一种关于微量爆炸物的公共安全监测系统的制作方法

本发明涉及公共安全监测技术领域，具体涉及一种关于微量爆炸物的公共安全监测系统。

背景技术：

相关技术中，应用的炸药类检测系统主要是光谱类仪器，比如基于核子四极谐振法，基于x射线法等，不能微型化，价格高，显然不能满足公共安全监测的需求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种关于微量爆炸物的公共安全监测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种关于微量爆炸物的公共安全监测系统，包括微量爆炸物监测模块、危险报警模块和爆炸物测控管理平台，所述的危险报警模块与爆炸物测控管理平台远程通信连接，微量爆炸物监测模块用于通过无线传感器网络采集微量爆炸物的化学量参数信息，并将微量爆炸物的化学量参数信息发送至爆炸物测控管理平台，爆炸物测控管理平台对微量爆炸物的化学量参数信息进行分析处理，在化学量参数信息异常时将化学量参数信息和异常爆炸物的定位信息发送至危险报警模块进行报警。

本发明的有益效果为：通过无线传感器网络实现了微量爆炸物的智能监测，系统成本低。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明的结构框图；

图2是本发明爆炸物测控管理平台的连接框图。

附图标记：

微量爆炸物监测模块1、危险报警模块2、爆炸物测控管理平台3、数据存储查询模块10、数据分析异常危险报警模块20。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本实施例提供的一种关于微量爆炸物的公共安全监测系统，包括微量爆炸物监测模块1、危险报警模块2和爆炸物测控管理平台3，所述的危险报警模块2与爆炸物测控管理平台3远程通信连接，微量爆炸物监测模块1用于通过无线传感器网络采集微量爆炸物的化学量参数信息，并将微量爆炸物的化学量参数信息发送至爆炸物测控管理平台3，爆炸物测控管理平台3对微量爆炸物的化学量参数信息进行分析处理，在化学量参数信息异常时将化学量参数信息和异常爆炸物的定位信息发送至危险报警模块2进行报警。

优选地，所述的微量爆炸物监测模块1包括爆炸物化学传感节点、汇聚节点、监控基站，爆炸物化学传感节点用于采集微量爆炸物的化学量参数信息，并将采集的微量爆炸物的化学量参数信息发送至汇聚节点，汇聚节点用于对爆炸物化学传感节点发送的微量爆炸物的化学量参数信息进行收集和融合，其与监控基站无线通信连接，所述监控基站通过以太网与所述爆炸物测控管理平台3通信连接。

优选地，所述爆炸物测控管理平台3包括：数据存储查询模块10，用于保存微量爆炸物的化学量参数信息，还用于查询微量爆炸物的化学量参数信息；数据分析异常危险报警模块20，用于对微量爆炸物的化学量参数信息进行分析处理，以及在化学量参数信息异常时将化学量参数信息和异常爆炸物的定位信息发送至危险报警模块2进行报警。

本发明上述实施例通过无线传感器网络实现了微量爆炸物的智能监测，系统成本低。

优选地，汇聚节点对爆炸物化学传感节点发送的微量爆炸物的化学量参数信息进行收集和融合前，具体包括：

(1)定义接收微量爆炸物的化学量参数信息对应的爆炸物化学传感节点为接收节点，汇聚节点确定自身覆盖范围内的爆炸物化学传感节点，形成预选接收节点列表后相互广播预选接收节点列表，确认和邻居汇聚节点之间重复覆盖的爆炸物化学传感节点，并建立到基站的路由路径，将路由路径信息和预选接收节点列表上传至基站；

(2)各汇聚节点在预选接收节点列表中选择与邻居汇聚节点不重复覆盖的爆炸物化学传感节点作为接收节点，并按照下述公式计算重复覆盖的爆炸物化学传感节点选择数目：

式中，hi表示汇聚节点i的重复覆盖的爆炸物化学传感节点选择数目，j表示汇聚节点i的第j个邻居汇聚节点，li、lj分别为i、j的当前剩余能量，uo为设定的汇聚节点接收和发送单个爆炸物化学传感节点的微量爆炸物的化学量参数信息的能耗，hi为汇聚节点i已选择的接收节点数目，ni为汇聚节点i的邻居汇聚节点数目，di、dj分别为i、j到基站的距离，zij为i、j所覆盖的爆炸物化学传感节点总数，η为设定的权重调整系数；

(3)各汇聚节点按照到基站由近到远的顺序，依次按照对应的重复覆盖的爆炸物化学传感节点选择数目在预选接收节点列表中选择与邻居汇聚节点重复覆盖的且不属于任何汇聚节点的部分爆炸物化学传感节点作为接收节点，从而形成最终的接收节点列表后，并将接收节点列表广播给通信范围内的汇聚节点；

(4)汇聚节点根据最终的接收节点列表接收对应的爆炸物化学传感节点发送的微量爆炸物的化学量参数信息。

本优选实施例中，汇聚节点按照上述方式确定自己的接收节点列表，并根据确定的接收节点列表接收对应的爆炸物化学传感节点发送的微量爆炸物的化学量参数信息，有利于均衡汇聚节点之间在接收微量爆炸物的化学量参数信息方面的能耗，其中通过当前剩余能量、已选择的未覆盖爆炸物化学传感节点的能量消耗以及到基站的距离三个指标来计算重复覆盖的爆炸物化学传感节点选择数目，能够有效防止汇聚节点承担较多的爆炸物化学传感节点的微量爆炸物的化学量参数信息接收任务，使得距离基站近的汇聚节点能够优先选择重复覆盖的爆炸物化学传感节点且尽可能少地选择重复覆盖的爆炸物化学传感节点，最终使得汇聚节点之间共同覆盖的爆炸物化学传感节点能够合理地被分配。

优选地，汇聚节点在预选接收节点列表中选择与邻居汇聚节点重复覆盖的且不属于任何汇聚节点的部分爆炸物化学传感节点作为接收节点时，具体执行：

(1)定义预选接收节点列表中与邻居汇聚节点重复覆盖的且不属于任何汇聚节点的爆炸物化学传感节点为未选节点，计算未选节点的优选值：

式中，y为第y个未选节点，gy表示y的优选值，表示汇聚节点i调整发射功率为0.8wmap时的通信覆盖区域，wmap为汇聚节点i的最大发射功率，k(·)为设定的判断取值函数，当成立时，当不成立时，ny为y的邻居爆炸物化学传感节点数目，my为y的邻居爆炸物化学传感节点集合中同为汇聚节点i的接收节点的邻居爆炸物化学传感节点数目，fy为y的丢包率，ft为设定的丢包率阈值，p为设定的权重调整系数；

(2)按优选值由大到小的顺序选取前hi个未选节点，归入接收节点列表。

本优选实施例优先选择位于要求通信范围内、节点度大、丢包率低的重复覆盖爆炸物化学传感节点作为接收节点，实现了汇聚节点对重复覆盖爆炸物化学传感节点的优化选择，有利于降低距离基站近的汇聚节点在接收微量爆炸物的化学量参数信息方面的能量消耗，防止能量的过快消耗。

优选地，所述的无线传感器网络采用两个信道，定义为a信道和b信道，爆炸物化学传感节点工作在a信道，汇聚节点工作在a信道和b信道，其中汇聚节点之间相互通信时工作在b信道，汇聚节点接收爆炸物化学传感节点的微量爆炸物的化学量参数信息时工作在a信道；爆炸物化学传感节点周期性地在a信道向对应的汇聚节点随机间隔地发送微量爆炸物的化学量参数信息，其中爆炸物化学传感节点将每一个微量爆炸物的化学量参数信息发送周期分成n个间隔δt，每个间隔爆炸物化学传感节点的睡眠时长的具体设置，包括：

(1)设置初始睡眠时长时，爆炸物化学传感节点生成一个范围在[0,n-1]的随机数g0，并按照下列定义的随机数生成公式生成下一个随机数：

式中，gμ+1表示生成的下一个随机数，gμ为上一次生成的随机数，设置初始睡眠时长时gμ＝g0，c为设定的增量因子，mod表示取余运算；

(2)爆炸物化学传感节点按照下列公式设置第v个间隔的睡眠时长：

tv＝(n-gμ-1+gμ+1)δt

式中，tv为第v个间隔的睡眠时长；

(3)爆炸物化学传感节点每次进入睡眠状态之前，先将gμ+1的值赋给gμ，并通过随机数生成公式计算出一个新的随机数赋值给gμ+1。

本优选实施例中，爆炸物化学传感节点采用上述随机间隔发送的方式进行微量爆炸物的化学量参数信息的发送，能够保证爆炸物化学传感节点在每个微量爆炸物的化学量参数信息发送周期内都能至少发送一次微量爆炸物的化学量参数信息，降低爆炸物化学传感节点的能耗，并且有效防止相邻爆炸物化学传感节点之间微量爆炸物的化学量参数信息的相互干扰，保证微量爆炸物的化学量参数信息传输的可靠性，进一步有效延长微量爆炸物监测模块1的网络生存时间。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。