水利无线网监测系统的制作方法

文档序号:13671623

本实用新型涉及一种水利网络管理系统,尤其是水利无线网监测系统。



背景技术:

有些河流由于地理原因,经常发生洪灾,当灾害发生时,河流的主干支流数量复杂,水势湍急,因为闸口来不及关闭而造成重大损失。急需对河流全线进行监控,而河岸的地形复杂,有些河段在无人区,采用传统的有线监控,投入巨大、线路易损、维护成本高。



技术实现要素:

为解决上述问题,本实用新型提供一种建设、维护成本低,使用可靠的水利无线网监测系统,具体技术方案为:

水利无线网监测系统,包括核心交换机、汇聚无线交换系统、中继无线交换系统、管理系统和监测系统,所述管理系统与核心交换机连接,所述核心交换机与汇聚无线交换系统连接,所述汇聚无线交换系统通过无线网状网与中继无线交换系统连接,所述监测系统与中继无线交换系统连接;所述管理系统包括显示屏、服务器和客户端,所述显示屏显示监控图像和水文信息,所述服务器存储监控图像和水温数据,服务器通过网线与核心交换机连接,所述客户端管理网络和水文信息;所述汇聚无线交换系统包括无线交换机和天线,无线交换机通过网线和核心交换机连接,通过馈线与天线连接;所述中继无线交换系统根据设计要求设有多个,相邻的中继无线交换系统通过无线网状网连接,中继无线交换系统包括无线交换机、铁塔和天线,所述铁塔安装在河流边,所述无线交换机和天线均安装在铁塔上,无线交换机通过馈线与天线连接;所述监测系统包括摄像机和水文传感器系统,所述摄像机用于监控现场,所述水文传感器系统用于检测水文信息,所述摄像机和水文传感器系统均与无线交换机连接。

优选的,所述水文传感器系统包括雨量传感器、水位传感器和流量传感器,所述雨量传感器、水位传感器和流量传感器均与串口联网服务器连接,串口联网服务器通过网线与无线交换机连接。

其中,所述中继无线交换系统还包括风光互补发电系统,所述风光互补发电系统安装在铁塔上,风光互补发电系统的蓄电池与无线交换机和监测系统连接,风光互补发电系统用于无市电的中继无线交换系统。

优选的,所述中继无线交换系统的铁塔高度为35米,所述天线安装高度为31米。

优选的,所述中继无线交换系统之间的距离为15-25公里。</p>

进一步,所述中继无线交换系统的安装数量为每10-15公里内安装2-4套。

其中,所述天线为抛物面天线。

优选的,所述核心交换机为三层交换机。

有选的,所述摄像机为网络高清摄像机。

无线网采用的是公用的2.4G和5.8G频段的无线网状网。无线网状网就是“Mesh”,也称为“多跳”网络。传统的无线局域网里,每个客户端都要通过一条与AP(相当于传统有线网络中的HUB)相连的无线链路来访问网络,用户间如果要相互通信的话,必须首先访问一个固定的接入点(AP),这种网络称为单跳网络。而在无线网状网中,任何无线设备节点即无线交换机都可以同时作为AP和路由器的接入点,网络中的每个节点都可以发送和接收信号,每个节点都可以与一个或多个对等节点进行直接通信。

无线交换机吞吐量达300Mbps,且每个无线网状网之间可以连接(堆叠),保证了网络的扩充性。无线交换机可以实现15跳以后仍然保留90%,极低的损耗或衰减。无线交换机间的响应延时在固定场景下不大于2ms,在移动场景中不大于5ms。无线交换机还有自动路由链路备援特性,即在网络中有单个甚至多个节点发生故障时,网络会自动选择最优的信号传输路径,保证了整个网络的稳定性。在无线网状网里,如果要添加新无线交换机,只需要简单地接上电源就可以了,它可以自动进行自主配置,并确定最佳的多跳无线网状网络传输路径。添加移动设备时,网络能够自主发现拓扑变化,并自主调整通信路由,以获取最有效的传输路径。

无线网状网技术的核心原理就是“分布式以太交换技术”,举例来说,一个4台无线交换机组成的网络架构,可以把它看成一台16口的交换机;换言之,此无线网络架构就是将此台交换机切割成16组设备,分别装上天线,放置在不同地点,组成一个完整的无线网状网络,整个网络只有1个IP,整个网络中的16个节点设备集中管理。采用多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善通信质量。它能充分利用空间资源,通过多个天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下,可以成倍的提高系统信道容量,显示出明显的优势。

无线网状网采用点到多点的拓扑结构,具有宽带高速和高频谱效率的优势,具有动态自组织、自配置、自维护等突出特点。每台无线交换机均可以和多台无线交换机通信,当某台交换机由于供电或其它原因不能正常工作时,不会影响主干网络数据传输。

无线交换机也可以称为mesh路由,通常设有4个以太网接口和2个光纤接口,可以连接摄像机、传感器以及其它具有以太网接口或光纤接口的设备。Mesh路由器不仅具有路由的功能,它还具有网关或者网桥的功能。与传统的无线路由器相比,无线Mesh路由器可以通过多跳网络,以较小的传输功率来实现同样的覆盖;通过加强Mesh路由器中的MAC协议,还能够使得它在多跳Mesh网络环境下具有更好的可伸缩性。

无线网状网络目前选用的是公用的2.4G和5.8G频段,因此设备穿透性比较弱,容易被障碍物阻挡,为了保证无线网的传输品质,需要在可视条件下进行传输。一般来说,传输距离越远,所需铁塔的高度就越高,在35公里的传输距离下,铁塔高度为35m,天线高度为31m。因为地球是圆形的,在长距离传输情况下,会产生夫奈瑞区域(通俗来讲就是盲区),因此需要相应的铁塔高度,在天线31m的高度下传输的极限距离为26公里,可以保证单网卡150Mbps的吞吐,双网卡共计300Mbps。

如果采用中继无线交换系统之间的距离为15-25公里进行安装,则是单链路网络,其中一个无线交换机出现问题,会导致整个链路断掉,但是建设成本较低。

如果采用中继无线交换系统的安装数量为每10-15公里内安装2-4套,为多链路连接,其中一台无线交换机出现问题不影响整个传输网络,建设成本相对较高,但是系统可靠性好、维护成本低。2-4套的中继无线交换系统不需要每个中继无线交换系统均安装摄像机和水文传感器系统,因为其中有的中继无线交换系统仅做中继。

风光互补,是一套发电应用系统,该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机(将交流电转化为直流电)将发出的电能存储到蓄电池组中。目前国内许多海岛、山区等地远离电网,但由于当地旅游、渔业、航海等行业有通信需要,需要建立通信基站。这些基站用电负荷都不会很大,若采用市电供电,架杆铺线代价很大,若采用柴油机供电,存在柴油储运成本高,系统维护困难、可靠性不高的问题。要解决长期稳定可靠地供电问题,只能依赖当地的自然资源。而太阳能和风能作为取之不尽的可再生资源,太阳能和风能在时间上和地域上都有很强的互补性,风光互补发电系统是可靠性、经济性较好的独立电源系统,适合用于通信基站供电。风光互补发电系统已经很成熟了,实际应用的也很多。

本实用新型提供的水利无线网监测系统可靠性高、传输距离长、稳定性好、能实时传输数据实现实时监控、覆盖范围广、建设维护成本低。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构框图。

具体实施方式

现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示,水利无线网监测系统,包括核心交换机、汇聚无线交换系统、中继无线交换系统、管理系统和监测系统,所述管理系统与核心交换机连接,所述核心交换机与汇聚无线交换系统连接,所述汇聚无线交换系统通过无线网状网与中继无线交换系统连接,所述监测系统与中继无线交换系统连接;所述管理系统包括显示屏、服务器和客户端,所述显示屏显示监控图像和水文信息,所述服务器存储监控图像和水温数据,服务器通过网线与核心交换机连接,所述客户端管理网络和水文信息;所述汇聚无线交换系统包括无线交换机和抛物面天线,无线交换机通过网线和核心交换机连接,通过馈线与抛物面天线连接;所述中继无线交换系统根据设计要求设有多个,相邻的中继无线交换系统通过无线网状网连接,中继无线交换系统包括无线交换机、铁塔和抛物面天线,所述铁塔安装在河流边,所述无线交换机和抛物面天线均安装在铁塔上,无线交换机通过馈线与抛物面天线连接;所述监测系统包括高清摄像机和水文传感器系统,所述高清摄像机用于监控现场,所述水文传感器系统用于检测水文信息,所述高清摄像机和水文传感器系统均与无线交换机连接。

水文传感器系统包括雨量传感器、水位传感器和流量传感器,所述雨量传感器、水位传感器和流量传感器均与串口联网服务器连接,串口联网服务器通过网线与无线交换机连接。

中继无线交换系统还包括风光互补发电系统,所述风光互补发电系统安装在铁塔上,风光互补发电系统的蓄电池与无线交换机和监测系统连接,风光互补发电系统用于无市电的中继无线交换系统。

中继无线交换系统的铁塔高度为35米,所述天线安装高度为31米。中继无线交换系统的安装数量为每10-15公里内安装2-4套。

核心交换机采用三层交换机。

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