基于无线传感器网络的储罐温度与入侵检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于无线传感器网络的储罐温度与入侵检测系统，包括安装在储罐上采集信号的传感器节点、可采集信号和汇聚簇内数据的簇头节点，对数据进行传输的中继节点、汇聚数据并连接有线网络的汇聚节点。安装在储罐上的传感器节点和同时可采集信号和融合簇内数据的簇头节点结构相同，包括：CPU、存储器、各种传感器、射频通信单元、电池电压监测单元。该实用新型专利技术能有效地广泛用于大型储罐安防监测领域。采用无线传输方式，安装更加简便，获取数据更加完整、准确、便捷。使用该系统可以在提高储罐维护质量的同时还能够降低人员的维护费用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于无线传感器网络的储罐温度与入侵检测系统，属于储存罐监测

技术介绍
我国新疆地区凭借独特的资源优势有许多酒厂，储酒罐是酒厂酿酒的重要设施。户外环境中，储酒罐的温度参数关系到生产工艺；密闭的储酒罐采用α、β射线仪对罐内酒精液位进行测量，α、β射线仪的放射性会对工作人员造成伤害。因此对户外的储酒罐进行定时监控，以保证酒精在最佳环境下发酵，同时储酒罐是无人值守的，需对非法入侵人员和进入危险区域的工作人员进行报警，成为实现生产自动化高效化的关键环节。传统的温度与入侵检测系统多采用导线连接，在传感器至信号处理器之间需要大量的电缆，而在户外无人地区进行大量的布线十分困难，加之大多数监控多采用人工管理，从而不可避免的存在测控精度低、劳动强度大和测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失。而结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。无线传感器网络是近年来迅速发展的一种新型的信息获取与处理技术，为此，针对我国新疆地区的无人值守酒厂储酒罐的安防需求，采用无线传感器网络的相关知识可以完全解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于无线传感器网络的储罐温度与入侵检测系统，以便实现无人值守储酒罐的工艺参数(温度)、人员安全、防盗等信息的低功耗、远程采集与控制。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下。一种基于无线传感器网络的储罐温度与入侵检测系统，包括安装在储罐上采集信号的传感器节点、同时可采集信号和汇聚簇内数据的簇头节点，对数据进行传输的中继节点、汇聚数据并连接有线网络的汇聚节点。进一步地，安装在储罐上的传感器节点和同时可采集信号和融合簇内数据的簇头节点结构相同，包括:CPU、存储器、各种传感器、射频通信单元、电池电压监测单元。传感器节点可工作在睡眠、监听、发送、接收状态，发送状态下将采集的数据以及电池电压监测信息通过射频通信单元发送给簇头节点；簇头节点采集数据并融合簇内其它节点数据，无线发送给汇聚节点；簇头节点管理簇内所有节点能量信息，当其能量消耗超过阈值时，在其给传感器节点发送的确认信号中，通知下轮更换簇头信息。进一步地，汇聚节点放在监控室内，有稳定的电源供电，是一个带有无线通信装置和有线通信装置的网关设备。它包括:CPU、存储器、射频通信单元、异步串口、变压器。系统初始化时，汇聚节点发送同步信号使整个无线传感器网络完成初始同步。正常工作时，汇聚节点负责将传感器网络数据和异常情况信息通过异步串口发送到服务器，同时负责一级簇的时间同步管理，向下发送服务器传来的控制命令等。传感器器节点采集环境数据和检测非法入侵信息，并将数据发给簇头节点；簇头节点融合本簇内数据，或直接或通过中继节点将数据发给汇聚节点；汇聚节点通过UART将监测报警数据发送至服务器，管理终端通过有线网络访问服务器远程获取监测报警信息和进行相应控制。该技术的有益效果在于:该技术能有效地广泛用于大型储罐安防监测领域。由于采用无线传输方式，本系统相比有线系统安装更加简便；由于采用无线传感器网络节点周期采集数据并将数据最后发至控制中心，获取数据更加完整、准确、便捷；由于采用基于TDMA和CSMA的联合调度，节点在突发信号处理时隙内能及时将报警信号发至控制中心，提高了系统对突发信号响应的实时性。总之，使用该系统可以在提高储罐维护质量的同时还能够降低人员的维护费用。【附图说明】图1是本技术应用于大型储罐安防监测系统的无线传感器网络结构图。图2是本技术的传感器节点的装置结构图。图3是本技术的汇聚节点的装置结构图。图4是本技术的基于无线传感器网络的大型储罐安防监测系统的方法流程图。图5是本技术簇间FDMA复用的示意图。图6是本技术以簇头为基准的自校准同步策略流程图。图7是本技术的时钟漂移容错策略示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的【具体实施方式】进行描述，以便更好的理解本技术。图1是本技术应用于大型储罐安防监测系统的无线传感器网络结构图。该监测系统包括安装在储罐上采集信号的传感器节点、同时可采集信号和汇聚簇内数据的簇头节点，对数据进行传输的中继节点、汇聚数据并连接有线网络的汇聚节点。传感器器节点采集环境数据和检测非法入侵信息，并将数据发给簇头节点；簇头节点融合本簇内数据，或直接或通过中继节点将数据发给汇聚节点；汇聚节点通过UART将监测报警数据发送至服务器，管理终端通过有线网络访问服务器远程获取监测报警信息和进行相应控制。图2是本技术传感器节点的装置结构图。安装在储罐上的传感器节点和同时可采集信号和融合簇内数据的簇头节点结构相同，包括:CPU、存储器、各种传感器、射频通信单元、电池电压监测单元。传感器节点可工作在睡眠、监听、发送、接收状态，发送状态下将采集的数据以及电池电压监测信息通过射频通信单元发送给簇头节点；簇头节点采集数据并融合簇内其它节点数据，无线发送给汇聚节点；簇头节点管理簇内所有节点能量信息，当其能量消耗超过阈值时，在其给传感器节点发送的确认信号中，通知下轮更换簇头信息。图3是本技术的汇聚节点的装置结构图。汇聚节点放在监控室内，有稳定的电源供电，是一个带有无线通信装置和有线通信装置的网关设备。它包括:CPU、存储器、射频通信单元、异步串口、变压器。系统初始化时，汇聚节点发送同步信号使整个无线传感器网络完成初始同步。正常工作时，汇聚节点负责将传感器网络数据和异常情况信息通过异步串口发送到服务器，同时负责一级簇的时当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的储罐温度与入侵检测系统，其特征在于：包括安装在储罐上采集信号的传感器节点、同时可采集信号和汇聚簇内数据的簇头节点、对数据进行传输的中继节点、汇聚数据并连接有线网络的汇聚节点，所述汇聚节点放在监控室内，有稳定的电源供电，为带有无线通信装置和有线通信装置的网关设备，包括CPU、存储器、射频通信单元、异步串口和变压器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘武，刘兰军，张玲，王昌盛，
申请(专利权)人：青岛昊阳网络科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37