基于WSN的智能气象传感器设计及应用

【摘要】传统的气象站采用有线方式获取数据，它的传感器都采用不同的接口（如RS232、RS485等）与系统对接，这无疑给传感器的维护和更新换代带来了不便，此外如果传统的气象传感器需要更新换代，就有可能需要更换一整套气象设备，从而增加了气象站的成本开销。无线传感网技术（WSN）以及微控制器技术已经日趋成熟，为气象传感器的更新换代带来了契机。相对而言，无线方式较有线方式方便了很多，并且成本降低了许多。本实验室受气象相关部门委托，将无线传感网技术与气象传感器相结合，统一了各种不同的接口，可方便气象站对传感器的升级和维护。无线传感网技术还可以将气象传感器采集到的数据迅速上传到互联网上，以供观测人员进行远程监控。因此，设计出一种基于WSN、方便更新换代、无线通信的智能传感器具有实际意义。本文通过对支持ZigBee通信技术的芯片进行分析与筛选，采用Freescale公司生产的MC13213芯片。通过设计相应的硬件接口电路，屏蔽了气象站中的温度、湿度、风速、风向、雨量和气压六种主要传感器的接口，统一成ZigBee无线接口，预留出有线传感器接口以供扩展。此外，本文设计并给出路由节点与传感器节点之间的通信协议，将传感器采集到的数据通过无线路由节点统一发送到服务器，可以配合侦听程序和服务器端Web进行调试。最终以可视化的形式展现给用户，并且给出了传感器的物理量回归和配置方法。该系统可以方便地接入新型的智能传感器，解决了气象站更新换代成本较为昂贵的实际问题。另外，该系统还可以灵活选定不同型号的主控器，方便后续的数据接入互联网。本论文实现了一整套基于WSN的智能气象传感器解决方案。该方案接口统一、组网方便，最终按照气象局的规范发送气象数据，并实时显示相应的气象信息。实践证明：所设计的基于WSN的智能气象传感器可以实现系统的预期功能，减少传感器更换及铺设有线电路的成本，为智能气象的发展提供了一种可行性的解决方案。
【作者】李涛；
【导师】王宜怀；
【作者基本信息】苏州大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】WSN；智能气象；传感器；ZigBee；MC13213；

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