利用IPv6地址优势搭建寒旱区野外观测仪器组网节点

兰州交通大学基于IPv6的寒旱区野外观测仪器组网节点研制的项目介绍了服务用户群体与实施效果、产品推广与应用情况，以及项目的实施对我国下一代互联网技术发展所起到的推动作用。

项目创新性

项目主要探索研究基于IPv6技术建立寒旱区野外观测仪器组网的关键技术，利用IPv6地址的优势，设计实现野外观测仪器组网硬件节点，构建具有清晰结构的、稳定的、高效的观测仪器无线组网技术，可提升寒旱区野外观测数据的自动化水平和数据实时性。项目技术架构（逻辑图）如图1所示。

图1 项目技术架构图（逻辑图）

关键技术取得的重大进展

通常，根据仪器组网需要，将仪器组网节点划分为组网节点和网关节点。观测仪器组网网络包含传感器、数采仪、组网节点和网关节点。在野外台站的观测平台原有传感器和数采仪的基础上，自主设计组网节点、网关节点。组网节点由主控单元、射频单元、存储单元、电源单元和近端设备接口单元5部分构成。主控单元采用cc2538芯片，射频芯片使用的是cc2538的2.4GHZ IEEE802.15.4兼容RF收发器，存储单元采用T-Flash卡，设备供电采用太阳能加蓄电池的方式，本节点支持SPI/USB、RS232、RS485等通信接口。组网节点现已完成设计与制作。网关节点由主控单元、射频单元、存储单元、电源单元和远端网络接口单元五部分构成。主控单元使用STM32芯片，远端网络接口单元使用的是以太网接口芯片LAN2870，射频单元、存储单元和电源单元设计与组网节点基本相同。网关节点现已完成设计与制作。

节点中软件平台使用小型嵌入式操作系统 Contiki。 Contiki是一款开源的、高可移植的、支持网络的多任务嵌入式操作系统，它适用于无线传感器网络中的传感节点。 Contiki 操作系统包含了为低功耗微处理器设计的小型 TCP/IP 协议栈uIPv6。现已实现组网节点间基本的IPv6通信。

项目的创新性

1.将提升野外监测信息化，提高数据的采集密度和质量；突破单点独立观测，形成网络化的多学科、成体系的联合组网观测研究体系；实现数据传输的实时性，使监测由人工化到自动化、网络化，实现监测方法上质的飞跃。

2.设计适合高寒地区的仪器组网关键技术，提供一套适宜于高寒、干旱生态、环境密集观测数据获取的可用于野外观测仪器组网和数据自动传输的技术体系。

3.设计寒旱区野外观测点观测仪器组网的硬件组网节点和网关节点，设计的节点具有体积小、功耗低，系统实时性高等特点，提高观测仪器组网网络的能效，延长了网络生命周期，为寒旱区野外台站观测仪器组网提供了关键技术和可借鉴的技术路线。

实施效果与推广情况

项目成果主要为地学科研人员服务，在发展和完善观测仪器组网、仪器控制及组网理论方面的相关研究提供了新的研究方法。项目实施有助于推动下一代互联网技术在科学研究领域中的应用，作为科研的支撑平台，并且项目在环境监测、地震监测、地质灾害监测、化工、医学等其他研究领域也具有一定的应用示范和推广价值。