节点2、GPRS网关节点2通过移动通信基础设施3、4、5与远程服务器7及Web应用模块相连接。
[0025]整个系统结构及功能如下面所述:无线传感器网络节点I通过自身搭载的水环境传感器，包括PH值传感器11、水体溶解氧浓度传感器12、水体透明度传感器13，将采集到的水体信息通过自身的无线Whip天线14通过接力或者多跳的方式发送给GPRS网关节点
2。GPRS网关节点2通过自身所处的移动通信运营商信号覆盖区，通过GPRS信道3将汇集的信息转移动通信基础设施4，接入到因特网5。而远程服务器7通过本地以太网6接入因特网5。这样，远程服务器就可以通过监听开放到因特网的指定端口，来获取发送自水环境无线传感器网络节点I的信息。在该系统中，水环境传感器网络节点每隔30秒就上传一次采集的信息，收集到的数据存储在远程服务器7中的数据库当中，并在监控界面显示出历史曲线变化图。管理人员可以直接操作服务器，或者在任意地方登入Web页面，进入操作界面，来对服务器数据库中的数据进行实时监测。同时，Web应用模块对收集到的数据进行实时比对，如果大于设定的阈值，就会在监控界面以红色文字和数字提示报警，并通过SMS短信发送模块，通过因特网5和移动通信运营商的基础设施4发送给指定管理员或者需要接收短信预警信息的居民。
[0026]如图2，为无线传感器网络节点处理传感器采集的信息后，对数据的处理流程。其主要的步骤如下:
1.给水环境无线传感器网络节点供电开始，水环境无线传感器网络节点初始化完毕后进入工作状态，监听外置天线收到的数据； 2.当接收到一个数据包时判断是否来自自身，如果来自自身，则重新开始新的监听即转到步骤I;否则，进一步解析数据包的区域码，判断是否处于同一区域并转到步骤3;
3.如果数据包处于同一区域，则丢弃数据包，并转入步骤2;否则，判断数据包是否已经收到过，转到步骤4;
4.如果已经收到过数据包，则丢弃本次数据包，并跳转到步骤2;否则继续执行步骤
5；
5.判断监测数据是否小于设定的聚合阈值。如果监测30秒的数据有小于聚合阈值的，则进行聚合，且聚合的结果为阈值、收到数据中两者较大者；聚合阈值初始来自于程序设定，而更新为上一次聚合的结果；否则转入步骤6;
6.将数据转发给下一跳节点，转发结束后，进入步骤2;
如图3所示，为服务器监听程序处理流程图。其包含的主要步骤如下:
1.启动监听程序，远程服务器监听网络程序初始化；
2.创建、绑定、打开Socket，开始监听创建的端口，这里端口号设定为7777;
3.判断是否有数据包到达，如果有数据包到达，则判断是否是心跳包，转入步骤4，否则转入步骤2;
4.判断是否是心跳包，如果是心跳包，则转入步骤2;否则继续执行步骤5;
5.将数据进行解析，按照序号、原始数据、区域号、节点号、消息类型、命令字、PH值、溶解氧值、透明度值、当前时间的格式，将解析后的数据存入服务器数据库当中。
[0027]如图4所示，为服务器实时监测预警处理流程图。其所包括的主要流程如下:
1.Web页面，启动并加载管理页面；
2.页面加载完成后，监测预警程序后台开始启动运行；
3.读取服务器数据库中最近一条或者一段时间内的监测记录，然后判断监测数据是否大于设定预警阈值；
4.如果大于设定阈值，则在页面显示预警信息，并接下来调用SMS短信息发送模块将预警信息通过移动通信运营商的基础网络发送到用户的手机上，将预警信息发送给管理员或者居民。
[0028]综上所述，本发明所述水环境无线传感器网络监测预警系统可以用以完成对地表水体环境的实时监测，其所采用的方法可以保证预警信息及时高效的覆盖到相关人员以便采取相应的应对举措。
[0029]上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于水环境传感器网络的监测预警系统，其特征在于，包括水环境无线传感器网络节点、网关节点、通信模块、远程服务器和Web应用模块；所述水环境无线传感器网络节点用于采集水体信息，并发送至网关节点，所述网关节点通过通信模块将数据发送至远程服务器，所述远程服务器通过监听开放到因特网的指定端口来获取水体信息并存入数据库中，所述Web应用模块用于对收集到的数据进行实时比对，如果大于设定的阈值，进行报目ο
2.根据权利要求1所述的基于水环境传感器网络的监测预警系统，其特征在于，所述水环境无线传感器网络节点包括PH值传感器、溶解氧传感器、透明度传感器。
3.根据权利要求2所述的基于水环境传感器网络的监测预警系统，其特征在于，所述水环境无线传感器网络节点包括MC13213芯片以及MC13192无线收发器，所述MC13192无线收发器采用外置Whip天线。
4.根据权利要求1所述的基于水环境传感器网络的监测预警系统，其特征在于，所述网关节点为GPRS网关节点，采用MCF52223芯片，所述通信模块为GPRS无线通信模块，采用EM310模块。
5.一种基于水环境传感器网络的监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)通过水环境无线传感器网络节点对布置区域内的水体情况进行实时监测； 2)经过水环境无线传感器网络节点上的传感器采集的信息通过接力或者多跳的方式发送给GPRS网关节点； 3)GPRS网关节点通过移动通信运营商的GPRS网络将收集到的信息发送到通过以太网连接到因特网的远程服务器的指定端口中； 4)远程服务器控制计算机将监听到指定端口上的原始数据以及解析之后的数据存入服务器的本地数据库表当中保存；通过远程访问Web应用模块查询水环境的实时信息；对收集到的数据进行实时比对，如果大于设定的阈值，进行报警。
6.根据权利要求5所述的基于水环境传感器网络的监测预警方法，其特征在于，所述传感器采集的信息发送给GPRS网关节点之前进行数据聚合。
7.根据权利要求5所述的基于水环境传感器网络的监测预警方法，其特征在于，监控界面以红色文字和数字提示报警，并通过SMS短信发送模块报警信息。
8.根据权利要求5所述的基于水环境传感器网络的监测预警方法，其特征在于，所述水环境无线传感器网络节点上传数据的周期为30 S。
【专利摘要】本发明公开了一种基于水环境传感器网络的监测预警系统，包括水环境无线传感器网络节点、网关节点、通信模块、远程服务器和Web应用模块；所述水环境无线传感器网络节点用于采集水体信息，并发送至网关节点，所述网关节点通过通信模块将数据发送至远程服务器，所述远程服务器通过监听开放到因特网的指定端口来获取水体信息并存入数据库中，所述Web应用模块用于对收集到的数据进行实时比对，如果大于设定的阈值，进行报警。可以保证预警信息及时高效的覆盖到相关人员以便采取相应的应对举措。
【IPC分类】G08B25-10, H04L29-08
【公开号】CN104852983
【申请号】CN201510255632
【发明人】黄刘生, 陈龙, 郭伟杰, 徐宏力
【申请人】中国科学技术大学苏州研究院
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月19日