专利名称：一种无线传感器网络监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线传感器网络系统领域，尤其涉及一种无线传感器网络监测系统。
背景技术：
无线电传感器网络是近几年来的研究热点，无线电传感器具有安装、布置灵活，使用方便的特点，但存在路由选择复杂、电池寿命有限、系统稳定性较差等缺陷，如果在大规模的系统中完全使用无线电传感器，系统的复杂度、成本、维护的费用非常高。随着无线射频技术以及大规模集成电路的发展，近年来，无线网络传感器网络的研究与应用成为热点与重点。传感器网络的发展趋势将是结合无线和有线传感器网络的优缺点，构建混合型传感器网络，用于某些特殊的工业环境，比如化工厂中的安全检测，基于无线/电源线混合型工业传感器网络系统，利用工业环境中已经存在的电源网络作为我们系统中的主干网络， 实现整个传感器网络的主传输通路，而无线电传感器作为整个传感器网络的补充，将分布在主干网络的周围，覆盖区域中的盲点，利用无线和有线传感器网络各自的优势，实现工业环境中传感器监测网络。无线/电源线混合型工业传感器网络系统结合了有线以及无线传感器各自的优点，能利用现有的电源网络结合无线网络，具有安装、使用方便、灵活性强等特点，能够以很低的成本快速建立起大规模的传感器网络。同时，作为基础研究，项目具有广阔的应用和发展前景，比如工业、军事、家庭生活等方面，尤其是矿井安全监控方面应用的需求更加紧迫， 如利用矿井坑道中的照明电路构造传感器的主干网络，而矿井工人身上可以携带无线瓦斯传感器，并在一些比较危险的地方撒布一些无线传感器，这样，中心监控室就能对整个坑道的瓦斯分布情况有个很好地监督，能够为矿井工人提供一个有效的安全屏障。此外，还将此项技术应用到天然气、石油管道运输等安全监测的领域中，可在此项目的基础上展开目标定位、跟踪等多方位的研究工作。另外，如天然气传输管道的监测、煤矿矿井中的瓦斯监测等，与一般家庭、办公室中应用所不同的是，其工业环境中的电磁噪音大、覆盖面积大、传输距离远、周围环境恶劣、 甚至可能是无人区。根据分析可看出，无线传感器网络在矿井安全生产中的应用是有限的。 因此，很有必要对此加以改进。
实用新型内容针对以上缺陷，本实用新型提供一种低成本、可降低复杂度、同时高度可靠、便于安装与拆卸的无线传感器网络监测系统，以解决现有技术的诸多不足。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种无线传感器网络监测系统，包括中心服务器、调制解调器、若干无线基站节点以及对应的无线监控节点，所述中心服务器与调制解调器连接，所述调制解调器通过电力线接入若干组无线基站节点，每组无线基站节点对应配有两组无线监控节点。[0008]本实用新型所述的无线传感器网络监测系统的有益效果通过以有线基站/传感器作为某个区域的核心，在此周围构建一个小规模的无线传感器网络，从而降低无线传感器网络的复杂度；同时，利用工业环境中的电源网络，构造成主干网络，把各个不同地点的无线传感器网络连接，构成一个大规模传感器监测网络，相对于现有产品，是一种低成本、 低复杂度、同时高度可靠、便于安装及拆卸的传感器网络系统；该系统可为工矿企业提供一种可行、可靠、廉价的大规模传感器网络解决方案，利用矿井中现有的照明电路为整个系统的信息传输主干，利用无线电传感器作为补充，用于照明电路没有延伸的地方以及一些安全死角，具有安装灵活、维护成本低、可靠性强等特点，符合传感器网络的技术发展趋势；可利用现有的一些成熟技术，为广大的矿井工人提供一道安全的屏障，具有很大的社会意义， 经济价值；其结构设计的核心思想主要体现在以下方面(1)设立有线基站/传感器将负责一个区域中信息的收集、整理和传输，因它由有线电源提供能量，因此具有很强的功能，将负责周围无线传感器无线电信号的收集整理工作，同时，能将自身负责区域中所有的传感器信号加以整理，比如编码、信息压缩等，然后把数据通过电源网络传输到中心监控室，有线基站/传感器的安装采用普通电器的插座连结，使用非常方便；(2)可设置无线传感器独立的无线传感器由电池供电，并采用工作/休眠的方式来延长使用寿命，该装置负责工业环境中的某些盲点的环境监测，比如煤矿矿井中刚刚挖掘的隧道中的瓦斯监测，安检人员随身携带的无线检测设备等；它能将自身采集的信息以及其它无线传感器需要自身中继的信息传输到距离自己最近的(无线信号最强)有线基站 /传感器；无线传感器可根据需要，灵活撒布。
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。图1是本实用新型实施例所述无线传感器网络监测系统结构连接示意图。图中1、中心服务器；2、调制解调器；3、无线基站节点；4、无线监控节点。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例所述的无线传感器网络监测系统，包括中心服务器1、调制解调器2、若干无线基站节点3以及对应的无线监控节点4，所述中心服务器1与调制解调器2连接，所述调制解调器2通过电力线接入若干组无线基站节点3，每组无线基站节点3对应分配两组无线监控节点4。该结构所采用以电源线为主干，以无线电为分支的网络拓扑结构、分布式动态路由和数据融合算法以及新颖的瓦斯传感器动态除尘、防水技术，实现了在恶劣的环境下(如矿井)，瓦斯监测信号的长距离传输，具有数据采集地点灵活可调、数据传输可靠、实时性强的特点，其具体工作原理如下(1)电源线为主干，无线电为分支的网络拓扑结构在保证利用电源线作为长距离信息传输的同时，利用无线电网络实现了短距离的信息传输，使瓦斯传感器的信息能先通过无线电进行传输(从无线监控节点4传输至无线基站节点3)，然后通过电源线传输至中央监控室；[0017](2)分布式动态路由和数据融合算法解决了移动数据的动态路由选择问题，通过压缩数据，最大程度的利用有限的带宽，同时由于传感器为无线电，无限路由以及节能是技术难点。因此，各个节点采用对自己最优的方式，来实现整个网络的最优，实现无线传感器网络中的路由选择同能耗有一个很好的折中，即在能耗最少的情况下，选择一个最适合实际应用情况的路由算法；(3)瓦斯传感器动态除尘、防水技术，解决了恶劣环境下长时间工作而瓦斯传感器容易发生堵塞使灵敏度降低的问题，本项目在保证传感器检测的反应时间基础上，将现有的传感器由静态的、时间连续型的工作方式，转变成动态的、时间离散型的工作方式，即按照一定的时间间隔，将时间轴分成多个检测周期，其传感器的特殊结构能保证传感器除尘和防水的功能。以上本实用新型实施例所述的无线传感器网络监测系统，在软件方面可分成中心主机软件、电源传输节点的嵌入式系统、无线传感器节点的嵌入式系统，等几个方面，首先， 其中的中心主机软件分成几个模块①自动检测模块当检测节点动态的加入或退出系统时，中心服务器将能自动检测并且能采取相应的流程加以处理；②节点定位模块各个节点将拥有一个统一的、唯一的编号，结合GIS(Geographic Information System)系统将各点的位置以地图的形式表现出来；③数据采集、整理模块定时收集各个传感器节点的状态信息并加以分析和整理。其次，电源传输节点的嵌入式系统包括①操作系统简单的嵌入式操作系统；②传输控制模块包括传输协议的设计、数据组织以及实现；③数据采集模块系统将定时对传感器或无线传感器模块读取数据；④数据整理模块对本区域中所有的传感器数据进行整理，进行编码，实现数据列车。最后，无线传感器节点的嵌入式系统包括①操作系统简单的嵌入式操作系统，比如TinyOS系统；②节能模块定时唤醒、休眠控制；③传感器信息采集模块通过标准接口接收传感器采集的数据；④无线传输控制模块在已有的传输协议的基础上，加入系统自身的控制及传输机制，实现本项目的特定目标。以上本实用新型实施例所述的无线传感器网络监测系统，在硬件方面有电源线传输模块、无线传输模块、传感器模块、中心监控模块等。前三个模块可以针对不同的需求自由组合，比如，无线电传输模块同传感器模块相结合就是一个无线传感器节点。为实现各模块相互结合，项目进行了模块间接口的研究，定义了一个通用的接口标准，通过这个接口标准，各个模块之间可相互识别，数据通讯以及控制。首先，其中的电源传输模块项目通过电电源传输模块将以低成本实现两个或多个传输通路，作为传感器网络，相对于互联网而言，传输速率要求不高，但是需要稳定、可靠，项目采用现在已经比较成熟的芯片、模块，实现300 1000米范围内数据通过普通电源线传输的功能。其次，无线传输模块无线传输只是限于很小的一个区域(10 100米)，因此采用通用的中央处理器芯片以及射频芯片即可满足需求，同时，在无线信号接收点可由有线电源供电，节能模块可以大大简化，而独立的无线传感器可采用简单的休眠/工作的模式来延长使用寿命。然后，传感器模块当 WPSN1.0接口标准制定了以后，传感器可根据需求选择温度、湿度、气压、火警、瓦斯等任何模块，传感器模块本身不带电源，将由电源传输模块或无线传输模块来提供电能，本项目用简单的化学反应的瓦斯传感器作为研究对象，实现矿井瓦斯监测的传感器网络。最后，中心监控模块由一台服务器及一台热备份服务器构成，可动态的显示各个节点的实时状态，当主机出现故障时，热备份服务器将自动成为主服务器，保障整个系统能正常的工作；通讯方式方面采用RS232或者RS485把电源通讯网络同主机联系起来。 以上实施倒是本实用新型较优选具体实施方式
的一种，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1. 一种无线传感器网络监测系统，包括中心服务器、调制解调器、若干无线基站节点以及对应的无线监控节点，其特征在于所述中心服务器与调制解调器连接，所述调制解调器通过电力线接入若干组无线基站节点，每组无线基站节点对应配有两组无线监控节点。
专利摘要本实用新型涉及一种无线传感器网络监测系统，包括中心服务器、调制解调器、若干无线基站节点以及对应的无线监控节点，所述调制解调器通过电力线接入若干组无线基站节点，每组无线基站节点对应配有两组无线监控节点。本实用新型有益效果通过以有线基站/传感器作为某个区域的核心，在此周围构建一个小规模的无线传感器网络，从而降低无线传感器网络的复杂度；同时，利用工业环境中的电源网络，构造成主干网络，把各个不同地点的无线传感器网络连接，构成一个大规模传感器监测网络，是一种低成本、低复杂度、同时高度可靠、便于安装及拆卸的传感器网络系统；该系统可为工矿企业提供一种可行、可靠、廉价的大规模传感器网络解决方案。
文档编号G08C17/02GK202095101SQ20112013576
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月3日 优先权日2011年5月3日
发明者袁军 申请人:长沙智明信息技术有限公司