[發明專利]基于傳感器網絡的智能環境監控系統及方法

無效

• 申請號: 200810164111.0
• 申請日: 2008-12-25
• 公開（公告）號: CN101448275A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 王健偉;趙勍波;宋執環
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04W24/04
• 分類號: H04W24/04;H04W84/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 周 烽

技術領域

本發明涉及一種監控系統及方法，特別地，涉及一種基于傳感器網絡的智能環境監控系統及方法。

背景技術

當今社會，意外事件多發，如火災，盜竊等難以預料，給貴重物品及一些特殊物品的存放和管理帶來了很大的不便，突發事件造成了不小的損失，并且原因及責任人也難以追查。針對這種情況，需要對環境參量進行實時監控及相應報警。無線環境監控系統有很大的市場需求和很廣的應用前景。

傳統監控系統特點如下：

1.報警器多采用星型結構(即一個中心節點，多個監控節點)，監控節點只與中心節點通信，而監控節點之間不交換信息。

2.監控節點只具有數據采集和傳送功能，不具智能性。

3.大多成熟的系統采用的是有線通信方式。

基于星型結構，不具智能性的節點，這樣系統在通信失效時幾近癱瘓，魯棒性和可擴展性相對欠缺。同時有線通信的節點布置不是很靈活，在某些環境惡劣或人不易到達的應用場合也不易安裝。

若能實現：

1.監控節點除了與中心節點通信外，各節點之間也可進行通信。

2.監控節點能在通信失效的情況下啟動智能自處理機制。

3.采用無線通信。

那么系統的靈活性、可擴展性、魯棒性明顯增強。但這必須解決無線網絡的新的通信協議和路由算法的實現、監控節點的協作等問題。

近年來微機電系統(MEMS)和低功耗高集成數字設備的發展，導致了低成本、低功耗、微體積傳感器節點的出現。這種微傳感節點由傳感單元、數據處理單元、通信單元和便攜式電源組成，能完成數據采集、信號監測和傳送信息的任務。隨著傳感器技術和通信技術的發展，無線傳感器網絡技術開始提出，并因為其應用的廣泛性而得到越來越多的高度重視。無線傳感器網絡是由一組傳感器節點通過無線介質連接構成的無線網絡，它采用ad?hoc方式配置大量微型的智能傳感節點，通過節點的協同工作來采集和處理網絡覆蓋區域中的目標信息。無線傳感器網絡在環境與軍事監控，地震與氣候預測、地下、深水以及外層空間探索等許多方面都具有廣泛的應用前景。可以說無線傳感器網絡是信息感知和采集的一場革命，是21世紀最重要的技術之一。

若環境監控系統采用無線傳感器網絡構架，系統穩定性將明顯增強，并可通過轉發機制實現更大的監控覆蓋范圍和傳輸距離，同時增強了系統的靈活性。

從目前的技術來看，對于節點的組網，無線傳感器網絡還處于理論研究階段，研究文獻較多，但真正的實際應用較少。雖說也有些基于傳感器網絡的環境監控系統，但都過于簡單，缺乏智能性。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于傳感器網絡的智能環境監控系統及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于傳感器網絡的智能環境監控系統，它包括節點、基站和監控計算機；其中，所述節點與節點之間、節點與基站之間均為無線連接，基站與監控計算機之間通過總線相連。

一種基于傳感器網絡的智能環境監控方法，該方法包括以下步驟：

(1)節點初始化：包括節點與基站的布置、節點ID與監控區域匹配、設置節點系統時間、監控時間間隔、監控環境參量選擇、系統報警參數等；

(2)建立網絡：建立簇層次網絡結構和TDMA時間表；

(3)環境監控過程：根據網絡正常、網絡部分中斷、網絡完全癱瘓的情況有不同的處理方式，具體如下：

(A)網絡正常時：節點根據自己的TDMA時間段與周圍節點交換信息。節點TDMA時間表決定著節點信息采集及傳輸的順序，當自動更新的系統時間與節點時節點TDMA時間表相一致時，當前節點可以進行信息采集及信息傳輸；

(B)網絡部分中斷時：當由于電能不足或干擾等因素造成傳輸覆蓋范圍變小，致使原來網絡部分中斷時，進行路由變換；

(C)網絡徹底癱瘓時：當網絡癱瘓時，經過若干次路由變換，信息仍然沒有傳輸到基站，那么節點無法收到基站的確認信息。這樣，當超時計時器溢出時，節點啟用智能自處理機制。

本發明的有益效果是，本發明突破傳統報警器構架，借鑒無線傳感器網絡思想，特點如下：1.監控節點除了與中心節點通信外，各節點之間也可進行通信；2.監控節點能在通信失效的情況下啟動智能自處理機制；3.采用無線通信。

本發明基于網絡型(而非傳統星型)構架，系統穩定性明顯增強，并可通過轉發機制實現更大的監控覆蓋范圍和傳輸距離，同時增強了系統的靈活性。在通信網絡中斷的情況下，監控節點能針對突發事件啟動智能自處理機制，減少異常情況的災難損失。這些改進比傳統監控系統更具魯棒性。