一种室内分布式监测方法和监测网络与流程

本发明涉及多节点网络通信，尤其涉及一种室内分布式监测方法和监测网络。

背景技术：

1、在室内布置由多个传感节点组成的通信网络，传感节点采集目标数据，可以实现对室内空气、火灾等的全天候监测。例如cn107730816a公开了一种基于zigbee通信的室内智能火灾报警系统，该系统基于zigbee通信技术实现传感器节点的星型网络布置，保证了整个系统覆盖的全面性。为了适应复杂的室内区域，需要对不同节点采集的数据进行优化处理，以获得更准确的结果。

2、cn106878375b公开了一种基于分布式组合传感器网络的座舱污染物监测方法，该方法首先在待测座舱中建立分布式组合传感器网络，网络中的各节点确定自身的节点信息并传播至邻居节点，采用传感器的最优误差估计值校正相应节点的相应主传感器测量值，得到相应节点的指定污染物浓度值。该方法提高了座舱污染物监测的准确性和可靠性。在室内区域的不同位置，节点间的信道质量不同，现有技术尚未解决节点间的信道质量对节点数据传递的影响。另外，对于空气、烟雾等动态的监测对象，如何确定监测对象的扩散趋势也是现有技术尚未解决的问题。因此，现有技术有待进一步改进。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种室内分布式监测方法，通过多个固定节点之间的第二测距信号估计室内的信道衰减，提高节点间测距信号传递的准确性。同时根据多个扩散点获得的参数预测对象的扩散方向，以便预测监测对象到达核心区域的时间。进一步的，本发明还提供了一种实现所述室内分布式监测方法的分布式监测网络。

2、本申请的发明目的可通过以下技术手段实现：

3、一种室内分布式监测方法，包括以下步骤：

4、步骤1：在室内空间布置多个移动节点，将室内空间分为多个区域，在每一区域布置多个固定节点，相邻的区域经换气通道连接；

5、步骤2：移动节点和固定节点监测气体参数，若移动节点提取的气体参数大于阈值，进入步骤3，若固定节点提取的气体参数大于阈值，进入步骤6，否则重新监测气体参数；

6、步骤3：该移动节点广播第一测距信号，多个固定节点提取第一测距信号的信号强度并发送至控制器，控制器从固定节点中提取有效固定节点并控制有效固定节点广播第二测距信号，多个固定节点提取第二测距信号的信号强度并发送至控制器；

7、步骤4：控制器根据多个有效固定节点的第二测距信号的信号强度估算环境调整参数，再根据同一区域内有效固定节点的第二测距信号的信号强度估算区域调整参数；

8、步骤5：控制器根据第一测距信号确定多个有效固定节点与移动节点的第一实测距离，再基于所述区域调整参数和环境调整参数修正该实测距离并计算移动节点的位置坐标；

9、步骤6：控制器根据固定节点或移动节点的位置坐标预测空气的第一扩散点，再重复步骤2至步骤5，获得多个第二扩散点；

10、步骤7：服务器根据第一扩散点、第二扩散点以及换气通道预测扩散路径，再根据扩散路径生成扩散模型；

11、步骤8：服务器在室内空间设置至少一个目标位置，根据扩散模型预测气体进入目标位置的时间。

12、在本发明中，在步骤2中，气体参数为烟雾浓度、二氧化碳浓度以及一氧化碳浓度中的一种或几种，所述阈值为浓度上限值。

13、在本发明中，在步骤4中，m个固定节点收到有效固定节点广播的第二测距信号，根据第二测距信号的信号强度计算第二实测距离，根据m个第二实测距离计算该有效固定节点的环境调整参数。

14、在本发明中，在步骤4中，统计位于同一区域内的有效固定节点，根据该区域内多个有效固定节点的第二实测距离计算该区域的区域调整参数。

15、在本发明中，在步骤5中，有效固定节点ai0收到的第一测距信号的信号强度为pi0，根据信号强度pi0计算第一实测距离ri0，根据该有效固定节点ai0的环境调整参数si以及该有效固定节点所在区域k的区域调整参数zk修正第一实测距离ri0。

16、在本发明中，在步骤7中，提取第一扩散点和第二扩散点的位置坐标，拟合该位置坐标的直线函数，根据直线函数的斜率计算扩散角θ1，提取第一扩散点和第二扩散点检测到气体参数大于阈值的时刻，根据时刻差值计算扩散速率v1，扩散路径l1=f (θ1, v1, t1)，t1为第二扩散点检测到气体参数大于阈值的时刻。

17、在本发明中，在步骤7中，根据最短路径算法确定第一扩散点、第二扩散点以及换气通道之间的轨迹距离s，v1=s/t，t为所述时刻差值。

18、在本发明中，还包括步骤9，服务器根据气体进入目标位置的时间生成告警信息，告警信息唤醒目标位置内的多个高频监测节点，高频监测节点读取告警信息的控制帧后调整监测周期。

19、一种用于实现所述室内分布式监测方法的室内分布式监测网络，包括：移动节点、固定节点、控制器以及服务器，其中，

20、移动节点与固定节点布置在室内空间，移动节点和固定节点监测室内空间的气体参数；

21、控制器确定移动节点的位置坐标，并预测气体的第一扩散点以及多个第二扩散点；

22、服务器计算扩散路径并生成扩散模型，预测气体进入目标位置的时间。

23、在本发明中，该室内分布式监测网络还包括汇聚节点，所述移动节点和固定节点经汇聚节点向控制器发送气体参数。

24、实施本发明的一种室内分布式监测方法和监测网络，其有益效果在于：该监测方法通过在室内空间布置移动节点和固定节点，系统可以实时监测多个气体参数，如烟雾浓度、二氧化碳浓度和一氧化碳浓度，以确保室内空气质量符合安全标准。进一步的，通过广播测距信号和估算信号强度，可以提高移动节点的定位精度，预测气体扩散路径和时间，便于提前响应异常情况，提高了监测的效率和准确性。本发明还可以与目标位置内的高频监测节点协作，提供更灵活的监测和应急响应。

技术特征：

1.一种室内分布式监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的室内分布式监测方法，其特征在于，在步骤2中，气体参数为烟雾浓度、二氧化碳浓度以及一氧化碳浓度中的一种或几种，所述阈值为浓度上限值。

3.根据权利要求1所述的室内分布式监测方法，其特征在于，在步骤4中，m个固定节点收到有效固定节点广播的第二测距信号，根据第二测距信号的信号强度计算第二实测距离，根据m个第二实测距离计算该有效固定节点的环境调整参数。

4.根据权利要求3所述的室内分布式监测方法，其特征在于，在步骤4中，统计位于同一区域内的有效固定节点，根据该区域内多个有效固定节点的第二实测距离计算该区域的区域调整参数。

5.根据权利要求1所述的室内分布式监测方法，其特征在于，在步骤5中，有效固定节点ai0收到的第一测距信号的信号强度为pi0，根据信号强度pi0计算第一实测距离ri0，根据该有效固定节点ai0的环境调整参数si以及该有效固定节点所在区域k的区域调整参数zk修正第一实测距离ri0。

6. 根据权利要求1所述的室内分布式监测方法，其特征在于，在步骤7中，提取第一扩散点和第二扩散点的位置坐标，拟合该位置坐标的直线函数，根据直线函数的斜率计算扩散角θ1，提取第一扩散点和第二扩散点检测到气体参数大于阈值的时刻，根据时刻差值计算扩散速率v 1，扩散路径l1 =f (θ1, v1, t1)，t1为第二扩散点检测到气体参数大于阈值的时刻。

7.根据权利要求6所述的室内分布式监测方法，其特征在于，在步骤7中，根据最短路径算法确定第一扩散点、第二扩散点以及换气通道之间的轨迹距离s，v1=s/t，t为所述时刻差值。

8.根据权利要求1所述的室内分布式监测方法，其特征在于，还包括步骤9，服务器根据气体进入目标位置的时间生成告警信息，告警信息唤醒目标位置内的多个高频监测节点，高频监测节点读取告警信息的控制帧后调整监测周期。

9.一种用于实现根据权利要求1所述的室内分布式监测方法的室内分布式监测网络，其特征在于，包括：移动节点、固定节点、控制器以及服务器，其中，

10.根据权利要求9所述的室内分布式监测方法的室内分布式监测网络，其特征在于，该室内分布式监测网络还包括汇聚节点，所述移动节点和固定节点经汇聚节点向控制器发送气体参数。

技术总结
本发明公开了一种室内分布式监测方法和监测网络，涉及多节点网络通信技术领域。在室内空间布置多个移动节点，将空间分为不同区域，并在每个区域中布置多个固定节点，移动节点和固定节点监测室内气体参数，识别气体参数是否参数超过预设阈值。进一步的，多个固定节点提取信号强度并发送给控制器，控制器选择有效的固定节点广播第二测距信号，并根据多个有效固定节点的第二测距信号强度估算环境调整参数与区域调整参数，然后根据区域和环境调整参数修正实测距离，计算移动节点的位置坐标，根据节点位置坐标预测空气的扩散点与气体扩散路径，并生成扩散模型。

技术研发人员：彭声谦,陈文杰,周小春,柴文馨,张洪海
受保护的技术使用者：中赣通信（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15