一种基于无线传感器网络的远洋船舶安全监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶电子信息领域，具体地，涉及一种基于无线传感器网络的远洋船舶安全监控系统。
【背景技术】
[0002]无线传感器网络是一种分布式传感网络，它的终端是可以感知和检查外部世界的传感器，传感器通过无线方式产生通信，因此网络设置灵活，设置位置可以随时更改，还可以与互联网进行有线或者无线的连接，并通过无线通讯方式形成一个多跳自组织网络。
[0003]无线传感网络实现了数据的采集、处理以及传输三大功能，所述无线传感网络由部署在检测区域内大量的廉价微型节能传感器节点组成，通过无线通信方式以自组织的形式形成网络系统，其目的是协同地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，接受命令并与控制中心交换有关现实世界的信息。
[0004]无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、加速度和方向等信息及周边环境。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。在军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域都已经有所应用。
[0005]伴随着移动通信技术、嵌入式操作系统和半导体技术的发展，移动智能终端已经深入寻常百姓家并且逐渐改变着人们的生活习惯，人们已经习惯于在智能终端上完成越来越多的工作。
[0006]然而目前并没有一种基于无线传感器网络和移动智能终端实现对船舶的远程监控，实现船舶安全监控的自动化和实时化的技术手段。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中并没有一种较为完善的对船舶的远程监控的技术缺陷，本发明的目的是提供一种基于无线传感器网络的远洋船舶安全监控系统。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种基于无线传感器网络的远洋船舶安全监控系统，至少包括无线传感器网络、船载终端、移动智能终端，所述无线传感器网络与所述船载终端通信连接，所述船载终端与所述移动智能终端通信连接，且所述船载终端还与至少一个卫星通信终端通信连接。
[0009]优选地，所述无线传感器网络由多个传感器节点组成，所述传感器节点分为终端节点、路由节点以及汇聚节点，所述终端节点分别与所述路由节点以及汇聚节点通信连接，所述汇聚节点与所述船载终端通信连接。
[0010]优选地，所述终端节点、路由节点以及汇聚节点均由传感器单元、处理单元、无线收发单元以及电源单元组成，所述电源分别与所述传感器单元、处理单元、无线收发单元电连接，所述处理单元分别与所述传感器单元以及无线收发单元通信连接，所述无线收发单元在工作状态下提供无线传感器网络的正常工作以及移动智能终端的信息收发。
[0011]优选地，所述传感器单元包括传感器以及模数转换模块。
[0012]优选地，所述处理单元包括处理器以及存储器。
[0013]优选地，所述无线收发单元由无线收发模块组成。
[0014]优选地，所述电源为微型电源。
[0015]优选地，所述传感器节点用于采集环境参数，所述环境参数通过所述汇聚节点传输给所述船载终端。
[0016]优选地，所述环境参数包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、加速度或者方向。
[0017]优选地，所述传感器节点被分布于所述远洋船舶的集装箱、甲板和/或船舱。
[0018]优选地，在工作状态下，所述无线传感器网络将环境参数发送给所述船载终端，所述船载终端对所述环境参数进行分析、存储，并将其发送给移动智能终端以及所述卫星通信终端。
[0019]优选地，所述安全监控系统还包括至少一个卫星通信终端4，所述卫星通信终端4分为卫星通信终端船载端41以及卫星通信终端地面端42，所述卫星通信终端船载端41分别与所述船载终端2以及卫星通信终端地面端42通讯连接。
[0020]根据本发明的另一个方面，提供了一种对船舶安全进行监控的控制方法，包括如下步骤:
[0021]a、所述传感器节点采集所述环境参数；
[0022]b、所述传感器节点将所述环境参数传输给所述船载终端；
[0023]C、所述船载终端处理所述环境参数；
[0024]d、若所述船载终端发现异常参数，发出警报，并断开电源；
[0025]e、所述船载终端将所述异常参数发送给移动智能终端以及所述卫星通信终端；
[0026]f、所述船载终端实时采集所述环境参数，直到所述环境参数恢复正常，取消警报。
[0027]优选地，在所述步骤a之前，还包括步骤:对远洋船舶作业区域进行划分；对所述传感器节点进行编号；将所述编号传感器节点进行定位处理。
[0028]优选地，在所述步骤a中，包括如下步骤:所述终端节点以及所述路由节点采集所述环境信息；所述终端节点以及所述路由节点将所述环境信息转化为环境参数；所述终端节点以及所述路由节点将所述环境参数传输给汇聚节点；所述汇聚节点将环境参数进行整入口 ο
[0029]优选地，在所述步骤c之后，还包括如下步骤:所述船载终端将所述环境参数发送给所述卫星通信终端；所述卫星通信终端接收所述环境参数数据；所述卫星通信终端处理所述环境参数数据；所述卫星通信终端将所述环境参数数据发送给控制信息中心。
[0030]优选地，在所述步骤c之后，还包括如下步骤:移动智能终端发出请求信息；移动智能终端与所述船载终端产生通信；船载终端将实时环境参数发送给所述移动智能终端；移动智能终端接收所述实时环境参数。
[0031]优选地，在所述e之后，还包括如下步骤:所述移动智能终端接收所述异常参数，同时向所述船载终端发出控制指令。
[0032]根据本发明的另一个方面，提供一种基于无线传感器网络和移动智能终端的远洋船舶安全监控系统，其特征在于系统由无线传感器网络、船载终端、移动智能终端和卫星通信终端等组成。船舶无线传感器网络通过遍布于船舶集装箱、甲板、船舱的传感器采集与船舶安全有关的各项参数。船载终端用以汇集、分析、存储和转发数据，并且可以向传感器节点的执行传感器下发控制命令，从而在突发情况下实现对船舶的控制。移动智能终端用以和船载终端交互，可以让工作人员在移动作业中获取传感网的数据以及下发控制命令。卫星通信终端负责船舶与地面间的远程数据收发。
[0033]优选地，所述无线传感器网络使用的是分层体系，在这种结构体系中节点被划分在不同级别的子网络中，各子网络分别对应不同的作业区域；在船舶集装箱、甲板、船舱的检测部位安置相应的传感器节点并通过编号的方式以供定位；在各子网络中分为终端节点和路由节点，数据通过网络的最优路径层层传输给路由节点，经路由节点转发给汇聚节点后，由汇聚节点传递给船载终端。
[0034]优选地，所述移动智能终端为常用的智能手机、平板电脑等搭载有操作系统的电子产品。
[0035]优选地，所述卫星通信终端根据实际需求将船载终端上汇聚的部分或者全部传感器数据以及船舶的GPS信息发送给地面上的卫星通信终端，以供陆上管理人员实时掌握船舶的状态。
[0036]优选地，所述船载终端可以对传感网采集的数据进行分析，当环境的某些关键参数出现异常时，船载智能终端会发出报警。
[0037]优选地，所述无线传感器网络不仅具有数据采集功能，传感器节点配置的传感执行单元还可以根据终端下发的命令做出控制操作。
[0038]优选地，所述传感器节点由传感器单元、处理单元、无线收发单元和电源单元组成；传感器单元由传感器和模/数转换模块组成；处理单元由处理器、存储器等嵌入式系统构成；无线收发单元由无线收发模块组成；电源采用微型电池。
[0039]优选地，所述无线传感器网络由终端节点、路由节点和汇聚节点组成，终端节点将负责控制传感器并将数据发送给路由节点或汇聚节点，路由节点除具有终端节点的功能外还可以对数据进行路由转发，汇聚节点负责将终端节点和路由节点收集的数据传输给船载终端。
[0040]本发明采用无线传感器网络和移动智能终端实现对船舶的远程监控，实现了船舶安全监控的自动化和实时化。本发明能够远程监控船舶状态、实时获取监控区域的相关数据，当出现异常情况时可以在远程作出应急操作。这样既能减少不必要的人员伤亡又能够让管理人员实时掌握关键的数据，大大减小了危害发生的可能性，提高船舶安全管理水平。
[0041]本发明的无线传感器网络使用基于分层的体系结构，这种网络结构正好适合船舶的环境特点，以作业区域的划分来确定子网络的结构，从而可以根据区域的不同来配置不同类型的传感器，进而降低部署的成本。在船舶控制室配置本系统的船载终端用以接收处理从网络传来的信息，并且进行分析、存储和转发，当某些参数超过一定的限值时能够自动报警。卫星通信终端可以将无线传感器网络获取的数据进行整合后发送给陆上安全、控制部门，这对于船舶的驾驶安全、消防安全、货物安全都具有十分重要的意义。本发明能够远程监控船舶状态、实时获取监控区域的相关数据，从而及早发现船舶隐患，采取措施以防患于未然，从而可以极大地提高船舶的