一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置，其结构特点是：若干个传感器节点模块通过ZigBee通信链路连接汇聚节点模块，汇聚节点模块连接互联网模块，互联网模块连接监控模块上的数据库服务器，数据库服务器连接终端客户机。本实用新型专利技术的优点是：本技术能够实现数据的采集、处理、传输、显示以及超阈预警的在线监控；能够将快速获取监测区域中γ辐射剂量实时地显示在电子地图上；并可实时监控到γ辐射剂量率值超限的自动预警和设备故障报警的信息；根据汇总统计分析的结果，确定核化区的危险等级，可以及时采取措施保证监测环境周边民众的生命安全，实现核辐射监控系统的人性化、智慧化和安全性的管理。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种用于远程实时监测与自动无线预警领域，具体涉及一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置。
技术介绍
随着传感器和无线通信技术在环境监控应用中的不断发展，无线传感器网络(WSN)的应用也在逐渐得到普及。然而针对近年来的核能技术不断地大力开发和利用所带来的核辐射环境污染问题，还存在着环境监控系统技术上的不足。采用本新型的ZigBee无线传感器网络技术的核辐射监控装置能够有效解决现有监测设备部署不便、设备之间的通信距离、体积大、成本高、电源消耗较大、计算存储能力和安全管理能力有限等缺陷。ZigBee是一种功耗小、成本低、组网灵活、可靠性高、安全性好、覆盖度广、拓展性强、基于IEEE 802.15.4协议标准的短距离无线通信技术；对主要用于核辐射现场区域中的γ辐射剂量、剂量率值和大气环境参数等数据的实时监控及预警提供安全性和可靠性强的技术支持。这种可靠的监控系统对下一代核辐射环境监测装置的发展将有重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够有效利用资源，节约人力和物力资源，降低生产成本的基于ZigBee无线传感器网络的核辐射环境在线自动监测装置；通过在线自动监测装置能够及时采取措施保证监测环境周边民众的生命安全，实现核辐射监控系统的人性化、智慧化和安全性的管理。本技术采用的技术方案如下：一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置，主要包括传感器节点模块、ZigBee通信链路、汇聚节点模块、互联网模块、监控模块，监控模块由数据库服务器和终端客户机组成；其特征在于：若干个传感器节点模块通过ZigBee通信链路连接汇聚节点模块，汇聚节点模块连接互联网模块，互联网模块连接监控模块上的数据库服务器，数据库服务器连接终端客户机。本技术所述传感器节点模块通过飞行器撒播方式部署于核辐射监控区域中，每个传感器节点模块通过ZigBee通信链路连接汇聚节点模块。本技术所述互联网模块或为专用网络或为卫星模块，互联网模块用GPS模块代替。本技术所述传感器节点模块之间通过自组织方式组成ZigBee网络和多跳路由方式延长通信距离进行无线传输。本技术所述传感器节点模块主要由专设传感器、信号调理电路、ADC转换电路、电源模块、微处理器模块、液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块组成；所述
专设传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接ADC转换电路，ADC转换电路连接微处理器模块，微处理器模块分别和液晶显示器、SD卡存储、数据接口和无线收发模块连接，所述信号调理电路、ADC转换电路连接电源模块。本技术所述微处理器模块采用MCU芯片或是DSP芯片。本技术所述专设传感器或为γ射线传感器、闪烁探测器传感器、半导体探测器传感器、氡气体探测器传感器、温度传感器、湿度传感器中的一种或几种。本技术的优点是：本技术能够实现数据的采集、处理、传输、显示以及超阈预警的在线监控；能够将快速获取监测区域中γ辐射剂量、剂量率值、位置与地理信息、气象参数等监测数据实时地显示在电子地图上；并可实时监控到γ辐射剂量率值超限的自动预警和设备故障报警的信息；根据汇总统计分析的结果，确定核化区的危险等级，可以及时采取措施保证监测环境周边民众的生命安全，实现核辐射监控系统的人性化、智慧化和安全性的管理；具有较大的网络容量，数据采集稳定，可靠，且能自动组网，布局十分方便，便于维护和扩容，有很强的自愈能力，有更高通信效率和安全可靠性能。附图说明图1为本技术的结构框架示意图。图2为本技术的传感器节点模块示意图。在图中，1、传感器节点模块，2、ZigBee通信链路，3、汇聚节点模块，4、互联网模块，5、监控模块，6、数据库服务器，7、终端客户机，8、专设传感器，9、信号调理电路，10、ADC转换电路，11、电源模块，12、微处理器模块，13、液晶显示器，14、SD卡存储，15、数据接口，16、无线收发模块。具体实施方式本技术是这样来工作和实施的，一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置，主要包括传感器节点模块1、ZigBee通信链路2、汇聚节点模块3、互联网模块4、监控模块5，监控模块5由数据库服务器6和终端客户机7组成；其特征在于：若干个传感器节点模块1通过ZigBee通信链路2连接汇聚节点模块3，汇聚节点模块3连接互联网模块4，互联网模块4连接监控模块5上的数据库服务器6，数据库服务器6连接终端客户机7；所述传感器节点模块1主要由专设传感器8、信号调理电路9、ADC转换电路10、电源模块11、微处理器模块12、液晶显示器13、SD卡存储14、数据接口15和无线收发模块16组成；所述专设传感器8连接信号调理电路9，信号调理电路9连接ADC转换电路10，ADC转换电路10连接微处理器模块12，微处理器模块12分别和液晶显示器13、SD卡存储14、数据接口15和无线收发模块16连接，所述信号调理电路9、ADC转换电路10连接电源模块11。本技术设计原理为：一种ZigBee无线传感器网络技术的核辐射环境在线监测及预警系统，它包括传感器节点、汇聚节点、监控中心；传感器节点用于核辐射区域的现场监测，传感器节点之间通过自组织方式组成ZigBee网络和多跳路由方式延长通信距离进行无线传输，将所有采集的数据通过ZigBee无线网络传送到网络汇聚节点，汇聚节点把收集的数据通过互联网、移动通信网络或系统专网等外网途径传输到远程监控中心。当监控中心系统接收到监控数据后，会对数据进行各种分析和处理，并据分析结果进行各种控制操作，包括γ辐射放射源的位置信息、状态信息、大气环境参数信息、超限报警信息、故障告警信息等，并可随时查看历史数据；监测中心的服务端的控制指令发往放射源区域的现场传感器节点上，从而实现友好的人机界面交互运作；所述的ZigBee技术具有很强的组网能力，可形成三种典型的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构和树状结构。考虑到本监测装置的节点较多，规模较大，且网状网络结构不需要在建立网络的时候考虑网络的形状，节点间的通信选取最优路径。为提高数据传输的可靠性，所以该系统优先采用网状网络拓扑结构；无线传感器节点和汇聚节点通常是微型的嵌入式系统，包括微处理器模块及外围电路模块构成。该硬件平台包括专用传感器、信号调理/ADC转换、结果显示、存储、数据接口、能量供电和无线收发等模块；网络中的所有传感器节点采用电池供电，而汇聚节点和计算机采用连续供电和电池供电的两种方式，保证节点不间断地工作，由微处理器统一协调下完成监测辐射数据的自动采集，存储和发送。基于ZigBee技术的无线传感器网络中的具有体积小，耗能小、低成本等优势使其能适用于规模较大场地的监测及构建的网状拓扑结构的动态变化使其具有组网灵活、自恢复、传输效率高、延迟小、可靠性高、实用性强等功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置，主要包括传感器节点模块、ZigBee通信链路、汇聚节点模块、互联网模块、监控模块，监控模块由数据库服务器和终端客户机组成；其特征在于：若干个传感器节点模块通过ZigBee通信链路连接汇聚节点模块，汇聚节点模块连接互联网模块，互联网模块连接监控模块上的数据库服务器，数据库服务器连接终端客户机。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置，主要包括传感器节点模块、ZigBee通信链路、汇聚节点模块、互联网模块、监控模块，监控模块由数据库服务器和终端客户机组成；其特征在于：若干个传感器节点模块通过ZigBee通信链路连接汇聚节点模块，汇聚节点模块连接互联网模块，互联网模块连接监控模块上的数据库服务器，数据库服务器连接终端客户机。2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置，其特征在于：所述传感器节点模块通过飞行器撒播方式部署于核辐射监控区域中。3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置，其特征在于：所述互联网模块或为专用网络或为卫星模块。4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线传感器网络的核辐射在线自动监测装置，其特征在于：所述传感器节点模块之间通过自组织方式组成ZigBee网络和多跳路由方式。...

【专利技术属性】
技术研发人员：何剑锋，胡燕，高永平，瞿金辉，汪雪元，罗亚宾，游胜玉，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：新型
国别省市：江西;36