专利名称：基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统和方法
技术领域：
本发明涉及环保技术领域，特别是一种基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统和方法。
背景技术：
环境污染已经成为一个全球性的难题，其中，尤以水污染对人的影响巨大。污染一条河流，将对该河流流经的广大流域造成严重的影响，给人民生活带来严重的干扰，给国民经济造成巨大的损失。
中国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出。辽河、海河污染严重，淮河水质较差，黄河水质不容乐观，松花江水质尚可，珠江、长江水质总体良好。主要湖泊富营养化严重。
二00二年，中国七大江河水系的七百四十一个监测断面中，仅百分之二十九点一的断面符合VI类以上水质标准，百分之三十的断面属于人体不能直接接触、仅可用于工农业的IV、V类水质，百分之四十点九的断面属于完全丧失水环境功能的劣V类水质；百分之九十流经城市的河段受到严重污染；大部分湖泊氮、磷含量严重超过地面水水质标准。在东部和西南地区被调查的二百多个湖泊中，有百分之八十不同程度富营养化，生态系统全面退化。工农业和生活污染是造成水环境污染的主要原因，从中可以看出，河流污染是河流健康的最大威胁。
可见，河流流域污染已经成为制约当前社会经济发展的重要因素，甚至严重影响到了我们国家的可持续发展的战略。
如果要控制甚至消灭河流污染，环保部门就要对水质情况进行实时的了解。
我国目前的水质污染监控系统存在的主要问题一是水质监控设备自动化程度低，实时性差，不能对水质污染进行全天候的监控；二是水质污染监控系统的网络化程度不高，或者代价费用较高致使不宜大范围内安装应用；三是系统组网技术单一，通常只采用无线局域网技术构成总线型结构，新兴的自组网技术方案没有得到应用和体现，不能实现长远距离的数据传输。
目前已有一些涉及水质污染监控系统。例如，审定公告日为2003年5月14日、公开号为CN1417588A的中国专利“水质在线监测网络系统”，通过中心计算机、基站计算机和在线监测仪，中心计算机和基站计算机通过调制解调器在INTERNET上连结成网络，基站计算机和在线监测仪通过扩展串口连接，该专利提供一个建网简单、耗资低廉、切实可行的方案，且能同步实时、灵活介入地监测水质参数，但它属于有线连接，并须人工介入，自动化程度低。另外，审定公告日为2005年6月8日、公开号为CN1625110A的中国专利“环保水质远程监控报警系统”，该专利提供了一种无线解决方案，但是使用通用的无线局域网，组网的形式简单，不能很好地实施长远距离和大范围的数据传输。
发明内容
本发明的目的在于改进现有河流流域污染监控系统和技术方法的不足，提供一种水质污染的新型监控系统和方法。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其包括散布于监测目标区域的多数个信息采集节点、多数个中继节点、多数个监控基站和远程服务器，每个信息采集节点都选择性的与一中继节点或一监控基站无线连接，多数个中继节点与一个监控基站组成链式网，并负责将多数个信息采集节点的信息传送给监控基站，监控基站汇聚所有接收到的网络信息，通过有线网络发送至远程服务器，实现环境监控的信息化。
所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其所述信息采集节点，其外壳封装由防水防压防腐蚀的轻型材料构成，避免信息采集节点的内部电路受水、腐蚀性物质或其它污染物质的破坏，外壳内设有微处理器、存储器、电源、无线通信模块、身份标识模块和模数转换器，按常规连接；传感器和无线通信单元的天线置于外壳外侧，以利传感器与被测物质充分接触。
所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其所述信息采集节点，根据布设方式的不同，分为两类静止信息采集节点和移动信息采集节点，每个信息采集节点的工作方式都为无线通信。
所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其所述中继节点，包括外壳、微处理器、存储器、无限通信单元、电源和身份标识模块，微处理器、存储器、电源、无线通信单元和身份标识模块置于外壳内，按常规连接；无线通信单元的天线置于外壳外侧，与信息采集节点无线通信。
所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其所述监控基站，包括PC机、无线通信单元和计算机网络通信接口，按常规连接，计算机网络通信接口通过有线网络与远程服务器电连接；监控基站采用无线与有线通信相结合的方式进行通信。
所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其所述多数个中继节点与一个监控基站组成链式网，作为无线传感器网络的信宿节点汇聚网络传输的数据；同时通过有线网络与远程服务器相连接，将信息采集节点采集的数据传输至远程服务器。
所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其所述组成链式网，其链式无线网络的各个中继节点、监控基站的身份和位置是已知的，节点与节点之间进行通信，并以多跳的方式进行数据的传递。
所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其所述组成链式网，其和多数个信息采集节点自组成无线网络，链式网能确定移动信息采集节点的地理位置。
所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其所述有线网络，为以太网或者Internet网。
一种基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统的工作方法，其由分布于监控流域的信息采集节点将采集到的信息直接发送到监控基站或中继节点，再经中继节点发送到监控基站，监控基站将数据以有线的方式传给远程服务器；其具体步骤如下步骤a启动整个系统，使监控基站和远程服务器处于预备接收数据的状态，启动由多数个中继节点与多数个监控基站组成的链式网；步骤b在所监控流域内布撒多数个信息采集节点，信息采集节点是静止的或顺水漂流的，布撒后，信息采集节点当即启动；步骤c信息采集节点检测能与之通信的中继节点，确定并通信后，信息采集节点与中继节点组成自组的无线传感器网络，将采集的水质信息传给中继节点，中继节点再将水质信息传给监控基站；步骤d或信息采集节点检测能与之通信的监控基站，确定并通信后，直接将监测到的水质质量参数发给监控基站；步骤e所有的监控基站通过有线网与远程服务器相连，并将由中继节点或信息采集节点传来的数据发送到远程服务器；步骤f远程服务器根据水质信息数据进行处理，并控制操作。
所述的方法，其所述步骤b中如果是静止信息采集节点，当其被布置于监控基站附近的位置，即直接与监控基站通信，当其被布置于距监控基站的远处，不能与监控基站直接通信，则通过中继节点与监控基站通信，此时静止信息采集节点和监控基站已经开始通信，对流域水质进行实时监控；如果是顺流而下的移动信息采集节点，由于射频通信的通信距离的限制，在其顺流而下的过程中，移动信息采集节点漂流到监控基站附近时，与监控基站直接通信，如果漂流出与通信基站直接通信的范围，则通过就近的中继节点与监控基站通信，漂流期间，会与不同的中继节点进行通信。
所述的方法，其所述如果是顺流而下的移动信息采集节点，并且整个流域有多个链式网，移动信息采集节点可以与以监控基站为信宿节点的链式网动态地组成网络，当移动节点脱离开一个监控基站的联网后，继续漂流会与另一个监控基站组成网络，如果出现移动信息采集节点脱离一链式网的情况，则移动信息采集节点应该记录脱离期间采集到的数据，一旦该移动信息采集节点重新进入另一个链式网，则立即传送记录数据；如果不能直接与就近的监控基站组成网络，即通过就近的中继节点与监控基站组成网络，进而传递信息。
所述的方法，其监控基站和信息采集节点的信息交互方法，是信息采集节点和监控基站相互作用，信息采集节点向监控基站发送所采集到的信息和其它信息，监控基站也向信息采集节点广播信息；信息采集节点的信息采集和传送方法，是由信息采集节点监测到水质数据并直接或以接力的方式传送至就近的监控基站，或通过固定节点传给监控基站，具体步骤如下步骤a在信息采集节点布撒之前，先启动整个系统，使监控基站和链式网和远程服务器处于预备接收数据的状态；步骤b信息采集节点布撒后，开始水质信息的采集，采集信息是通过信息采集节点的传感器；步骤c采集到水质信息，如果能够直接传送给监控基站，则直接传送；否则需要检测能与之通信的中继节点；步骤d信息采集节点检测到中继节点后，由微处理器控制，通过无线收发单元传送信息，再由中继节点将信息传给监控基站；步骤e最后由监控基站通过有线网将信息传送给远程服务器。
所述的方法，其所述监控基站和信息采集节点的信息交互方法，由监控基站通过广播控制信息控制节点工作方式，具体步骤如下步骤a监控基站广播测试信息，然后等待；步骤b信息采集节点收到广播信息后，直接给监控基站发送确认信息；步骤c或中继节点收到广播信息后，发送给与之通信的信息采集节点，信息采集节点再通过中继节点给监控基站发送确认信息；步骤d监控基站收到确认信息后，即确认与该信息采集节点的连接；步骤e监控基站准备下一次发送广播信息；步骤f如果监控基站想控制单个信息采集节点，即广播带该信息采集节点地址的广播信息。
本发明将现代无线通信技术和有线通信技术进行有效结合，提供了一种水质污染监控系统，形成一整套河流流域污染监控系统，克服传统监控方案的不足，具有实用性和先进性的优势，在现代化的河流流域污染监控中可发挥较好作用。
本发明的特征在于
(1)实现信息采集节点与监控基站两者之间的交互，布设在监控区域的信息采集节点对所监控水域的水质信息进行采集，同时接收监控基站广播的控制信息，按照基站的控制信息进行工作。
(2)监控基站与远程服务器通过有线网的形式连接，无线采集的数据最终通过有线网络传输给远程服务器，形成高度网络化的水质污染监控系统。
本发明具有如下有益效果(1)对监控区域的水质信息进行实时采集，使得环保部门对信息的掌握更加及时。
(2)给出污染源的位置，并进行记录，对我国的江河污染治理将起到极大的促机作用，必将产生巨大的经济效益和社会效益。
(3)本发明为智能化环保提供良好的信息服务和技术支持。
图1是本发明基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统的示意图；图2是本发明的信息采集节点结构框图；图3是本发明的固定节点结构框图；图4是本发明的监控基站结构图；图5是本发明河流流域污染监控系统的整体方法流程图；图6是本发明信息采集和传送的方法流程图；图7是本发明监控基站和信息采集节点的信息交互方法流程图。
具体实施例方式
本发明提供的系统涉及如下装置和设备(1)信息采集节点。信息采集节点是埋设布撒在目标监控水域的无线传感器节点，其外壳由防水防压以及防腐蚀的装置组装而成，负责感知和采集水质污染的信息。
(2)中继节点。中继节点是固定的，与监控基站组成链式网，负责信息的传递。
(3)监控基站。监控基站是由配备有线和无线网络接口的PC机构成，既作为信息采集节点组成的无线传感器网络的信宿节点，又与有线网络联接，将采集的数据传输至远程服务器。
(4)远程服务器。远程服务器是汇总所有网络数据的计算机系统，可位于远处的室内机房，通过数据库系统来分析和管理水质污染系统采集的信息数据。
本发明提供的系统由散布在监控区域的信息采集传感器节点(2、4、6、11、12)、中继节点(1、3、5、7)、监控基站(8、9)和远程服务器(10)构成，具有信息采集节点与链式网相互作用的特点。系统分成三个等级信息采集节点、监控基站及固定节点和远程服务器，信息采集节点负责采集信息，并提供水质参数超标警告，在传送信息的过程中还可能以中继节点为中继传送数据，监控基站负责汇总信息采集节点的信息，并将这些信息以最快的速度传送给远程服务器，远程服务器负责对这些数据进行分析，以得出综合结论。
固定节点、监控基站和信息采集节点构成的链式无线传感器网络，可实现长远距离的网络通信，完成大范围内的数据传输，而且节点的费用低廉，部署简便，采用锂电池供应能量，使用寿命比较长。
本发明提供的系统方法包括河流流域污染监控系统的整体方法、信息采集和传送的方法、监控基站和信息采集节点的信息交互方法。河流流域污染监控系统的整体方法、信息采集和传送的方法、监控基站和信息采集节点的信息交互方法，这些方法可以完成对河流流域污染信息的采集和分析，形成具有智能化的监控网络，实现污染信息的实时跟踪，采集的信息通过网络进行集中管理。河流流域污染监控系统的整体方案提供了监控系统的实施框架，信息采集和传送方法保证信息传递的安全性，监控基站和信息采集节点的交互方法保证了网络的有效性。
在监测区域的所有信息采集节点无需构成一个大的网络体系，只需与就近的链式网构成稳定的网络，而链式网之间不需要建立网络连接，只需网内的节点互相连接，即可完成指定的功能任务。布撒在监控区域内的信息采集节点的密度可以不必太大，太密则引起成本不必要的增高，太疏则对信息的全面性有不利的影响。另一方面，监控基站和中继节点的分布和部署则是有规则和尽量均匀的，相对信息采集节点来说，它们的密度要小得多，因而监控基站之间不能相隔距离过小，保证所有信息采集节点与监控基站之间均能实现无线组网通信。因此，大密度的信息采集节点与尽可能均匀分布的小密度监控基站之间实现无线连接，将采集到的数据由监控基站传到远程服务器，因而实现所有装置设备之间的联网。
如图1在监控水域布撒水质信息采集节点，2、4、6为移动信息采集节点，11、12为静止信息采集节点，用于收集水质污染信息，并且将采集的信息以无线方式发送至监控基站8、9，或通过中继节点1、3、5、7以多跳方式传递给监控基站8、9，监控基站8、9通过有线网络与远程服务器10互联，通过在监控区域以适当的密度以及适当的方式布置监控基站8、9和中继节点1、3、5、7，使所有设备联网。
当顺河流而下的移动水质信息采集节点4到达中继节点5附近时，便和中继节点5连成无线网络，水质信息采集节点4就可以将采集到的信息传送给通过链式网传递给监控基站9。首先，当水质信息采集节点4在和中继节点5连接前，它必在中继节点5的上游，随着河水的流动，水质信息采集节点4距离中继节点5越来越近，当到达某一极小值后，距离又逐渐增大，这时可以判定水质信息采集节点4到了中继节点5的下游，这样就可以确定水质信息采集节点4的位置。而中继节点5的位置是跟节点的ID是对应的，是布撒时已知的。
如果水质信息采集节点4监测到污染物质超标的情况，就会向当前联网的监控基站8或9报警，而警报就可以很快传达到远程服务器10。
在部署系统时，使得中继节点1、3、5、7和监控基站8、9组成链式网，这种组网技术的好处在于可实现长远距离的数据传输，节点功耗低，使用寿命长，成本费用低。监控基站8、9和中继节点1、3、5、7的位置的确定是根据需要在适当地点布设。
图2是本发明的信息采集节点的结构框图。信息采集节点2、4、6、11、12的外壳28由防水防压防腐蚀的轻型材料构成，可浮于水面，能避免节点的内部电路受水、腐蚀性气体或其它污染物质的破坏，但又必须使敏感部件、比如传感器21与被测物质(比如河水)充分接触。该节点模块包括中央处理单元(为微处理器)22、存储器23、电源24、无线通信单元25和各类传感器、身份标识模块26和模数转换器29，按常规连接，负责采集信息，将网络数据传送至监控基站8、9。无线通信单元25采用时信道复用协议，允许多个节点共享同一信道。传感器21和无线通信单元25的天线251置于外壳28外部。
图3是本发明的中继节点(或叫固定节点、固定信息采集点)的结构框图。中继节点1、3、5、7由外壳(图中没示出)、微处理器22、存储器23、电源24、无线通信单元25和身份标识模块26组成，微处理器22、存储器23、电源24、无线通信单元25和身份标识模块26置于外壳内，按常规连接，无线通信单元25的天线251置于外壳外侧。
图4是本发明的监控基站的结构图。监控基站8、9由PC机30、无线通信单元25和计算机网络通信接口31等部分组成，按常规连接，监控基站8、9采用无线与有线通信相结合的方式，作为无线传感器网络的信宿节点汇聚网络传输的数据，并与有线网络相连接，将传感器节点采集的数据传输至远程服务器10。有线连接的方式采用以太网或者通过Internet与远程服务器10连接。
本发明提供的河流流域污染监控系统，从总体上分成信息采集节点2、4、6、11、12和监控基站8、9组成的链式无线网络和监控基站8、9和远程服务器10组成的有线网络。无线网络负责水质污染信息的检测，有线网络负责数据的准确传递和综合分析，两种网络采集的数据传送至监控基站8、9和远程服务器10。提供的方法包括河流流域污染监控系统的整体方法、信息采集和传送的方法、监控基站和信息采集节点的信息交互方法，以及判断最近距离监控基站的方法。河流流域污染监控系统的整体方法的特征，系统运行的总流程体现该方法的实施框架。图5是河流流域污染监控系统的整体方法流程图，其具体步骤如下步骤S10-1启动链式网。
步骤S10-2在所监控流域内布撒信息采集节点2、4、6、11、12，可以是静止信息采集节点11、12或顺水漂流的移动信息采集节点2、4、6，节点布撒后，信息采集节点2、4、6、11、12当即启动；
步骤S10-3如果是静止信息采集节点11、12，此时信息采集节点11、12和监控基站8、9已经开始通信，对流域水质进行实时监控。
步骤S10-4如果是顺流而下的移动信息采集节点2、4、6，由于射频通信的通信距离的限制，在其顺流而下的过程中，可能会与不同的中继节点1、3、5、7进行通信。
步骤S10-5信息采集节点检测能与之通信的中继节点后，与中继节点组成自组的无线传感器网络；步骤S10-6所有的监控基站8、9通过有线网与远程服务器10相连，并将采集到的数据发送到远程服务器10；步骤S10-7如果静止信息采集节点11、12监测到水质质量参数超标，就会直接或通过中继节点向监控基站8、9发出警告，并由监控基站8、9将警告传递给远程服务器10。
步骤S10-8如果是移动信息采集节点2、4、6监测到水质异常，会将自己测到的信息以及时间位置等信息记录下来，并通过中继节点1、3、5、7或直接传送给监控基站8、9，再由监控基站8、9将信息传递给远程服务器10。
信息采集节点2、4、6、11、12与监控基站8、9组成无线网络，采用链式网的无线传感器网络协议实施数据发送给监控基站8、9，采集的数据最终由监控基站8、9通过有线网络传输至远程服务器10，形成高度集成的网络化水质污染监测方法。
图6是信息采集和传送方法的流程图。由信息采集节点2、4、6、11、12负责信息的收集，信息采集和传送方法的具体步骤如下步骤S11-1在信息采集节点2、4、6、11、12布撒之前，先启动整个系统，尤其使监控基站8、9和链式网和远程服务器10处于预备接收数据的状态；步骤S11-2信息采集节点2、4、6、11、12布撒后，开始水质信息的采集，采集信息是通过信息采集节点2、4、6、11、12的各类传感器。譬如PH传感器，浊度传感器，COD传感器，BOD传感器等。
步骤S11-3采集到水质信息，如果能够直接传送给监控基站8、9，则直接无线传送；否则需要检测可以与之通信的中继节点。
步骤S11-4检测到中继节点后，由微控制器控制，通过无线收发单元传送信息。
步骤S11-5最后由监控基站8、9通过有线网将信息传送给远程服务器10。
图7是监控基站和信息采集节点的信息交互方法的流程图。信息采集节点2、4、6、11、12的工作方式由监控基站8、9控制，监控基站8、9和信息采集节点2、4、6、11、12的信息交互方法的具体步骤如下步骤S12-1监控基站8、9广播测试信息，然后等待。
步骤S12-2中继节点收到广播信息后，发送给与之通信的信息采集节点。
步骤S12-3信息采集节点收到广播信息后，通过中继节点给监控基站8或9发送确认信息。
步骤S12-4监控基站8或9收到确认信息后，即可以确认与该信息采集节点的连接。
步骤S12-5监控基站8、9准备下一次发送广播信息。
步骤S12-6如果想控制单个信息采集节点，可广播带地址的广播信息。
以上所述仅为本发明较佳的主要实施过程而已，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，皆为本发明专利保护范围所涵盖。
权利要求
1.一种基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于包括散布于监测目标区域的多数个信息采集节点、多数个中继节点、多数个监控基站和远程服务器，每个信息采集节点都选择性的与一中继节点或一监控基站无线连接，多数个中继节点与多数个监控基站组成链式网，并负责将多数个信息采集节点的信息传送给监控基站，监控基站汇聚所有接收到的网络信息，通过有线网络发送至远程服务器，实现环境监控的信息化。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于所述信息采集节点，其外壳封装由防水防压防腐蚀的轻型材料构成，避免信息采集节点的内部电路受水、腐蚀性物质或其它污染物质的破坏，外壳内设有微处理器、存储器、电源、无线通信模块、身份标识模块和模数转换器，按常规连接；传感器和无线通信单元的天线置于外壳外侧，以利传感器与被测物质充分接触。
3.根据权利要求1或2所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于所述信息采集节点，根据布设方式的不同，分为两类静止信息采集节点和移动信息采集节点，每个信息采集节点的工作方式都为无线通信。
4.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于所述中继节点，包括外壳、微处理器、存储器、无限通信单元、电源和身份标识模块，微处理器、存储器、电源、无线通信单元和身份标识模块置于外壳内，按常规连接；无线通信单元的天线置于外壳外侧，与信息采集节点无线通信。
5.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于所述监控基站，包括PC机、无线通信单元和计算机网络通信接口，按常规连接，计算机网络通信接口通过有线网络与远程服务器电连接；监控基站采用无线与有线通信相结合的方式进行通信。
6.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于所述多数个中继节点与一个监控基站组成链式网，作为无线传感器网络的信宿节点汇聚网络传输的数据；同时通过有线网络与远程服务器相连接，将信息采集节点采集的数据传输至远程服务器。
7.根据权利要求1或6所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于所述组成链式网，其链式无线网络的各个中继节点、监控基站的身份和位置是已知的，节点与节点之间进行通信，并以多跳的方式进行数据的传递。
8.根据权利要求1和6所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于所述组成链式网，其和多数个信息采集节点自组成无线网络，链式网能确定移动信息采集节点的地理位置。
9.根据权利要求1或6所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于所述有线网络，为以太网或者Internet网。
10.一种基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统的工作方法，其特征在于由分布于监控流域的信息采集节点将采集到的信息直接发送到监控基站或中继节点，再经中继节点发送到监控基站，监控基站将数据以有线的方式传给远程服务器；其具体步骤如下步骤a启动整个系统，使监控基站和远程服务器处于预备接收数据的状态，启动由多数个中继节点与多数个监控基站组成的链式网；步骤b在所监控流域内布撒多数个信息采集节点，信息采集节点是静止的或顺水漂流的，布撒后，信息采集节点当即启动；步骤c信息采集节点检测能与之通信的中继节点，确定并通信后，信息采集节点与中继节点组成自组的无线传感器网络，将采集的水质信息传给中继节点，中继节点再将水质信息传给监控基站；步骤d或信息采集节点检测能与之通信的监控基站，确定并通信后，直接将监测到的水质质量参数发给监控基站；步骤e所有的监控基站通过有线网与远程服务器相连，并将由中继节点或信息采集节点传来的数据发送到远程服务器；步骤f远程服务器根据水质信息数据进行处理，并控制操作。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述步骤b中如果是静止信息采集节点，当其被布置于监控基站附近的位置，即直接与监控基站通信，当其被布置于距监控基站的远处，不能与监控基站直接通信，则通过中继节点与监控基站通信，此时静止信息采集节点和监控基站已经开始通信，对流域水质进行实时监控；如果是顺流而下的移动信息采集节点，由于射频通信的通信距离的限制，在其顺流而下的过程中，移动信息采集节点漂流到监控基站附近时，与监控基站直接通信，如果漂流出与通信基站直接通信的范围，则通过就近的中继节点与监控基站通信，漂流期间，会与不同的中继节点进行通信。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述如果是顺流而下的移动信息采集节点，并且整个流域有多个链式网，移动信息采集节点可以与以监控基站为信宿节点的链式网动态地组成网络，当移动节点脱离开一个监控基站的联网后，继续漂流会与另一个监控基站组成网络，如果出现移动信息采集节点脱离一链式网的情况，则移动信息采集节点应该记录脱离期间采集到的数据，一旦该移动信息采集节点重新进入另一个链式网，则立即传送记录数据；如果不能直接与就近的监控基站组成网络，即通过就近的中继节点与监控基站组成网络，进而传递信息。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于监控基站和信息采集节点的信息交互方法，是信息采集节点和监控基站相互作用，信息采集节点向监控基站发送所采集到的信息和其它信息，监控基站也向信息采集节点广播信息；信息采集节点的信息采集和传送方法，是由信息采集节点监测到水质数据并直接或以接力的方式传送至就近的监控基站，或通过固定节点传给监控基站，具体步骤如下步骤a在信息采集节点布撒之前，先启动整个系统，使监控基站和链式网和远程服务器处于预备接收数据的状态；步骤b信息采集节点布撒后，开始水质信息的采集，采集信息是通过信息采集节点的传感器；步骤c采集到水质信息，如果能够直接传送给监控基站，则直接传送；否则需要检测能与之通信的中继节点；步骤d信息采集节点检测到中继节点后，由微处理器控制，通过无线收发单元传送信息，再由中继节点将信息传给监控基站；步骤e最后由监控基站通过有线网将信息传送给远程服务器。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述监控基站和信息采集节点的信息交互方法，由监控基站通过广播控制信息控制节点工作方式，具体步骤如下步骤a监控基站广播测试信息，然后等待；步骤b信息采集节点收到广播信息后，直接给监控基站发送确认信息；步骤c或中继节点收到广播信息后，发送给与之通信的信息采集节点，信息采集节点再通过中继节点给监控基站发送确认信息；步骤d监控基站收到确认信息后，即确认与该信息采集节点的连接；步骤e监控基站准备下一次发送广播信息；步骤f如果监控基站想控制单个信息采集节点，即广播带该信息采集节点地址的广播信息。
全文摘要
本发明是一种基于无线传感器网络的河流水质监控系统和方法，涉及环保技术领域。该系统由水质信息采集节点、中继节点、监控基站、远程服务器构成，中继节点和监控基站构成链式无线网，信息采集节点与就近的中继节点组网，构成无线传感器网络，负责采集河流流域污染信息，将信息传递基站，基站汇聚采集的数据，通过有线网络传至远程服务器。可完成水质信息的采集，实时污染物质检测和污染物质超标报警，网络信息汇聚至远程服务器进行智能化管理，进一步分析得出水质的总体信息。本发明实现了水质监测的信息化，使环境部门掌握重点监控流域的污染信息以便及时采取适当的措施，以对污染进行有效的治理。
文档编号H04L12/18GK101059907SQ20061001174
公开日2007年10月24日 申请日期2006年4月19日 优先权日2006年4月19日
发明者赵湛, 张玉国, 方震, 郭鹏, 王奇 申请人:中国科学院电子学研究所