基于无线传感器网络的港口监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于无线传感器网络的港口监测系统，用于监测港口中的各待测点的状态信息，该监测系统包括：若干分别用于检测各所述待测点的状态信息的传感器节点；联接至所述传感器节点的汇聚节点，其用于采集并无线传输所述传感器节点检测到的所述状态信息；远距离无线接收器，其用于接收并无线传输所述汇聚节点输出的所述状态信息；以及联接至所述远距离无线接收器的上位工控机，其接收所述远距离无线接收器输出的所述状态信息并执行相应的监测操作。本发明专利技术可以实时地监测港口中内的各待测点的状态信息，有效地改善了监测和后续维护的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于无线传感器网络的港口监测系统
本专利技术涉及一种监测系统，尤其涉及一种基于无线传感器网络的港口监测系统。
技术介绍
随着信息技术的不断发展，人们对通信技术的需求越来越强，摆脱有线网络的束缚实现无线通信始终是大家关心的问题，当今无线通信研究越来越热，应用非常广泛，使数据间的传输更加方便快捷，更具有市场发展前景。与此同时，传感测试技术正朝着多功能化、微型化、智能化、网络化、无线化的方向发展。无线传感网络(Wireless Sensor Networks)作为新兴技术,将无线通讯技术、微型传感器技术和网络技术有机地融为一体，是目前国内外研究的热点，通过使用无线传感网络人们可以实现信息的快速、大范围、自动化的检测和传输，其在国防军事、状态检测、工业、智能交通、空间探索和灾难拯救等领域展现出广阔的应用前景。目前，中国的港口行业正处在产业的扩张期，港口码头泊位大型化、专业化程度进一步提升，并面临着持续繁荣的契机。在港口经历大规模扩张后，由于基础设施已经满足发展要求，或是港口规模已达到极限，因此必须通过自动化、信息化技术来提升港口的综合竞争力。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于无线传感器网络的港口监测系统，以自动、实时地监测港口内的各待测点的状态信息，从而有效地改善监测和后续维护的效率，并且大大降低人力、物力和财力的消耗。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种基于无线传感器网络的港口监测系统，用于监测港口中的各待测点的状态信息，该监测系统包括:若干分别用于检测各所述待测点的状态信息的传感器节点；联接至所述传感器节点的汇聚节点，其用于采集并无线传输所述传感器节点检测到的所述状态信息；远距离无线接收器，其用于接收并无线传输所述汇聚节点输出的所述状态信息；以及联接至所述远距离无线接收器的上位工控机，其接收所述远距离无线接收器输出的所述状态信息并执行相应的监测操作。根据本专利技术的一个实施例，所述传感器节点包括:用于检测各所述待测点的所述状态信息的传感器模块；联接至所述传感器模块的传感器节点控制模块，其用于将所述传感器模块检测到的所述状态信息编码为预定的数据格式；以及联接至所述传感器节点控制模块的短距离无线发射器，其用于将编码后的所述状态信息无线传输至所述汇聚节点。其中，所述传感器模块包括温度传感器、振动传感器和/或光敏传感器。前述一种基于无线传感器网络的港口监测系统，所述传感器节点控制模块包括:用于读取所述传感器模块检测到的所述状态信息的数据采集单元；以及与所述数据采集单元联接的数据处理单元，其对所述数据采集单元所读取的所述状态信息进行过滤和编码，并将编码后的所述状态信息输出至所述短距离无线发射器。根据本专利技术的一个优选实施例，所述数据采集单元包括AD转换器。前述一种基于无线传感器网络的港口监测系统，其中，所述传感器节点还包括联接至所述传感器节点控制模块的电源模块。前述一种基于无线传感器网络的港口监测系统，所述汇聚节点包括:用于接收所述短距离无线发射器输出的所述状态信息的短距离无线接收器；联接至所述短距离无线接收器的汇聚节点控制模块，其用于对所述短距离无线接收器接收到的所述状态信息进行解码，并将解码后的所述状态信息写入预定的缓冲区内；以及联接至所述汇聚节点控制模块的远距离无线发射器，其用于将所述缓冲区内的所述状态信息输出至所述远距离无线接收器。在一个优选的实施例中，所述远距离无线接收器通过RS232总线或以太网接口与所述上位工控机联接。综上所述，本专利技术通过在港口的各待测点处设置传感器节点来检测相应的状态信息，再通过汇聚节点和远距离无线接收器将检测到的状态信息传输至上位工控机，然后由上位工控机根据检测的结果执行相应的监测操作，从而实现对港口各待测点处的自动、实时的监测，大大提高了监测和后续维护的效率。【附图说明】图1为本专利技术的港口监测系统的网络拓扑结构图；图2为图1中的传感器节点的功能模块图；图3为图1中的汇聚节点的功能模块图；图4为图2中的数据采集单元的工作流程图；图5为图2中的短距离发线发射器的工作流程图；图6为图3中的短距离无线接收器的工作流程图；图7为图3中的远距离无线发射器的工作流程图；图8为图1中的远距离无线接收器的工作流程图；图9为图2中的传感器的安装示意图。【具体实施方式】下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。如图1所示，本专利技术的港口监测系统包括:若干分别用于检测各待测点的状态信息的传感器节点I ;与传感器节点I通信联接的汇聚节点2，其用于接收和无线传输传感器节点I检测到的状态信息；一用于接收汇聚节点2输出的状态信息的远距离无线接收器3 ；以及联接至远距离无线接收器3的上位工控机4，其用于读取远距离无线接收器3接收到的状态信息并执行相应的监测操作。由于本专利技术采用了分层模块化设计，从而保证了任何一层的改造与扩展相对其他各层均在逻辑上独立，因此具有很大的灵活性和可扩展性。下面结合图1-9，通过具体实施例对本专利技术的无线监测系统的各组成部分和工作原理作详细说明:首先，如图1所示，位于本系统底层的是设置在各待测点的传感器节点1，位于传感器节点I上层的是汇聚节点2。其中，传感器节点I的结构如图2所示，包括:一传感器模块21、一短距离无线发射器22、一联接在传感器模块21与短距离无线发射器22之间的传感器节点1、以及一联接至该传感器节点控制模块22的电源模块23。汇聚节点2的结构如图3所示，包括:依次联接的短距离无线接收器31、汇聚节点控制模块32以及远距离无线接收器3。结合图2和图3，本专利技术的工作原理如下:传感器模块21用于检测各待测点的状态信息；传感器节点控制模块22用于将传感器模块21检测到的状态信息编码为预定的数据格式，即，根据预定义协议将状态信息打包为包括帧头、设备IP号、测得的数据、校验码等信息的数据帧；短距离无线发射器22用于将编码后的状态信息无线传输至短距离无线接收器31 ;短距离无线接收器31接收到状态信息之后将其输出至汇聚节点控制模块32 ；然后由汇聚节点控制模块32对接收到的状态信息进行解码，以根据自定义协议按不同设备IP号、不同传感器类型等区分方式将接收到的数据信息分别保存在预定义的缓冲区内，然后由远距离无线发射器将缓冲区内的状态信息输出至远距离无线接收器3，最后通过远距离无线接收器3传输至上位工控机4。在优选的方案中，传感器模块21包括温度传感器、振动传感器、光敏传感器和/或其它传感器，在本实施例中，港口内的各电机、减速机、皮带电机的滚筒等各待测点处均安装有相应传感器，图9示出了一传感器在滚筒上的安装示意图，如图所示，其安装在轴承座91中的安装槽(未示出)内，并且在安装槽的槽口处设有一不锈钢护套管92对传感器进行保护。其中，上述温度传感器优选采用PT100热电阻，其与普通型电阻相比，具有下列优点:体积小，内部无空气隙，热惯性小，测量滞后小、机械性能好、耐振，抗冲击、能弯曲、便于安装以及使用寿命长。此外，如图2所示，上述传感器节点控制模块22包括:依次联接的数据采集单元221和数据处理单元222，其中，数据采集单元221用于读取传感器模块21检测到的状态信息；数据处理单元222用于对数据采集单元221读取到的状态信息进行过滤，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的港口监测系统，用于监测港口中的各待测点的状态信息，其特征在于，该监测系统包括：若干分别用于检测各所述待测点的状态信息的传感器节点；联接至所述传感器节点的汇聚节点，其用于采集并无线传输所述传感器节点检测到的所述状态信息；远距离无线接收器，其用于接收并无线传输所述汇聚节点输出的所述状态信息；以及联接至所述远距离无线接收器的上位工控机，其接收所述远距离无线接收器输出的所述状态信息并执行相应的监测操作。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的港口监测系统，用于监测港口中的各待测点的状态信息，其特征在于，该监测系统包括: 若干分别用于检测各所述待测点的状态信息的传感器节点； 联接至所述传感器节点的汇聚节点，其用于采集并无线传输所述传感器节点检测到的所述状态信息； 远距离无线接收器，其用于接收并无线传输所述汇聚节点输出的所述状态信息；以及联接至所述远距离无线接收器的上位工控机，其接收所述远距离无线接收器输出的所述状态信息并执行相应的监测操作。2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的港口监测系统，其特征在于，所述传感器节点包括: 用于检测各所述待测点的所述状态信息的传感器模块； 联接至所述传感器模块的传感器节点控制模块，其用于将所述传感器模块检测到的所述状态信息编码为预定的数据格式；以及联接至所述传感器节点控制模块的短距离无线发射器，其用于将编码后的所述状态信息无线传输至所述汇聚节点。3.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的港口监测系统，其特征在于，所述传感器模块包括温度传感器、振动传感器和/或光敏传感器。4.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的港口监测系统，其特征在于，所述传感器节点控制模块包...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁航，王华，胡文俊，杨多兵，夏霞，
申请(专利权)人：上海东源计算机自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31