一种基于无线传感器网络的环境监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无线传感器网络的环境监测系统，所述基于无线传感器网络的环境监测系统，主要包括：用户端、任务管理中心、互联网和卫星、汇聚网关节点、监测区域、传感器节点，所述用户端与任务管理中心连接，所述任务管理中心与互联网和卫星连接，所述互联网和卫星与汇聚网关节点连接，所述汇聚网关节点与监测区域，所述监测区域与传感器节点连接。本发明专利技术实现系统结构紧凑，智能化管理，可以有效地减少网络中结点的能耗消耗，控制传输功率，并延长整个环境监测网络的寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环境监测领域，具体是一种基于无线传感器网络的环境监测系统。
技术介绍
在日常生活中经常需要对环境、交通及各种工农业设施进行检测、控制等。传统的数据采集系统往往是中央站嵌入数据采集系统，通过有线传输或人工定期读卡的方式完成现场数据的采集。从技术的角度看，传统的数据采集系统通常存在以下几个问题：1、传感器硬件放置之前要精确设定，需要基础设施的辅助设备，如电缆等；2、主要通过收集局部环境的精度了解整体环境的状况；3、在监测区域内出现大量盲区，同时传感设备特别容易受外界环境的影响而产生采集误差；4监测区发生环境突变时，设备难以及时监测到异常，因此系统灵敏性差、稳定度低以及准确性都比较差；5、若传感器出现故障时，检测区域的数据将无法发送给监控终端，因此网络的容错性差。针对传统数据采集系统所存在的问题，采用无线传感器网络技术来构建监测系统，能够利用其技术优势来满足异常事件自动监测的需求，并能有效解决传统系统存在的问题，其优势表现在：1、无线传感器网络的自组织特性使得系统组建不需要额外的硬件设施支持，微型化的监测设备更易安装，不必进行架设或大面积切割路面，因此，施工要比传统检测系统更加容易；2、无线通信方式减少了布线的投入，降低了维护和维修的难度，增加了通信的灵活性，监测设备的廉价性使得大面积布设成为可能，增加了监测系统的可靠性；3、节点集成多种类型的传感器，使得同时采集多个事件特征数据成为可能，大大缩短了数据采集时间；4、开放式的网络结构及网络的自组织特性，使新的节点可以随时加入，而失效节点可以随时删除，不对原有系统造成影响。因此，基于无线传感器网络的监测系统具有较好的扩展性和灵活性；5、传感器网络的目标发现、定位及目标跟踪技术，能够对监测区域内发生的诸如火灾等异常事件进行快速、精确的定位，可以缩短救援时间，减少损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于无线传感器网络的环境监测系统，以解决传统的环境监测系统已经不适应现代要求，带来诸多问题。而国内的水平相对国外落后，在节点上的研究较多，缺少对整个系统的创新性研究，尤其是在算法协议上；网络中的节点往往是靠电池供电。当节点的电池能量耗尽时，节点便不能再继续工作；本专利技术可以有效地减少网络中结点的能耗消耗，控制传输功率，并延长整个环境监测网络的寿命并且可以满足加密传输数据的需求。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于无线传感器网络的环境监测系统，主要包括：用户端、任务管理中心、互联网和卫星、汇聚网关节点、监测区域、传感器节点，所述用户端与任务管理中心连接，所述任务管理中心与互联网和卫星连接，所述互联网和卫星与汇聚网关节点连接，所述汇聚网关节点与监测区域，所述监测区域与传感器节点连接。作为本专利技术进一步的方案：所述用户端进一步主要包括：微处理器、数据交换接口、USB接口、复位按键、显示设备，其中微处理器采用Intel架构及Windows操作系统，所述Intel架构为兼容X64的ARM 920T内核，所述Windows操作系统中移植Velocity接口和循环算法，所述数据交换接口为基于IGES的数据交换接口，所述USB接口为基于PL2303的USB接口，所述复位按键采用剪刀脚结构的按键。作为本专利技术进一步的方案：所述任务管理中心为基于CAN总线的I/O服务模块，其中CAN总线采用改良MCP2515控制器，改良MCP2515控制器主要包括8个28字节发送缓冲器、8个28字节接收缓冲器、16个128字节接收过滤器和8个64字节接收过滤屏蔽器，工作电压为1.5V，工作电流为2mA，时钟脉冲频率为120MHz。作为本专利技术进一步的方案：所述互联网和卫星为数据接收模块、数据发送模块和以太网控制器，其中以太网控制器主要包括PHY接口管理模块、流量控制模块、LAN端口交换芯片、卫星通讯模块，其中LAN端口交换芯片主要包括PLC电路、LAN端口和数据转换模块。作为本专利技术进一步的方案：所述汇聚网关节点为各汇聚网关节点配备基础数据传输设备，将获得的数据和信息加密后传至用户端中，加密采用非对称加密算法，所对应的云计算系统中采用了异步响应技术。作为本专利技术进一步的方案：所述传感器节点具有收集数据、处理数据和无线通信功能，其传感单元，对相应的参数(温度、湿度)进行测量，将测量数据通过这个有大量节点组成的网络以无线方式传送到汇聚网关节点进行处理。作为本专利技术进一步的方案：所述传感器节点无线传感器采用Ad-ATMA算法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术实现系统结构紧凑，智能化管理，1、无线传感器网络的自组织特性使得系统组建不需要额外的硬件设施支持，微型化的监测设备更易安装，不必进行架设或大面积切割路面，因此，施工要比传统检测系统更加容易；2、无线通信方式减少了布线的投入，降低了维护和维修的难度，增加了通信的灵活性，监测设备的廉价性使得大面积布设成为可能，增加了监测系统的可靠性；3、节点集成多种类型的传感器，使得同时采集多个事件特征数据成为可能，大大缩短了数据采集时间；4、开放式的网络结构及网络的自组织特性，使新的节点可以随时加入，而失效节点可以随时删除，不对原有系统造成影响；因此，基于无线传感器网络的监测系统具有较好的扩展性和灵活性；5、传感器网络的目标发现、定位及目标跟踪技术，能够对监测区域内发生的诸如火灾等异常事件进行快速、精确的定位，可以缩短救援时间，减少损失。说明书附图图1为本专利技术的工作原理。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。一种基于无线传感器网络的环境监测系统，主要包括：用户端、任务管理中心、互联网和卫星、汇聚网关节点、监测区域、传感器节点，所述用户端与任务管理中心连接，所述任务管理中心与互联网和卫星连接，所述互联网和卫星与汇聚网关节点连接，所述汇聚网关节点与监测区域，所述监测区域与传感器节点连接。所述用户端进一步主要包括：微处理器、数据交换接口、USB接口、复位按键、显示设备，其中微处理器采用Intel架构及Windows操作系统，所述Intel架构为兼容X64的ARM 920T内核，所述Windows操作系统中移植Velocity接口和循环算法，所述数据交换接口为基于IGES的数据交换接口，所述USB接口为基于PL2303的USB接口，所述复位按键采用剪刀脚结构的按键。所述任务管理中心为基于CAN总线的I/O服务模块，其中CAN总线采用改良MCP2515控制器，改良MCP2515控制器主要包括8个28字节发送缓冲器、8个28字节接收缓冲器、16个128字节接收过滤器和8个64字节接收过滤屏蔽器，工作电压为1.5V，工作电流为2mA，时钟脉冲频率为120MHz。所述互联网和卫星为数据接收模块、数据发送模块和以太网控制器，其中以太网控制器主要包括PHY接口管理模块、流量控制模块、LAN端口交换芯片、卫星通讯模块，其中LAN端口交换芯片主要包括PLC电路、LAN端口和数据转换模块。所述汇聚网关节点为各汇聚网关节点配备基础数据传输设备，将获得的数据和信息加密后传至用户端中，加密采用非对称加密算法，所对应的云计算系统中采用了异步响应技术。所述传感器节点具有收集数据、处理数据和无线通信功能，其传感单元，对相应的参数(温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的环境监测系统，其特征在于，主要包括：用户端、任务管理中心、互联网和卫星、汇聚网关节点、监测区域、传感器节点，所述用户端与任务管理中心连接，所述任务管理中心与互联网和卫星连接，所述互联网和卫星与汇聚网关节点连接，所述汇聚网关节点与监测区域，所述监测区域与传感器节点连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的环境监测系统，其特征在于，主要包括：用户端、任务管理中心、互联网和卫星、汇聚网关节点、监测区域、传感器节点，所述用户端与任务管理中心连接，所述任务管理中心与互联网和卫星连接，所述互联网和卫星与汇聚网关节点连接，所述汇聚网关节点与监测区域，所述监测区域与传感器节点连接。2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的环境监测系统，其特征在于，所述用户端进一步主要包括：微处理器、数据交换接口、USB接口、复位按键、显示设备，其中微处理器采用Intel架构及Windows操作系统，所述Intel架构为兼容X64的ARM 920T内核，所述Windows操作系统中移植Velocity接口和循环算法，所述数据交换接口为基于IGES的数据交换接口，所述USB接口为基于PL2303的USB接口，所述复位按键采用剪刀脚结构的按键。3.根据权利要求1或2所述的基于无线传感器网络的环境监测系统，其特征在于，所述任务管理中心为基于CAN总线的I/O服务模块，其中CAN总线采用改良MCP2515控制器，改良MCP2515控制器主要包括8个28字节发送缓冲器、8个28字节接收缓冲器、1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙智博，
申请(专利权)人：孙智博，
类型：发明
国别省市：山西;14