基于无人机和无线传感器网络的监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及野外环境灾害信息检测领域，具体地，涉及一种基于无人机和无 线传感器网络的监控系统。
【背景技术】
[0002] 自古以来，各种自然灾害就一直威胁着人类的生命与财产安全，随着科技的发展， 很多自然灾害并不能被阻挡或者消除。同时，预防预警技术与环境监测技术也得到了长足 的发展。尤其进入二十一世纪以来，信息技术的发展和物联网的出现对预防预警技术和环 境监测技术的进步带来了新的机遇。
[0003] 物联网是新一代信息技术的重要组成部分，物联网的核心和基础仍然是互联网， 物联网使互联网延伸和扩展到了任何物品与物品之间，实现了全球亿万种物品之间的互 连，将不同行业、不同地域、不同应用、不同领域的物理实体按其内在关系紧密地关联在一 起。作为崭新的综合性信息系统，物联网并不是单纯的，它包括信息的感知、传输、处理决 策、服务等多个方面，呈现出自身显著的特点；物联网是一个由云端组成的一个庞大网络， 随着传感器网络大规模部署，各种终端就像蓝海一样，分布到各种各样基础设施上收集信 息，在通过各种网络将这些信息发送到云端进行计算和处理，经过计算和处理的信息最后 到了应用层为不同的领域各种各样行的支撑服务。
[0004] 物联网的关键核心技术之一就是无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN)技术，该是二^ 世纪最有影响力的二i 项技术之一、改变世界的十大技术之一和 全球未来的三大高科技之一。这些美誉的接踵而至为无线传感器网络开启了广阔的发展前 景和应用空间。
[0005] 四旋翼无人飞行器是近年来被研究制造出来的新型无人飞行器，能够垂直起降、 以四个旋翼作为动力装置的飞行器，具有悬停、倒飞、测飞能力，螺旋桨小，飞行安全，结构 简单，控制灵活，对无线干扰较弱等优点。可作为服务器与偏远地区网络节点的数据传输的 载体，解决偏远地区的数据传输问题。
[0006] 我国经纬度跨度大，地形复杂，人口分布广泛，有相当数量的人口居住在山区，多 数分布于山谷地带，山谷地带受地势影响成为泥石流、滑坡、山洪多发区。为了有效预防滑 坡和泥石流，政府相关部门相继采取了多项措施，不断健全野外环境、灾害监测预警技术， 并取得了一些成果。
[0007][0008] 此专利技术的的优缺点：此系统功能完备，但在使用当中需要部署大量中继节点， 花费较大；数据依靠中继节点逐个传输，如果某个偏远节点发生故障，所有数据中断，且需 要人工去修理或更换节点，大量的中继节点带来高昂的维修费用。
[0009][0010] 此专利技术的优缺点：此系统仅通过遥感测量降雨量判断该条件下是否发生泥石 流，但该预警系统无雨量以外的其它数据监测，并且没有海量数据处理的能力，其预测精确 度与可靠度过低。
[0011][0012] 根据野外大区域的监控需要，提供一种集视频、语音和生态为一体的智慧监控系 统，本实用新型采取的技术方案是，基于长距离无线mesh网络的野外智慧监，包括骨干网 和子网双层网络,其中骨干网为基于IEEE 802. 11的长距离无线mesh网络；子网包括无线 传感器网络WSN和无线局域网WLAN两种类型的网络；两种类型的网络都将采集到的数据汇 集到骨干网络节点，通过骨干网络上传至监控中心。本实用新型主要应用于野外大区域监 控。
[0013] 此专利技术的优缺点：该系统使用了基于长距离无线mesh网络数据传输的野外 监控系统，有效解决了长距离数据传输问题，但是mesh节点仍需要人工野外部署，部署成 本较大，随着使用时间的增长，数据存在中断的隐患。
[0014][0015] 采用高可靠集群服务器系统将从分布在野外监测点传回的数据进行处理，并分发 给监测中心供预警系统及移动监测人员使用。由于部分野外地区没有高带宽的数据通道 只能利用MMS或SMS信令通道进行传输，所以传输前需要对数据进行压缩、编码或文档化。 接收到数据后首先对数据进行还原处理，然后进行统一格式化处理，再对数据进行分析，分 选，分存，分发的四分处理。所分发的数据格式除支持HTTP格式外，还支持移动通信网络 (3G)传输、MMS、SMS信令通道传输。
[0016] 此专利技术的优缺点：该系统使用移动通信网络（3G)传输、MMS、SMS信令通道传 输，严重依赖电信运营商传输数据，除需要支付高额的通讯费用以外，还受限于网络运营商 的网络带宽，更重要的是部分偏远地区有可能并没有电信网络覆盖。
[0017][0018] 此专利技术的优缺点：该系统以便携式计算机为平台，具有较强的综合信息采集 能力，结合了 GPS模块、图像采集模块、红外测距模块、无线通讯模块等硬件设备和数据采 集软件。但在数据传输时使用3G网络。面临部分偏远地区有可能并没有电信网络覆盖的 困境。
[0019] 综合上手多种野外环境监测专利技术，都有其共同的弊端：数据传输依靠网络运 营商，面临部分野外地区无信号覆盖困境，速率限制，或者需要部署大量中继节点，一个终 极节点损坏则可能面临数据中断的可能。
[0020] 而大部分的监测区域处于人迹罕至的偏远地区，缺乏广泛使用的3G、4G等通信手 段的信号覆盖，因此，如何把WSN收集到的数据传到服务端成为关键问题，通常的解决手段 是建立直放站或使用卫星通信，由此带来的弊端就是成本高、需要审批。 【实用新型内容】
[0021] 本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种基于无人机和无线传感器网络 的监控系统，低成本且不受制于网络通信实现监控的目的。
[0022] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0023] 一种基于无人机和无线传感器网络的监控系统，包括无人飞行器装置和环境灾害 检测装置；所述环境灾害检测装置包括第一处理器模块、第一存储模块、第一通信模块、图 像模块、第一电源模块和传感器模块，所述第一存储模块、第一通信模块、图像模块和传感 器模块均与第一处理器模块通信连接，所述第一电源模块为检测装置提供直流电源；
[0024] 所述无人飞行器装置包括在飞行器上设置的第二电源模块、第二处理器模块、飞 行控制模块、GPS模块、第二存储模块和第二通信模块，所述飞行控制模块、GPS模块、第二 存储模块和第二通信模块均与第二处理器模块通信连接，所述第二电源模块为飞行器提供 电源；
[0025] 当无人飞行器装置飞入到环境灾害检测装置的通信范围内时，所述第一通信模块 和第二通信模块通过无线通信方式建立连接。
[0026] 优选的，所述传感器模块中至少集成了陀螺仪、GPS、土壤压力传感器、土壤水分传 感器和降雨量传感器。
[0027] 优选的，所述第一通信模块和第二通信模块均采用Zigbee芯片。
[0028] 优选的，所述第一电源模块采用太阳能电池。
[0029] 优选的，所述图像模块包括摄像头。
[0030] 优选的，所述第一存储模块和第二存储模块均采用SD卡。
[0031] 优选的，所述无人飞行器采用四旋翼飞行器。
[0032] 本实用新型的技术方案具有以下有益效果：
[0033] 本实用新型的技术方案，通过无人飞行器对设置在偏远网络通信不健全的地区的 无人环境灾害检测装置定期进行数据采集，采用自建的短距离通信网络，从而摆脱了对现 有3G、4G或卫星通信网络的限制，也不用重新部署专用的网络，从而降低了部署成本。达到 了低成本且不受网络限制的目的。
[0034] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。