面向轨道交通的环境参数无线监测系统技术方案

本发明专利技术提供了面向轨道交通的环境参数无线监测系统，包括环境监测装置和环境管理终端；所述环境监测装置包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括普通节点和基站节点，普通节点对轨道区域环境进行监测感知，并将获得的轨道区域环境参数信息发送至基站节点；所述基站节点汇聚各普通节点发送的轨道区域环境参数信息，进行处理后转发至环境管理终端；环境管理终端用于对基站节点发送的轨道区域环境参数信息进行分析处理和显示，并在轨道区域环境参数信息异常时进行报警。本发明专利技术利用无线传感器网络技术实现了轨道区域环境的远程实时监测。

Wireless monitoring system of environmental parameters for rail transit

The invention provides a wireless monitoring system for environmental parameters for rail traffic, including environmental monitoring devices and environmental management terminals. The environmental monitoring devices include nodes in the way of multi hop wireless sensor networks, nodes including common nodes and base station nodes, and universal nodes monitoring the environment of the track area. The environment parameter information of the track area is sent to the base station node, and the node of the base station converge the environment parameter information of the track area sent by the common nodes, and then forward to the environment management terminal after processing; the environment management terminal is used to analyze the track area environment parameter information sent by the base station node. And display and alarm when the environment parameter information is abnormal in track area. The invention realizes the remote real-time monitoring of the track area environment by using the wireless sensor network technology.

【技术实现步骤摘要】
面向轨道交通的环境参数无线监测系统
本专利技术涉及环境监测
，具体涉及面向轨道交通的环境参数无线监测系统。
技术介绍
轨道交通是指具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点的交通方式，包括地铁、轻轨、磁悬浮、快轨、有轨电车、新交通系统等。在城市轨道交通系统中，环境信息监测系统是地铁安全、高效运营的基石，为适应城市轨道交通对环境监测信息化和集成化的要求，有必要提供一种面向轨道交通的环境参数无线监测系统。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供面向轨道交通的环境参数无线监测系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了面向轨道交通的环境参数无线监测系统，包括环境监测装置和环境管理终端；所述环境监测装置包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括普通节点和基站节点，普通节点对轨道区域环境进行监测感知，并将获得的轨道区域环境参数信息发送至基站节点；所述基站节点汇聚各普通节点发送的轨道区域环境参数信息，进行处理后转发至环境管理终端；环境管理终端用于对基站节点发送的轨道区域环境参数信息进行分析处理和显示，并在轨道区域环境参数信息异常时进行报警。优选地，所述环境管理终端包括数据处理器和显示器，该数据处理器将收到的轨道区域环境参数信息与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示器进行比较结果显示。进一步地，环境管理终端还包括与数据处理器连接的控制器，系统还还包括与控制器连接的温控设备，当轨道区域环境参数信息超出对应设定的安全阈值时，所述数据处理器驱动控制器控制温控设备操作。本专利技术的有益效果为：实现了对环境参数的测量及控制，能够广泛应用于轨道交通中，保证了轨道交通的安全性；通过无线传输方式进行通信，减少了硬件成本，提高了数据传输速度。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1本专利技术一个实施例面向轨道交通的环境参数无线监测系统的结构示意框图；图2是本专利技术一个实施例的环境管理终端的框图示意图。附图标记：环境监测装置1、环境管理终端2、温控设备3、数据处理器10、显示器20、控制器30。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1，本实施例提供的面向轨道交通的环境参数无线监测系统，包括环境监测装置1、和环境管理终端2。环境监测装置1包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括普通节点和基站节点，普通节点对轨道区域环境进行监测感知，并将获得的轨道区域环境参数信息发送至基站节点。基站节点汇聚各普通节点发送的轨道区域环境参数信息，进行处理后转发至环境管理终端2。环境管理终端2用于对基站节点发送的轨道区域环境参数信息进行分析处理和显示，并在轨道区域环境参数信息异常时进行报警。其中，所述轨道区域环境参数信息包括轨道区域的温度、湿度。在一个实施例中，如图2所示，环境管理终端2包括数据处理器10和显示器20，该数据处理器10将收到的轨道区域环境参数信息与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示器20进行比较结果显示。显示器20还用于实时显示轨道区域环境参数信息，从而供监测人员实时查看轨道区域环境的状态信息。可选地，环境管理终端2还包括与数据处理器10连接的控制器30，系统还还包括与控制器连接的温控设备3。其中，温控设备3包括制冷器、制热器、通风风扇中的一种或多种。当轨道区域环境参数信息超出对应设定的安全阈值时，所述数据处理器10驱动控制器30控制温控设备4操作。例如，当轨道区域的温度低于设定的安全阈值下限时，数据处理器10驱动控制器30控制该制热器工作直至达到设定的温度阈值；当轨道区域的温度高于设定的安全阈值上限时，数据处理器10驱动控制器30控制制冷器和/或通风风扇工作。本专利技术上述实施例的面向轨道交通的环境参数无线监测系统实现了对环境参数的测量及控制，能够广泛应用于轨道交通中，保证了轨道交通的安全性；通过无线传输方式进行通信，减少了硬件成本，提高了数据传输速度。在一个实施例中，基站节点在无线传感器网络启动时刻对普通节点进行分簇，确定作为簇首的普通节点，而剩余的普通节点作为成员节点；成员节点用于采集轨道区域环境参数信息并将轨道区域环境参数信息发送至所属簇的簇首；簇首用于收集成员节点发送的轨道区域环境参数信息，还用于将收集的轨道区域环境参数信息通过簇间多跳路由通信的方式转发至基站节点。在一个实施例中，基站节点对普通节点进行分簇，具体包括：(1)基站节点根据当前无线传感器网络的状况，确定最优簇的数目S，然后运行粒子群优化算法，初始化m个粒子，每个粒子包括S个候选簇首信息，根据适应度函数计算每个粒子的适应值，粒子群算法结束后，选择最优适应值粒子，该粒子包含的S个候选簇首即为备选簇首；(2)进行备选簇首筛选，若存在两个备选簇首之间的距离小于预设的最小距离值，将其中当前剩余能量最小的备选簇首恢复为普通节点；(3)将剩余的所有备选簇首作为最优簇首，基站节点将簇首信息广播至无线传感器网络，普通节点在收到基站的广播的信息后，成为簇首的普通节点发布一条广播信息，非簇首根据接收到信号的强弱加入相应的分簇，成为成员节点。本实施例基于粒子群优化算法进行分簇，由于能够控制簇首的个数，从而相应控制簇的规模，有利于实现均匀分簇。另一方面，由于基于粒子群优化算法进行分簇，很可能会产生簇首密集的情况，本实施例通过距离条件对备选簇首进行筛选，有效避免了簇首过密情况的发生，使得无线传感器网络的分簇拓扑更加合理，而且始终选择剩余能量较多的备选簇首担任最终的簇首，这更有利于网络能量的均衡，从而能够有效延长轨道区域环境参数信息采集和传输的工作周期，提高面向轨道交通的环境参数无线监测系统运行的稳定性。其中，设定适应度函数Q为：式中，Ca,b表示粒子a中包含的候选簇首Cb，ni是候选簇首Cb所在簇内的普通节点，是网络中所有普通节点当前剩余能量的平均值，是所有候选簇首当前剩余能量的平均值，L(R,Ca,b)是候选簇首Cb与基站节点之间的距离，L(R,CN(是基站节点与监测中心之间的距离，k1、k2皆为权重系数。本实施例基于能量和距离因素重新设定了适应度函数，根据重新设定的适应度函数进行寻优，有益于提高分簇的紧凑性，使距离基站节点越近的区域簇首数目较多，同时优化簇首的当前剩余能量。在一个实施例中，基站节点对普通节点进行分簇后，不再进行分簇。基站节点定期对簇首进行检测，若簇首的当前剩余能量低于其簇中成员节点能量均值时，选择当前剩余能量最大的成员节点作为新的簇首。本实施例采用簇首连续担任机制，可以减少轮流选取簇首所消耗的能量。在一个实施例中，基站节点可在设定的可移动位置范围内周期性地移动，具体包括：(1)设最靠近基站节点的矩形监控区域侧边为邻近侧边，若一簇首Ci满足间距条件，则将簇首Ci作为备选定位簇首；(2)若备选定位簇首只有一个，则将该备选定位簇首作为定位簇首，若备选定位簇首有多个，选择到邻近侧边的距离最短的备选定位簇首作为定位簇首；(3)设定位簇首为Ce，其与最近簇首的距离为以Ce为圆心，为半径画圆，得到圆域S(Ce(，将圆域S(Ce(中处于监控区域外侧的部分区域设定为所述的可移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.面向轨道交通的环境参数无线监测系统，其特征是，包括环境监测装置和环境管理终端；所述环境监测装置包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括普通节点和基站节点，普通节点对轨道区域环境进行监测感知，并将获得的轨道区域环境参数信息发送至基站节点；所述基站节点汇聚各普通节点发送的轨道区域环境参数信息，进行处理后转发至环境管理终端；环境管理终端用于对基站节点发送的轨道区域环境参数信息进行分析处理和显示，并在轨道区域环境参数信息异常时进行报警。

【技术特征摘要】
1.面向轨道交通的环境参数无线监测系统，其特征是，包括环境监测装置和环境管理终端；所述环境监测装置包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括普通节点和基站节点，普通节点对轨道区域环境进行监测感知，并将获得的轨道区域环境参数信息发送至基站节点；所述基站节点汇聚各普通节点发送的轨道区域环境参数信息，进行处理后转发至环境管理终端；环境管理终端用于对基站节点发送的轨道区域环境参数信息进行分析处理和显示，并在轨道区域环境参数信息异常时进行报警。2.根据权利要求1所述的面向轨道交通的环境参数无线监测系统，其特征是，所述环境管理终端包括数据处理器和显示器，该数据处理器将收到的轨道区域环境参数信息与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示器进行比较结果显示。3.根据权利要求2所述的面向轨道交通的环境参数无线监测系统，其特征是，环境管理终端还包括与数据处理器连接的控制器，系统还还包括与控制器连接的温控设备，当轨道区域环境参数信息超出对应设定的安全阈值时，所述数据处理器驱动控制器控制温控设备操作。4.根据权利要求1所述的面向轨道交通的环境参数无线监测系统，其特征是，所述轨道区域环境参数信息包括轨道区域的温度、湿度。5.根据权利要求1-4任一项所述的面向...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄信文，
申请(专利权)人：深圳市鑫汇达机械设计有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44