一种无线监测报警系统以及无线广域网通讯设备的制作方法

专利名称：一种无线监测报警系统以及无线广域网通讯设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线监测报警领域，尤其涉及基于广域网的无线监测报警系统。
背景技术：
随着传感器技术和无线通信技术的发展，新一代的智能传感器节点可以获取探测 数据(如温度、湿度、气体浓度的数据)，并将探测数据或者根据探测数据生成的报警信息 通过无线通信方式传送给监测主机，从而形成一个整体的无线监测报警系统。例如，图1示出了现有技术中的一种应用于家用保安的无线监测报警系统，该报 警系统包括多个智能传感器节点101、监测报警管理中心设备102。智能传感器节点101与报警管理中心设备102之间可以进行无线通信，无线通信 协议可以是sMAC、IEEE802. 15. 4、或者ZigBee协议。报警管理中心设备102通过无线通信向智能传感器节点101发送控制或采集指 令。智能传感器节点101根据报警管理中心设备102发送的指令对周围环境的温度、 湿度、红外、可燃气体浓度等进行监测，并通过无线通信向报警管理中心设备102返回监测 数据。报警管理中心设备102将返回的监测数据与报警阈值进行比较，从而决定是否报
m 目。此外，该无线监测报警系统的监测报警管理中心设备102还可以通过广域网以短 信的方式向用户发送报警信息。然而现有技术的无线监测报警系统往往应用于局部地区，比如，实现某个家庭、或 某几个家庭、或者某个矿井等地区的监测报警；其无法实现对跨区域、大范围的环境进行监 测报警，比如，对全省或者全国的煤矿采集地进行统一监测和报警。

发明内容
本发明实施例提供了一种无线监测报警系统以及无线广域网通讯设备，用以实现 对跨区域、大范围的环境进行监测报警。一种无线监测报警系统，包括智能传感器节点，用于获取被监测对象的测量数据，将所述测量数据或者根据该 测量数据生成的报警信息生成数据包，并通过无线局域网发送该数据包，所述数据包中携 带有该智能传感器节点的标识；无线广域网通讯设备，用于获取所述智能传感器节点发送的数据包后，通过无线 广域网的基站转发，并在转发的数据包中携带监测报警管理服务器的标识；监测报警管理服务器，用于接收所述无线广域网通讯设备转发的数据包，根据该 数据包中携带的智能传感器节点的标识，对对应智能传感器节点的测量数据或者报警信息 进行处理。
一种无线广域网通讯设备，包括处理单元、无线局域网通讯单元以及无线广域网 通讯单元；所述无线局域网通讯单元接收到智能传感器节点通过无线局域网发送的数据包 后，发送给所述处理单元；所述处理单元用于通过所述无线广域网通讯单元向无线广域网的基站转发该数 据，并在转发的数据包中携带监测报警管理服务器的标识。本发明实施例的无线监测报警系统由于无线广域网通讯设备可以接收智能传感 器节点通过无线局域网发送的监测或报警信息，并通过无线广域网的基站向监测报警管理 服务器转发，这样，监测报警管理服务器可以通过无线广域网及时获取跨区域、大范围的无 线广域网通讯设备转发的监测或报警信息，实现对跨区域、大范围的环境进行监测报警。


图1为现有技术的无线监测报警系统示意图；图2a、2b为本发明实施例的无线监测报警系统示意图；图3为本发明实施例的智能传感器节点内部结构图；图4为本发明实施例的无线广域网通讯设备内部结构图。
具体实施例方式本发明实施例提供的无线监测报警系统中设置有无线广域网通讯设备，该设备可 以将接收的智能传感器节点通过无线局域网发送的监测或者报警数据，通过广域网发送给 监测报警管理服务器(例如，无线广域网通讯设备可以向GSM网络、CDMA网络或者铺设的 无线专网中的基站发送数据包，数据包中携带有监测报警管理服务器的地址，该数据包经 无线广域网中的相关网元路由后，被发送到监测报警管理服务器。这样，设置于不同区域的 无线广域网通讯设备都可以向监测报警管理服务器上报监测或者报警数据，从而监测报警 管理服务器可以实现对跨区域、大范围的环境进行监测报警的管理。下面结合附图详细说明本发明的具体技术方案。如图2a所示，本发明实施例提供的一种无线监测报警系统，包括多个智能传感 器节点201、无线广域网通讯设备202以及监测报警管理服务器203。其中，智能传感器节点201与无线广域网通讯设备202之间组成无线局域网，可以 采用sMAC、IEEE802. 15. 4、或者ZigBee等协议进行无线局域网内的通信。多个智能传感器节点201可以设置于不同的地点，可以用于监测包括温度、湿度、 烟雾、可燃气体、有毒气体、风速、震动、红外、图像、火灾、运动、速度等物理量；智能传感器 节点201可以将获取的被监测对象的测量数据，或者根据测量数据生成的报警信息打包成 数据包后，通过无线局域网发送给无线广域网通讯设备202 ；并在发送的数据包中携带本 智能传感器节点的标识。在无线监测报警系统中为每个智能传感器节点都分配有唯一的标识，数据包接收 者可以依据数据包中携带的智能传感器节点标识，来确认该数据包是由哪个智能传感器节 点发送的。无线广域网通讯设备202在接收到智能传感器节点201发送的数据包后，通过广域网向监测报警管理服务器203转发。具体为，无线广域网通讯设备202通过GSM网络、或 者CDMA网络、或者铺设的专网中的基站，向监测报警管理服务器203转发数据包，在转发的 数据包中携带有根据监测报警管理服务器203的标识，比如根据监测报警管理服务器203 的IP地址将接收的数据包封装为IP数据包后向无线广域网转发。这样，广域网中的路由 器等可以根据数据包携带的接收方标识(即监测报警管理服务器203的标识)将数据包发 送到监测报警管理服务器203。监测报警管理服务器203在接收到无线广域网通讯设备202通过广域网转发的数 据包后，根据数据包中携带的智能传感器节点的标识，可以确定是哪个智能传感器节点发 送的，从而对对应智能传感器节点发送的测量数据或者报警信息进行处理，比如进行显示、 报警，或者发送通知等。在智能传感器节点201通过无线局域网向无线广域网通讯设备202发送数据包之 前，智能传感器节点201加入到无线局域网的具体过程为智能传感器节点201在上电后发送入网请求信号，并进入等待接收状态。无线广 域网通讯设备202若接收到智能传感器节点201发送的入网请求信号，则返回应答信号。智能传感器节点201接收到无线广域网通讯设备202返回的应答信号后，确认无 线广域网通讯设备202可以接收本智能传感器节点的信号，于是向无线广域网通讯设备 202发送确认信息，以示确认本智能传感器节点要加入到无线局域网中。无线广域网通讯设备202根据智能传感器节点201发送的确认信息，确认该智能 传感器节点成功加入到所述无线局域网。这样，无线广域网通讯设备202可以接收或者向 智能传感器节点201发送信息。进一步，无线广域网通讯设备202为了保证其与无线局域网内的智能传感器节点 201的联系，无线广域网通讯设备202定期发送联络信号，比如每隔20秒发送一次联络信号。如果无线局域网内的智能传感器节点201每隔设定时间能接收到无线广域网通 讯设备202发送的联络信号，表明网络联系状态良好；如果超过了设定时间还没有收到下 一次的联络信号，则表明智能传感器节点201与无线局域网的连接已经断开，需要重新入 网。则智能传感器节点201重新发送入网请求信号，入网过程可以如前所述，此处不再赘 述。进一步，为了使更大范围内的智能传感器节点201均可以加入到无线局域网中， 而不必铺设过多的无线广域网通讯设备，则可以使得智能传感器节点201还具有中继功能 (如图2b所示)，具体为假设智能传感器节点A已加入到无线局域网，若接收到智能传感器节点B发送的 入网请求信号，则向智能传感器节点B返回应答信号；若接收到智能传感器节点B发送的确 认信息，则智能传感器节点A确认将智能传感器节点B成功加入到无线局域网中；之后智能 传感器节点A可以接收智能传感器节点B发送的数据包向无线广域网通讯设备202转发， 由无线广域网通讯设备202通过广域网将智能传感器节点B的数据包发送到监测报警管理 服务器203。智能传感器节点A还可以定期发送联络信号；若智能传感器节点B每隔设定时 间能接收到智能传感器节点A发送的联络信号，表明网络联系状态良好；如果超过了设定时间还没有收到下一次的联络信号，则表明智能传感器节点B与无线局域网的连接已经断 开，需要重新入网。则智能传感器节点B重新发送入网请求信号。此外，在无线监测报警系统中还可以铺设专门的中继设备——无线中继器204，用 以作为其附近的智能传感器节点的中继，接收它们发送的数据包后向无线广域网通讯设备 202转发。无线中继器204加入到无线局域网的过程也可以与上述介绍的智能传感器节点 入网过程相同无线中继器204发送入网请求信号，并在接收到无线广域网通讯设备202返回的 应答信号后，向无线广域网通讯设备202发送确认信息；无线广域网通讯设备202根据无线中继器204发送的确认信息，确认该无线中继 器成功加入到所述无线局域网。在无线中继器204加入到无线局域网后，其它智能传感器节点则可以通过无线中 继器204加入到无线局域网假设智能传感器节点C发出入网请求信号后，接收到无线中继 器204返回的应答信号，并向无线中继器204发送确认信息，则无线中继器204确认该智能 传感器节点C成功加入到所述无线局域网，之后可以接收智能传感器节点C发送的数据包 向无线广域网通讯设备202转发。那么，在无线监测报警系统中，如果一个智能传感器节点发送了入网请求信号，则 有可能接收到无线广域网通讯设备、无线中继器、或者其它智能传感器节点返回的应答信 号假设智能传感器节点D发出入网请求信号后，收到了无线广域网通讯设备、无线中继 器、以及其它智能传感器节点返回的应答信号；则智能传感器节点D根据预先设定的优先 级，选择优先级高的设备作为本智能传感器节点接入到无线局域网的中继设备，即向优先 级高的设备发送确认信息；该确认信息的接收方，根据智能传感器节点C发送的确认信息， 确认该智能传感器节点C成功加入到所述无线局域网，之后可以接收智能传感器节点C发 送的数据包向无线广域网通讯设备202转发。上述的优先级可以有多种设置方法，本领域技术人员可以根据具体情况进行设 置。例如对于不同的设备可以如表1设置不同的设备优先级表 1 而对于同一种设备则根据如下方法决定哪个设备的优先级高假设智能传感器节点D同时接收到若干个智能传感器节点/无线中继器的应答信
号，则依据应答信号质量来确定相应的智能传感器节点/无线中继器的优先级，即应答信
号质量越高，则对应的智能传感器节点/无线中继器的优先级越高。
或者，根据应答信号中携带的己建立中继关系的数目来确定相应的智能传感器节 点/无线中继器的优先级，即中继关系数目越少，则对应的智能传感器节点/无线中继器的 优先级越高。或者，综合考虑应答信号质量与己建立中继关系的数目来确定相应的智能传感器 节点/无线中继器的优先级应答信号质量与应答信号中己建立中继关系的数目的乘积越 大者，其优先级越高。此外，在无线监测报警系统中还可以设置智能控制节点205。智能控制节点205加 入到无线局域网的过程与智能传感器节点201相同，此处不再赘述。在监测报警管理服务 器203根据各智能传感器节点201上报的测量数据或者报警信息，可以通过广域网、无线广 域网通讯设备202、无线局域网向智能控制节点205发送控制指令。具体为，监测报警管理 服务器203向相应的无线广域网通讯设备202发送控制指令，指令中携带有智能控制节点 的标识。对于系统中存在多个无线广域网通讯设备202的情况，每个无线广域网通讯设备 202都具有唯一的标识(例如IP地址或者IMSI号码)，则监测报警管理服务器203可以将 控制指令封装在IP数据包中发送给相应的无线广域网通讯设备202，再由无线广域网通讯 设备202将控制指令转发给对应的智能控制节点，智能控制节点根据接收的控制指令执行 相应操作。例如，根据开启/关闭风机的指令，或者接通/断开电源的指令等，智能控制节 点205可以对本地的风机、电源等进行控制。例如，当监测报警管理服务器203分析出某个 智能传感器节点发送的有毒气体浓度监测数据超过设定值，或者该智能传感器节点发送了 有毒气体浓度报警信息，则可以向相应的智能控制节点发送开启风机的指令，该智能控制 节点根据接收的指令开启风机，从而驱散有毒气体。显然，在无线监测报警系统中可以在不同区域设置多个无线广域网通讯设备202， 而每个无线广域网通讯设备202又可以与若干个智能传感器节点201通信，从而监测报警 管理服务器203、无线广域网通讯设备202以及智能传感器节点201构成了层级式结构，并 利用广域网，使得监测报警管理服务器203可以实现对跨区域、大范围的环境进行监测报
警的管理。上述的智能传感器节点201的一种具体结构可以如图3所示，包括传感器单元 301、处理单元302、无线局域网通讯单元303以及电源单元304、网络控制单元305。电源单元304为传感器单元301、处理单元302、无线局域网通讯单元303以及网 络控制单元305供电。电源可根据实际需要，采用市电、电池及太阳能电池相结合的方式， 以确保其不间断工作。传感器单元301用于采集被监测对象的测量数据，比如采集温度、湿度、某种气体 浓度的数据。具体为，传感器单元301中的传感器将监测对象的被测量转换成电信号后，通 过模数转换器(ADC)转换为数字信号发送给处理单元302，从而处理单元302可以获得测量 数据；或者，传感器单元301中的传感器将监测对象的被测量转换成电信号后，与比较器设 定的电压进行比较，将比较器输出的比较结果输入到处理单元302，从而处理单元302可以 获得报警信息。处理单元302获取传感器单元301采集的测量数据或者生成的报警信息，并根据 测量数据或报警信息生成数据包，在数据包中携带有本智能传感器节点的标识。处理单元302将数据包发送给无线局域网通讯单元303，由无线局域网通讯单元303通过无线局域网向无线广域网通讯设备202发送。无线局域网通讯单元303的通信协 议可以采用sMAC、IEEE802. 15. 4、或者ZigBee等协议。在无线局域网通讯单元303发送数据包之前，网络控制单元305通过无线局域网 通讯单元303加入到无线局域网网络控制单元305通过无线局域网通讯单元303发送入网请求信号，并进入等待 接收状态；若接收到应答信号，则向应答信号的发送方发送确认信息，以示确认本智能传感 器节点要加入到无线局域网中。如果网络控制单元305接收到多个应答信号，则根据上述所说的方法判定哪个应 答信号的发送者的优先级最高，向高优先级的应答信号发送者发送确认信息。优先级的判 定方法在前述已详细介绍，此处不再赘述。在网络控制单元305发送确认信息后，表明已经加入到无线局域网中，则向处理 单元302输出数据包发送通知。处理单元302在接收到数据包发送通知后，定期通过无线局域网通讯单元303发 送数据包。网络控制单元305定期检测是否通过无线局域网通讯单元303接收到联络信号； 如果没有，表明网络连接断开了，需要重新通过无线局域网通讯单元303发送入网请求信 号。如果在设定时间段内(比如30分钟)，仍然没有重新加入到无线局域网，则网络控制单 元305可以通知处理单元302进行报警，具体可以采用声、光等报警方式，从而更进一步提 高系统以及智能传感器节点的可靠性。网络控制单元305还可用于中继功能网络控制单元305通过无线局域网通讯单 元303接收到入网请求信号后，返回应答信号；并在通过无线局域网通讯单元303接收到确 认信息时，确认该确认信息发送者加入到无线局域网，并可以通过无线局域网通讯单元303 向本智能传感器节点的上一级(例如无线广域网通讯设备202、或者无线中继器204、或者 其它智能传感器节点)转发该确认信息发送者发送过来的数据包。网络控制单元305还可用于定期发送联络信号，作为其中继对象的定期联络信 肩、ο上述的无线广域网通讯设备202的一种具体结构可以如图4所示，包括处理单元 401、无线局域网通讯单元402、无线广域网通讯单元403以及电源单元404。电源单元404用以为处理单元401、无线局域网通讯单元402、无线广域网通讯单 元403供电。处理单元401在通过无线局域网通讯单元402接收到智能传感器节点201通过无 线局域网发送的数据包后，通过无线广域网通讯单元403向GSM网络、或者CDMA网络、或者 铺设的专网中的基站转发该数据包。处理单元401还用于在通过无线局域网通讯单元402接收到入网请求信号后，返 回应答信号；并在接收到确认信息时，确认该确认信息发送者加入到无线局域网，并可以转 发该确认信息发送者发送过来的数据包。处理单元401还用于定期发送联络信号。本发明实施例的无线监测报警系统由于无线广域网通讯设备可以接收智能传感 器节点通过无线局域网发送的监测或报警信息，并通过无线广域网的基站向监测报警管理
9服务器转发，这样，监测报警管理服务器可以通过无线广域网及时获取跨区域、大范围的无 线广域网通讯设备转发的监测或报警信息，实现对跨区域、大范围的环境进行监测报警。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如 ROM/RAM、磁碟、光盘等。还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结 构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部 件可能是或者可能不是物理模块。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
一种无线监测报警系统，其特征在于，包括智能传感器节点，用于获取被监测对象的测量数据，将所述测量数据或者根据该测量数据生成的报警信息生成数据包，并通过无线局域网向无线广域网通讯设备发送该数据包，所述数据包中携带有该智能传感器节点的标识；无线广域网通讯设备，用于接收所述智能传感器节点发送的数据包后，通过无线广域网的基站向监测报警管理服务器转发；监测报警管理服务器，用于接收所述无线广域网通讯设备转发的数据包，根据该数据包中携带的智能传感器节点的标识，对对应智能传感器节点的测量数据或者报警信息进行处理。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能传感器节点还用于在发送所述数据包之前，发送入网请求信号；在接收到所 述无线广域网通讯设备返回的应答信号后，向所述无线广域网通讯设备发送确认信息；所述无线广域网通讯设备根据所述智能传感器节点发送的确认信息，确认该智能传感 器节点成功加入到所述无线局域网。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无线广域网通讯设备还用于定期发送联络信号；以及所述智能传感器节点还用于在设定时间段内若没有收到所述无线广域网通讯设备发 送的联络信号，则确认与所述无线局域网的连接已断开，重新发送入网请求信号。
4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述智能传感器节点还用于接收其它智能传感器节点发送的入网请求信号，并返回应 答信号；以及在接收到所述其它智能传感器节点发送的确认信息后，确认所述其它智能传 感器节点成功加入到所述无线局域网。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述智能传感器节点还用于在确认所述其它智能传感器节点成功加入到所述无线局 域网后，接收所述其它智能传感器节点发送的数据包向所述无线广域网通讯设备转发。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述智能传感器节点还用于定期发送联络信号；以及所述其它智能传感器节点若在设定时间段内没有收到所述智能传感器节点发送的联 络信号，则确认与所述无线局域网的连接已断开，重新发送入网请求信号。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括无线中继器，用于发送入网请求信号，并在接收到所述无线广域网通讯设备返回的应 答信号后，向所述无线广域网通讯设备发送确认信息；所述无线广域网通讯设备根据所述无线中继器发送的确认信息，确认该无线中继器成 功加入到所述无线局域网；在所述无线中继器加入到所述无线局域网后，还用于在接收到所述智能传感器节点发 送的入网请求信号后，返回应答信号；若接收到该智能传感器节点发送的确认信息，则确认 该智能传感器节点成功加入到所述无线局域网，并接收所述智能传感器节点发送的数据包 向所述无线广域网通讯设备转发。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述无线中继器还用于定期发送联络信号；以及所述智能传感器节点还用于在设定时间段内若没有收到所述无线中继器发送的联络 信号，则确认与所述无线局域网的连接已断开，重新发送入网请求信号。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括其它智能传感器节点，用于发送入网请求信号，并在接收到所述无线广域网通讯设备 返回的应答信号后，向所述无线广域网通讯设备发送确认信息；所述无线广域网通讯设备根据所述其它智能传感器节点发送的确认信息，确认该智能 传感器节点成功加入到所述无线局域网。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述智能传感器节点还用于在发送所述数据包之前，发送入网请求信号；若接收到所 述无线广域网通讯设备、无线中继器以及其它智能传感器节点返回的应答信号后，根据预 先设定的优先级，选择向优先级高的作为确认信息接收方，向其发送确认信息；所述确认信息接收方根据所述智能传感器节点发送的确认信息，确认该智能传感器节 点成功加入到所述无线局域网。
11.一种无线广域网通讯设备，其特征在于，包括处理单元、无线局域网通讯单元以 及无线广域网通讯单元；所述无线局域网通讯单元接收到智能传感器节点通过无线局域网发送的数据包后，发 送给所述处理单元；所述处理单元用于通过所述无线广域网通讯单元向无线广域网的基站转发该数据，并 在转发的数据包中携带监测报警管理服务器的标识。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述处理单元还用于在通过所述无线局域网通讯单元接收到入网请求信号后，返回应 答信号；并在接收到确认信息时，确认该确认信息发送者加入到无线局域网，并转发该确认 信息发送者发送过来的数据包。
全文摘要
本发明涉及无线监测报警领域，尤其涉及基于广域网的无线监测报警系统。本发明提供了一种无线监测报警系统以及无线广域网通讯设备，所述系统包括智能传感器节点，用于获取被监测对象的测量数据，将所述测量数据或者根据该测量数据生成的报警信息生成数据包后通过无线局域网发送；无线广域网通讯设备，用于获取所述数据包后，通过无线广域网的基站转发向监测报警管理服务器转发该数据包。由于无线广域网通讯设备可以通过无线广域网的基站向监测报警管理服务器转发在局域网中接收的测量数据或报警信息，这样，监测报警管理服务器可以通过无线广域网及时获取跨区域、大范围的监测或报警信息，实现对跨区域、大范围的环境进行监测报警。
文档编号H04W84/10GK101888707SQ200910083779
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者崔贵森, 胡旭成 申请人:北京融商惠通投资有限公司