本发明涉及一种环境监测领域，具体是一种基于无线传感器网络的环境监测系统。
背景技术：
在日常生活中经常需要对环境、交通及各种工农业设施进行检测、控制等。传统的数据采集系统往往是中央站嵌入数据采集系统，通过有线传输或人工定期读卡的方式完成现场数据的采集。从技术的角度看，传统的数据采集系统通常存在以下几个问题：1、传感器硬件放置之前要精确设定，需要基础设施的辅助设备，如电缆等；2、主要通过收集局部环境的精度了解整体环境的状况；3、在监测区域内出现大量盲区，同时传感设备特别容易受外界环境的影响而产生采集误差；4监测区发生环境突变时，设备难以及时监测到异常，因此系统灵敏性差、稳定度低以及准确性都比较差；5、若传感器出现故障时，检测区域的数据将无法发送给监控终端，因此网络的容错性差。
针对传统数据采集系统所存在的问题，采用无线传感器网络技术来构建监测系统，能够利用其技术优势来满足异常事件自动监测的需求，并能有效解决传统系统存在的问题，其优势表现在：1、无线传感器网络的自组织特性使得系统组建不需要额外的硬件设施支持，微型化的监测设备更易安装，不必进行架设或大面积切割路面，因此，施工要比传统检测系统更加容易；2、无线通信方式减少了布线的投入，降低了维护和维修的难度，增加了通信的灵活性，监测设备的廉价性使得大面积布设成为可能，增加了监测系统的可靠性；3、节点集成多种类型的传感器，使得同时采集多个事件特征数据成为可能，大大缩短了数据采集时间；4、开放式的网络结构及网络的自组织特性，使新的节点可以随时加入，而失效节点可以随时删除，不对原有系统造成影响。因此，基于无线传感器网络的监测系统具有较好的扩展性和灵活性；5、传感器网络的目标发现、定位及目标跟踪技术，能够对监测区域内发生的诸如火灾等异常事件进行快速、精确的定位，可以缩短救援时间，减少损失。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于无线传感器网络的环境监测系统，以解决传统的环境监测系统已经不适应现代要求，带来诸多问题。而国内的水平相对国外落后，在节点上的研究较多，缺少对整个系统的创新性研究，尤其是在算法协议上；网络中的节点往往是靠电池供电。当节点的电池能量耗尽时，节点便不能再继续工作；本发明可以有效地减少网络中结点的能耗消耗，控制传输功率，并延长整个环境监测网络的寿命并且可以满足加密传输数据的需求。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于无线传感器网络的环境监测系统，主要包括：用户端、任务管理中心、互联网和卫星、汇聚网关节点、监测区域、传感器节点，所述用户端与任务管理中心连接，所述任务管理中心与互联网和卫星连接，所述互联网和卫星与汇聚网关节点连接，所述汇聚网关节点与监测区域，所述监测区域与传感器节点连接。
作为本发明进一步的方案：所述用户端进一步主要包括：微处理器、数据交换接口、USB接口、复位按键、显示设备，其中微处理器采用Intel架构及Windows操作系统，所述Intel架构为兼容X64的ARM 920T内核，所述Windows操作系统中移植Velocity接口和循环算法，所述数据交换接口为基于IGES的数据交换接口，所述USB接口为基于PL2303的USB接口，所述复位按键采用剪刀脚结构的按键。
作为本发明进一步的方案：所述任务管理中心为基于CAN总线的I/O服务模块，其中CAN总线采用改良MCP2515控制器，改良MCP2515控制器主要包括8个28字节发送缓冲器、8个28字节接收缓冲器、16个128字节接收过滤器和8个64字节接收过滤屏蔽器，工作电压为1.5V，工作电流为2mA，时钟脉冲频率为120MHz。
作为本发明进一步的方案：所述互联网和卫星为数据接收模块、数据发送模块和以太网控制器，其中以太网控制器主要包括PHY接口管理模块、流量控制模块、LAN端口交换芯片、卫星通讯模块，其中LAN端口交换芯片主要包括PLC电路、LAN端口和数据转换模块。
作为本发明进一步的方案：所述汇聚网关节点为各汇聚网关节点配备基础数据传输设备，将获得的数据和信息加密后传至用户端中，加密采用非对称加密算法，所对应的云计算系统中采用了异步响应技术。
作为本发明进一步的方案：所述传感器节点具有收集数据、处理数据和无线通信功能，其传感单元，对相应的参数(温度、湿度)进行测量，将测量数据通过这个有大量节点组成的网络以无线方式传送到汇聚网关节点进行处理。
作为本发明进一步的方案：所述传感器节点无线传感器采用Ad-ATMA算法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实现系统结构紧凑，智能化管理，1、无线传感器网络的自组织特性使得系统组建不需要额外的硬件设施支持，微型化的监测设备更易安装，不必进行架设或大面积切割路面，因此，施工要比传统检测系统更加容易；2、无线通信方式减少了布线的投入，降低了维护和维修的难度，增加了通信的灵活性，监测设备的廉价性使得大面积布设成为可能，增加了监测系统的可靠性；3、节点集成多种类型的传感器，使得同时采集多个事件特征数据成为可能，大大缩短了数据采集时间；4、开放式的网络结构及网络的自组织特性，使新的节点可以随时加入，而失效节点可以随时删除，不对原有系统造成影响；因此，基于无线传感器网络的监测系统具有较好的扩展性和灵活性；5、传感器网络的目标发现、定位及目标跟踪技术，能够对监测区域内发生的诸如火灾等异常事件进行快速、精确的定位，可以缩短救援时间，减少损失。
说明书附图
图1为本发明的工作原理。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
一种基于无线传感器网络的环境监测系统，主要包括：用户端、任务管理中心、互联网和卫星、汇聚网关节点、监测区域、传感器节点，所述用户端与任务管理中心连接，所述任务管理中心与互联网和卫星连接，所述互联网和卫星与汇聚网关节点连接，所述汇聚网关节点与监测区域，所述监测区域与传感器节点连接。
所述用户端进一步主要包括：微处理器、数据交换接口、USB接口、复位按键、显示设备，其中微处理器采用Intel架构及Windows操作系统，所述Intel架构为兼容X64的ARM 920T内核，所述Windows操作系统中移植Velocity接口和循环算法，所述数据交换接口为基于IGES的数据交换接口，所述USB接口为基于PL2303的USB接口，所述复位按键采用剪刀脚结构的按键。
所述任务管理中心为基于CAN总线的I/O服务模块，其中CAN总线采用改良MCP2515控制器，改良MCP2515控制器主要包括8个28字节发送缓冲器、8个28字节接收缓冲器、16个128字节接收过滤器和8个64字节接收过滤屏蔽器，工作电压为1.5V，工作电流为2mA，时钟脉冲频率为120MHz。
所述互联网和卫星为数据接收模块、数据发送模块和以太网控制器，其中以太网控制器主要包括PHY接口管理模块、流量控制模块、LAN端口交换芯片、卫星通讯模块，其中LAN端口交换芯片主要包括PLC电路、LAN端口和数据转换模块。
所述汇聚网关节点为各汇聚网关节点配备基础数据传输设备，将获得的数据和信息加密后传至用户端中，加密采用非对称加密算法，所对应的云计算系统中采用了异步响应技术。
所述传感器节点具有收集数据、处理数据和无线通信功能，其传感单元，对相应的参数(温度、湿度)进行测量，将测量数据通过这个有大量节点组成的网络以无线方式传送到汇聚网关节点进行处理。
所述传感器节点无线传感器采用Ad-ATMA算法。
工作原理：
使用无线传感器网络作为环境监测的手段，可以实时的得到被测区域的详细信息，测试频率可以人为设置，无需值守。而传统的监测手段，往往依靠体型巨大的设备，价格高，设置不方便，并且难以移动。通过使用无线传感器网络，可以节省大量人力和物力，同时得到非常精确细致的监测数据，例如可以监测被测量每分钟的变化情况，有助于从微观角度来分析和思考被测对象的特征。
使用无线传感器网络作为环境监测的手段，可以实时的得到被测区域的详细信息，测试频率可以人为设置，无需值守。而传统的监测手段，往往依靠体型巨大的设备，价格高，设置不方便，并且难以移动。通过使用无线传感器网络，可以节省大量人力和物力，同时得到非常精确细致的监测数据，例如可以监测被测量每分钟的变化情况，有助于从微观角度来分析和思考被测对象的特征。
无线传感器采用Ad-ATMA算法，在延迟和PDR(数据包传递速率)方面，性能优于传统的ATMA和AdAMAC算法，且在能耗方面也优于其他两种算法，可以有效的提升整个无线传感器网络的服务时间，更长时间的工作，性能更加出色。数据传输加密采用非对称加密算法的RSA算法，对于需要加密传输加密的用户来说，可以提升整个系统的安全保密性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。