一种基于传感器网络的物体流量监测系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种基于传感器网络的物体流量监测系统，由监测节点与基站节点组成，基站节点与监测节点之间组成星型网络拓扑结构，基站节点为星型网络的中心；监测节点之间组成链状拓扑结构，监测节点将监测数据沿所在链状路由，采用多跳通信的方式向基站节点方向传递。本发明专利技术中所涉及的监测过程无需外设辅助标签，可实现对多处位置的物体进行流量监测，还可区别化识别物体的种类，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数据识别
，涉及一种基于传感器网络的物体流量监测系统及 其应用。
技术介绍
社会生活中，物体(包含车、人等)指定地区或位置的监测统计数据，对指导社会 资源调度、人们时间利用统筹安排等，具有极大的应用意义。如在道路岔口进行车流量监 测，通过无线通信方式上报交通指挥中心，有利于指导交通疏导，便于告知车辆及时采取分 流措施，避免个别道口车辆堵塞现象；通过对公交车的上、下车门的乘客流量数的分别统 计，可以有效指导公交线路的设定、时间安排、班次调度；对楼宇内人员流量的监测，有利于 合理设置安保防卫，提高公共场所的安全防范指标。目前关于物体流量信息采集的方式主要有两类，一类依靠计数器械与物体的 接触感应来实现流量计数。如专利技术专利“通过物品计数器和存货计数器”(申请号 98115647. 9)，利用受重力而传递的物品与所设计构件之间的碰撞产生的冲击力通过构件 传送到压电塑料膜，产生输出一个信号，作为一次流量计数；专利技术专利“计数器”(申请号 00108768. 1)通过所专利技术的计数器上的带有探头的壳体，用其上的探头作为传感元件，以探 头在片状物品错开后的阶梯形表面上划过，传感器器件产生信号，从而实现流量的计数的 目；还有直接采用人工控制参与的机械式的流量计数的计数器，如专利技术专利“一种机械式计 数器”(申请号200510061430.幻。另一类流量计数和本专利技术相似，是采用非接触式的方法 进行流量计数如技术专利“在商场或超市利用RFID技术统计顾客流量的装置”(申请 号200920209555. 1)，利用标签读写器读取顾客所携带的RFID标签实现顾客流量统计；又 如技术专利“人流量检测装置”(申请号200920307093. 7)建立多个发射单元组成的 一排发射排列，以及多个接收单元组成两排接收排列，以行人经过通道时探测信号的扰动 引起前后两排接收单元所接收的反射信号有强、弱变化，判断行人是否通过。上述专利技术创造虽然解决了一定技术问题，但普遍还存在如下技术缺陷1，无法解 决无接触式物体流量统计与多点监测之间的矛盾；2，无法提供一种在流量监测的基础上， 实现区别化识别物体种类的监测技术。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供了一种基于传感器网络的物体流量监测系统。为解决上述技术问题，提供如下技术方案由分布在监测区域内的监测节点与一个基站节点构成的无线传感器网络，包括 基站节点与监测节点之间、监测节点之间的无线通信；监测节点与基站节点构成的无线传 感器网络拓扑结构为混合性拓扑结构，其中基站节点与监测节点之间组成星型网络拓扑 结构，基站节点为星型网络的中心；多个监测节点之间组成多根链状拓扑结构，监测节点将 监测数据沿所在链状路由，采用多跳通信方式向基站节点方向传递。采用非接触式的红外热释传感器作为监测节点的感知原件，监测节点可以区别化 识别、统计其周围的不同物体(包含车、人等)流量，这些具有无线通信功能的监测节点构 建成无线传感器网络，每个监测节点都将监测到的流量数据信息，以无线的方式传递到基 站节点，再由基站节点汇报给上位机供用户使用。所述监测节点与基站节点的硬件构成具有一些共同的组成部分，即无线射频收 发模块，数据处理模块，电源模块；由于监测节点还应具有对经过物体的探测功能，因此每 个监测节点还包括了多个红外热释传感器和模/数转换模块。上述模块的构成和功能描述如下红外热释传感模块可用于测量物体移动产生的热释气流变化，再将这种变化转 换成模拟的电流；当物体经过传感模块感应范围内时，物体体积越大，所产生的热释信息也 越大，传感模块生成的转换电流也越大；传感模块由多个红外热释传感器同时参与工作组 成，监测周围环境，分别获取各个方位角范围内物体的移动情况，可以有效避免单个传感器 的探测视角有限、探测空间角度过小的问题。模/数转换模块将传感器感应到的热释信息模拟电流量转换为数据处理模块可 以直接使用的数字量。数据处理模块是监测节点的“大脑”，其基本功能是协调各个模块的工作，同时该 模块完成对本节点监测数据和接收其他节点转发数据的基本处理，包括对本地数据的筛选 和远端数据的转发；具体体现为监测节点的数据处理模块仅筛选出本地监测节点监测感 应到的新数据，连同接收到其他节点转发的数据，按照指定的数据包结构装载，再将装载好 的数据包发送给下一个监测节点进行转发，直到数据被送到基站节点。无线射频收发模块用于监测节点间数据的无线通信，无线射频收发模块具有多 种工作模式；在低级发射功率模式下，监测节点间通信距离较短；在高级发射功率模式下， 监测节点通信距离较远；在中级发射功率模式下，监测节点间通信距离介于前两种发射模 式之间；通过预先设定或者上位机在线设置的方式，实现对监测节点的无线射频收发模块 进行功率调整。电源模块可以实现单一电源对其他多个模块和部件的供电。所述监测节点感应到的数据，最终都汇集到基站节点，基站节点将收集到的数据 通过串口通信送给上位机进行流量统计；上位机用户根据收集到的每个监测节点送来的热 释信息数字量，是否超过预先设定的门限量，来判断哪一个监测节点周围有物体；所述门限 量的取值可以根据应用中所监测的物体体积而定。本专利技术具有以下优势利用红外热释产生信号超过门限量的不同，可区别化识别 物体的种类，不仅可以统计物体流量、人流量，还可以统计汽车等大体积物体的流量；实现 无接触式物体流量统计；本专利技术中任意单个监测节点均可以完成对目标物体的流量监测， 若系统含多个监测节点，则可实现对多处位置的物体进行流量监测，而不是多个节点实现 一处位置流量监测；专利技术中所涉及的监测过程，被测目标物体无需任何设备或标签辅助系 统工作。附图说明图1为本专利技术的一种实施方式示意图附图标记监测节点1，基站节点2，无线传感器网络3，无线通信4，有线串口通信 5，经过物体6，数据信息7。图2为本专利技术中监测节点构成框架的示意图。图3为本专利技术中基站节点构成框架的示意图。图4为本专利技术的一个实例中所定义的数据包装填格式。图5为监测节点的数据处理模块工作流程图。图6为本专利技术应用的一个实施例示意图。具体实施例方式实施例1 图1以包含8个监测节点1和1个基站节点2的传感器网络为例，详细介绍本发 明的工作过程。基站节点2与监测节点1之间，及监测节点1之间采用无线通信4方式进 行数据传送；基站节点2与上位机采用有线的串口通信5方式进行数据传递。系统中8个 监测节点1负责监测其所在8处位置是否有物体经过，出于系统设计的稳定性考虑，网络拓 扑路由可以事先设定其中2个监测节点1与基站节点2构成星型拓扑结构；由于4个监测 节点1不失一般性，将他们标示为A、B、C和D，以链状拓扑结构与基站节点2相连；余下2 个监测节点也同样以链状拓扑结构与基站节点2相连。若监测节点A周围有物体6经过， 监测节点A上报数据的路由为“A-B-C-D —基站节点”，则该数据信息7被发送给监 测节点B，由于监测节点B周围没有任何物体经过，因此它将该数据信息进行转发给监测节 点C，监测节点C周围有物体6经过，他将监测到的这个新数据内容连同监测节点B的转发 数据，按照指定的数据包结构合并装载，发送给监测节点D，监测节点D将数据信息7发送基 站节点2，最后再由基站节点2把数据信息7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于传感器网络的物体流量监测系统，其特征在于，由监测节点与基站节点组成，基站节点与监测节点之间组成星型网络拓扑结构，基站节点为星型网络的中心；监测节点之间组成链状拓扑结构，监测节点将监测数据沿所在链状路由，采用多跳通信的方式向基站节点方向传递；所述监测节点安装有红外热释传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦宁宁，徐保国，熊伟丽，陈树，刘飞，徐进富，黄翀鹏，徐国强，孙顺远，何佩，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]