专利名称：基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种现场监测预警系统和方法，尤其涉及一种基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统和方法。
背景技术：
目前国内外有一些生物监测方面的设备仪器，只能是在现场监测查看环境的空气中生物粒子是否出现异常，必须要求操作人员时刻值守现场观察仪器的显示屏，发现监测设备仪器显示的数据异常变化时由操作人员做出判断是否预警，这样会参杂进人为因素， 判断是否预警全靠操作人员的经验和技术水平，操作人员在上岗前必须进行长时间和严格的培训才能上岗，即使这样也会经常出现误报和错报预警现象，使得生物监测预警的准确性大打折扣，不能得到很好的推广应用，不能将该方面的先进技术应用于生物反恐领域，另外如果判断出预警，也不能及时通知上级单位，大大影响上级专家和领导做出决策及时性和准确性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统和方法，以解决现有技术中生物安全现场监测预警准确性低、预警不及时的问题。为了达到上述目的，本发明提供了一种基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统，包括生防数字化便携式生物监测单元、生防数字化便携式生物采样单元、生防数字化便携式生物检验传感单元、生防数字化单兵通讯控制单元和生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；其中，所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元、所述生防数字化便携式生物检验传感单元、所述生防数字化单兵通讯控制单元和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元之间通过无线通讯连接；所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元和所述生防数字化便携式生物检验传感单元布设于监测现场；在距离所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元和所述生防数字化便携式生物检验传感单元一百米范围内布设所述生防数字化单兵通讯控制单元，在距离所述生防数字化单兵通讯控制单元五公里范围内布设所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；所述生防数字化单兵通讯控制单元，用于采集所述生防数字化便携式生物监测单元产生的生物监测数据，然后将该生物监测数据上传给所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；所述生防数字化单兵通讯控制单元，用于根据接收到的生物监测数据判断是否向所述生防数字化便携式生物采样单元发出预警信号；当所述生防数字化便携式生物采样单元接收到该预警信号后，则采集样本，并将该样本传输至所述生防数字化检验传感单元；所述生防数字化检验传感单元接收到该样本后，对该样本进行检验传感，并将检验传感结果传输至所述生防数字化单兵通讯控制单元；所述生防数字化单兵通讯控制单元接收到该检验传感结果后，判断该检验传感结果是否呈阳性，然后将该检验传感结果与判断结果通过无线自组网络传输至所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元。实施时，所述生防数字化单兵通讯控制单元根据接收到的生物监测数据判断是否向所述生防数字化便携式生物采样单元发出预警信号包括以下步骤步骤1 所述生防数字化单兵通讯控制单元计算出前M分钟内接收到的生物监测数据的平均值；步骤2 所述生防数字化单兵通讯控制单元判断接下来N分钟内接收到的生物监测数据是否均大于该平均值的K倍，如果是则转至步骤3，如果否则转至步骤1 ；其中，M彡3N，K彡2，M为预先设定的整数；K为预先设定的实数；步骤3 所述生防数字化单兵通讯控制单元向所述生防数字化便携式生物采样单元发出预警信号。实施时，所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元、所述生防数字化便携式生物检验传感单元、所述生防数字化单兵通讯控制单元和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元中均加装有无线自组网络模块，以构建一个无线自组织网络。本发明还包括了一种基于无线自组网的生物安全现场监测预警方法，其基于上述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统，所述方法包括以下步骤步骤1 打开并初始化所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元、所述生防数字化便携式生物检验传感单元、所述生防数字化单兵通讯控制单元和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；步骤2 所述生防数字化单兵通讯控制单元启动所述生防数字化便携式生物监测单元，所述生防数字化便携式生物监测单元产生生物监测数据；步骤3 所述生防数字化单兵通讯控制单元采集所述生防数字化便携式生物监测单元产生的生物监测数据，并将该生物监测数据传送至所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；步骤4 所述生防数字化单兵通讯控制单元运行预警算法以研判生物监测数据是否超标；步骤5:当所述生防数字化便携式生物采样单元接收到该预警信号后，则采集样本，并将该样本传输至所述生防数字化检验传感单元；步骤6 所述生防数字化检验传感单元接收到该样本后，对该样本进行检验传感， 并将检验传感结果传输至所述生防数字化单兵通讯控制单元；步骤7 所述生防数字化单兵通讯控制单元接收到该检验传感结果后，判断该检验传感结果是否呈阳性，然后将该检验传感结果与判断结果通过无线自组网络传输至所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元。实施时，步骤4包括以下步骤
步骤41 所述生防数字化单兵通讯控制单元计算出前M分钟内接收到的生物监测数据的平均值；步骤42 所述生防数字化单兵通讯控制单元判断接下来N分钟内接收到的生物监测数据是否均大于该平均值的K倍，如果是则转至步骤43，如果否则转至步骤41 ；其中，M彡3N，K彡2，M为预先设定的整数；K为预先设定的实数；步骤43 所述生防数字化单兵通讯控制单元向所述生防数字化便携式生物采样单元发出预警信号，转至步骤5。实施时，在步骤1之前还包括以下步骤在所述生防数字化便携式生物监测单元、 所述生防数字化便携式生物采样单元、所述生防数字化便携式生物检验传感单元、所述生防数字化单兵通讯控制单元和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元中均加装无线自组网络模块，以构建一个无线自组织网络。与现有技术相比，本发明所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统和方法，解决了生物安全现场监测预警准确性低、预警不及时的问题。
图1是本发明所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统的结构图；图2是本发明所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警方法的流程图。
具体实施例方式本发明提供了一种基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统和方法，以解决现有技术中生物安全现场监测预警准确性低、预警不及时的问题。如图1所示，本发明所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统包括生防数字化便携式生物监测单元11、生防数字化便携式生物采样单元12、生防数字化便携式生物检验传感单元13、生防数字化单兵通讯控制单元14和生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15 ；生防数字化便携式生物监测单元11、生防数字化便携式生物采样单元12、生防数字化便携式生物检验传感单元13、生防数字化单兵通讯控制单元14和生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15中均加装无线自组网络模块，以构建一个无线自组织网络，所述生防数字化便携式生物监测单元11、所述生防数字化便携式生物采样单元12、所述生防数字化便携式生物检验传感单元13、所述生防数字化单兵通讯控制单元14和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15之间通过无线通讯连接；无线自组织网络是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的移动性对等网络，其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流，通常节点具有持续的能量供给。所述生防数字化便携式生物监测单元11、所述生防数字化便携式生物采样单元 12和所述生防数字化便携式生物检验传感单元13布设于监测现场； 在距离所述生防数字化便携式生物监测单元11、所述生防数字化便携式生物采样单元12和所述生防数字化便携式生物检验传感单元13 —百米范围内布设所述生防数字化单兵通讯控制单元14，在距离所述生防数字化单兵通讯控制单元14五公里范围内布设所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15 ；在所述生防数字化便携式生物监测单元11、生防数字化便携式生物采样单元12 和所述生防数字化便携式生物检验传感单元13中运行监测、采样、检验嵌入式软件和监测、采样、检验数据传输软件；在所述生防数字化单兵通讯控制单元14中研判生物监测数据是否超标并发出预警、转发生物监测数据，在所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15中实时接收所述生防数字化单兵通讯控制单元14转发来的生物监测数据和预警信息并用直观的图形方式显示生物监测情况和预警情况。所述生防数字化单兵通讯控制单元14负责采集所述生防数字化便携式生物监测单元11产生的生物监测数据，然后将该生物监测数据上传给所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15 ；所述生防数字化单兵通讯控制单元14，用于根据接收到的生物监测数据判断是否向所述生防数字化便携式生物采样单元12发出预警信号；其中，所述生防数字化单兵通讯控制单元14根据接收到的生物监测数据判断是否向所述生防数字化便携式生物采样单元12发出预警信号包括以下步骤步骤1 所述生防数字化单兵通讯控制单元14计算出前M分钟内接收到的生物监测数据的平均值；步骤2 所述生防数字化单兵通讯控制单元14判断接下来N分钟内接收到的生物监测数据是否均大于该平均值的K倍，如果是则转至步骤3，如果否则转至步骤1 ；其中，M彡3N，K彡2，M为预先设定的整数；K为预先设定的实数；步骤3 所述生防数字化单兵通讯控制单元14向所述生防数字化便携式生物采样单元12发出预警信号。当所述生防数字化便携式生物采样单元12接收到该预警信号后，则采集样本，并将该样本传输至所述生防数字化检验传感单元13 ；所述生防数字化检验传感单元13接收到该样本后，对该样本进行检验传感，并将检验传感结果传输至所述生防数字化单兵通讯控制单元14 ；所述生防数字化单兵通讯控制单元14接收到该检验传感结果后，判断该检验传感结果是否呈阳性，然后将该检验传感结果与判断结果通过无线自组网络传输至所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15以便指挥人员及专家应急决策使用。本发明所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警方法是基于上述基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统的；如图2所示，本发明所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警方法包括以下步骤步骤21 布设无线自组织网络在所述生防数字化便携式生物监测单元11、所述生防数字化便携式生物采样单元12、所述生防数字化便携式生物检验传感单元13、所述生防数字化单兵通讯控制单元14和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15中均加装无线自组网络模块；所述生防数字化便携式生物监测单元11、所述生防数字化便携式生物采样单元 12和所述生防数字化便携式生物检验传感单元13布设于监测现场；
在距离所述生防数字化便携式生物监测单元11、所述生防数字化便携式生物采样单元12和所述生防数字化便携式生物检验传感单元13 —百米范围内布设所述生防数字化单兵通讯控制单元14，在距离所述生防数字化单兵通讯控制单元14五公里范围内布设所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15 ；步骤22 打开各设备打开所述生防数字化便携式生物监测单元11、所述生防数字化便携式生物采样单元12、所述生防数字化便携式生物检验传感单元13、所述生防数字化单兵通讯控制单元14和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15 ；步骤23 各设备初始化所述生防数字化便携式生物监测单元11、所述生防数字化便携式生物采样单元12、所述生防数字化便携式生物检验传感单元13、所述生防数字化单兵通讯控制单元14和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15初始化；步骤M 所述生防数字化单兵通讯控制单元14启动所述生防数字化便携式生物监测单元11，所述生防数字化便携式生物监测单元11产生生物监测数据；步骤25 所述生防数字化单兵通讯控制单元14采集所述生防数字化便携式生物监测单元11产生的生物监测数据，并将该生物监测数据传送至所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15 ；步骤沈所述生防数字化单兵通讯控制单元14运行预警算法以研判生物监测数据是否超标；所述预警算法如下先计算出前M分钟内生物监测数据的平均值，若N分钟内采集到的生物监测数据均大于计算出的平均值的K倍，其中M ^ 3N，K ^ 2，M为预先设定的整数，则发出预警信号。 一般在正常运行3分钟后，能在1分钟内即可研判出生物安全监测数据是否超标并发出预
警信号。步骤沈包括以下步骤步骤所述生防数字化单兵通讯控制单元14计算出前M分钟内接收到的生物监测数据的平均值；步骤沈2 所述生防数字化单兵通讯控制单元14判断接下来N分钟内接收到的生物监测数据是否均大于该平均值的K倍，如果是则转至步骤沈3，如果否则转至步骤；其中，M彡3N，K彡2，M为预先设定的整数；K为预先设定的实数；步骤沈3 所述生防数字化单兵通讯控制单元14向所述生防数字化便携式生物采样单元12发出预警信号，转至步骤27。步骤27 当所述生防数字化便携式生物采样单元12接收到该预警信号后，则采集样本，并将该样本传输至所述生防数字化检验传感单元13 ；步骤观所述生防数字化检验传感单元13接收到该样本后，对该样本进行检验传感，并将检验传感结果传输至所述生防数字化单兵通讯控制单元14 ；步骤四所述生防数字化单兵通讯控制单元14接收到该检验传感结果后，判断该检验传感结果是否呈阳性，然后将该检验传感结果与判断结果通过无线自组网络传输至所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元15以便指挥人员及专家应急决策使用。应用本发明所述的系统和方法能使生物监测预警时间大大缩短，为生防专家创造和提供做出应急决策的宝贵时间。本发明可以应用于无线自组网络系统在生物安全现场监测过程中快速预警，使生物安全现场监测预警更加科学高效，为生防专家做出切合实际的应急决策创造和提供宝贵时间。 以上所述实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部分进行的改变和等同变换都应包含在本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统，其特征在于，包括生防数字化便携式生物监测单元、生防数字化便携式生物采样单元、生防数字化便携式生物检验传感单元、生防数字化单兵通讯控制单元和生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；其中，所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元、所述生防数字化便携式生物检验传感单元、所述生防数字化单兵通讯控制单元和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元之间通过无线通讯连接；所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元和所述生防数字化便携式生物检验传感单元布设于监测现场；在距离所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元和所述生防数字化便携式生物检验传感单元一百米范围内布设所述生防数字化单兵通讯控制单元，在距离所述生防数字化单兵通讯控制单元五公里范围内布设所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；所述生防数字化单兵通讯控制单元，用于采集所述生防数字化便携式生物监测单元产生的生物监测数据，然后将该生物监测数据上传给所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；所述生防数字化单兵通讯控制单元，用于根据接收到的生物监测数据判断是否向所述生防数字化便携式生物采样单元发出预警信号；当所述生防数字化便携式生物采样单元接收到该预警信号后，则采集样本，并将该样本传输至所述生防数字化检验传感单元；所述生防数字化检验传感单元接收到该样本后，对该样本进行检验传感，并将检验传感结果传输至所述生防数字化单兵通讯控制单元；所述生防数字化单兵通讯控制单元接收到该检验传感结果后，判断该检验传感结果是否呈阳性，然后将该检验传感结果与判断结果通过无线自组网络传输至所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元。
2.根据权利要求1所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统，其特征在于，所述生防数字化单兵通讯控制单元根据接收到的生物监测数据判断是否向所述生防数字化便携式生物采样单元发出预警信号包括以下步骤步骤1 所述生防数字化单兵通讯控制单元单元计算出前M分钟内接收到的生物监测数据的平均值；步骤2 所述生防数字化单兵通讯控制单元判断接下来N分钟内接收到的生物监测数据是否均大于该平均值的K倍，如果是则转至步骤3，如果否则转至步骤1 ； 其中，M > 3N，K > 2，M为预先设定的整数；K为预先设定的实数； 步骤3 所述生防数字化单兵通讯控制单元向所述生防数字化便携式生物采样单元发出预警信号。
3.根据权利要求1或2所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统，其特征在于，所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元、所述生防数字化便携式生物检验传感单元、所述生防数字化单兵通讯控制单元和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元中均加装有无线自组网络模块，以构建一个无线自组织网
4.一种基于无线自组网的生物安全现场监测预警方法，其基于如权利要求1所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤步骤1 打开并初始化所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元、所述生防数字化便携式生物检验传感单元、所述生防数字化单兵通讯控制单元和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；步骤2 所述生防数字化单兵通讯控制单元启动所述生防数字化便携式生物监测单元，所述生防数字化便携式生物监测单元产生生物监测数据；步骤3 所述生防数字化单兵通讯控制单元采集所述生防数字化便携式生物监测单元产生的生物监测数据，并将该生物监测数据传送至所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元；步骤4 所述生防数字化单兵通讯控制单元运行预警算法以研判生物监测数据是否超标；步骤5 当所述生防数字化便携式生物采样单元接收到该预警信号后，则采集样本，并将该样本传输至所述生防数字化检验传感单元；步骤6 所述生防数字化检验传感单元接收到该样本后，对该样本进行检验传感，并将检验传感结果传输至所述生防数字化单兵通讯控制单元；步骤7 所述生防数字化单兵通讯控制单元接收到该检验传感结果后，判断该检验传感结果是否呈阳性，然后将该检验传感结果与判断结果通过无线自组网络传输至所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元。
5.如权利要求4所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警方法，其特征在于， 步骤4包括以下步骤步骤41 所述生防数字化单兵通讯控制单元计算出前M分钟内接收到的生物监测数据的平均值；步骤42:所述生防数字化单兵通讯控制单元判断接下来N分钟内接收到的生物监测数据是否均大于该平均值的K倍，如果是则转至步骤43，如果否则转至步骤41 ； 其中，M > 3N，K > 2，M为预先设定的整数；K为预先设定的实数； 步骤43 所述生防数字化单兵通讯控制单元向所述生防数字化便携式生物采样单元发出预警信号，转至步骤5。
6.如权利要求4或5所述的基于无线自组网的生物安全现场监测预警方法，其特征在于，在步骤1之前还包括以下步骤在所述生防数字化便携式生物监测单元、所述生防数字化便携式生物采样单元、所述生防数字化便携式生物检验传感单元、所述生防数字化单兵通讯控制单元和所述生物安全现场移动中央通讯控制平台单元中均加装无线自组网络模块，以构建一个无线自组织网络。
全文摘要
本发明公开了一种基于无线自组网的生物安全现场监测预警系统和方法，包括生防数字化便携式生物监测单元、生防数字化便携式生物采样单元、生防数字化便携式生物检验传感单元、生防数字化单兵通讯控制单元、生物安全现场移动中央通讯控制平台单元构成的无线自组网络；生防数字化单兵通讯控制单元研判生物监测数据是否预警，如果预警那么启动生防数字化生物采样单元采集样本，样本采集完成后启动生防数字化检验传感单元对样本进行检验传感，检验传感完成后生防数字化单兵通讯控制单元采集检验传感结果数据，研判检验结果是否呈阳性。应用本方法能使生物监测预警时间大大缩短，为生防专家创造和提供做出应急决策的宝贵时间。
文档编号G01N33/48GK102539660SQ20101059599
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者刘强, 刘毅, 刘航, 孙选勋, 张晓清 申请人:北京汇丰隆经济技术开发有限公司