传输。
下面以一实例对本发明具体实施方式的应用方法及系统做一描述。在该实例中，移动终端为3G手机，数据转换和通讯模块为蓝牙转换器，如图3所示，3G手机1通过蓝牙转换器2和汇聚节点3实现连接，完成数据的转换和通讯，在3G手机1和蓝牙转换器2之间传输的是蓝牙数据，在蓝牙转换器2和汇聚节点3之间传输的是RS232数据。
其中，3G手机1例如可以采用中兴通讯公司的TD-SCDMA/EDGE双模手机U980，该手机采用linux操作系统，符合蓝牙V2.0协议，带有200万和30万像素双摄像头，内置GPS。蓝牙转换器2例如可以采用凌峰公司的BCM_LV模块，该模块符合蓝牙V2.0协议，标准灵敏度(误码率)达到-80dBm，内置2.4GHz天线，采用向前纠错编码，通信效率高，自动跳频，抗干扰能力强。蓝牙转换器2与汇聚节点3通过RS232接口，使用标准9针串口连接。汇聚节点3是无线传感器网络平台的一部分，根据不同厂商型号有所不同，例如可以是CROSSBOW公司的MIB510型汇聚节点。
图4为上述实例的流程示意图，其具体步骤如下：
步骤S1，将汇聚节点3通过串口连接到蓝牙转换器2，打开设备电源。
步骤S2，打开3G手机1的蓝牙功能，寻找蓝牙设备，与蓝牙转换器2进行配对。配对完之后，初始化工作完成。
步骤S3，运行3G手机1中的无线传感器网络业务软件WSN view。
步骤S4，在WSN view中设置工作参数：包括与蓝牙转换器2的连接的波特率、数据位、奇偶校验；如果数据需要与远程服务器共享，需要设置远程的IP地址和端口号；如果需要视频服务，需要将配对手机的手机号添加进白名单。
步骤S5，通过蓝牙转换器与汇聚节点连接后，此时便可从软件的主窗口上查看到传感器网络的解析数据包。如果在步骤S4中设置了远程共享，无线传感器网络数据将在后台程序中被发送至远程服务器。从步骤S5主窗口分别可以跳至步骤S6、步骤S7和步骤S8。
步骤S6，在实验过程中，如果需要给锚节点进行定位，可以将3G手机1移动至锚节点附近。在软件窗口中执行相应操作，即可通过GPS模块获得锚节点坐标并加以保存。步骤S6完成后，可以回到步骤S5。
步骤S7，在步骤S6执行过程中，如果有远程合法用户进行视频呼叫，WSN view业务软件将启动视频通话业务。通话结束后，返回步骤S5。
步骤S8，如果需要保存当前传感器网络的数据，在软件窗口中执行相应操作，数据将以文本的形式保存在3G手机1的存储设备上。
步骤S9，实验完成后退出，关闭WSN view业务软件。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，但这只是为便于理解而举的实例，不应认为本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以做出各种可能的等同改变或替换，这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。