[發明專利]一種基于無線傳感網絡的水情監測系統

無效

• 申請號: 200810207842.9
• 申請日: 2008-12-25
• 公開（公告）號: CN101762624A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 陳啟軍;馬坤
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;H04W84/18;G01F23/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

1.一種基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，該監測系統采用無線傳感器網絡技術，通過對空間內分布無線傳感節點來獲取整個空間的信息，每一個無線傳感節點通過水浸傳感器以及在集水槽內的液位傳感器完成對本地信號數據的采集，通過本地信息分析和網絡層多跳路由協議處理，將數據發送到匯聚節點(Sink?Node)，匯聚節點與后臺監控的計算機進行信息交互，通過數據融合的方式對空間內所有節點的數據進行分析處理，對當前的水情狀況做出判斷以及進行相應的處理。

2.根據權利要求1所述的基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，所述的水情監控系統主要由三部分組成：數據采集層，網絡傳輸層，信息處理層。

3.根據權利要求2所述的基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，所述的數據采集層選用水浸傳感器，液位傳感器并與手動報警按鈕相結合，實現異常狀態的采集與報警處理。

4.根據權利要求3所述的基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，所述的水浸傳感器的型號為K7L；所述的液位傳感器選用EE-SPX613，安裝在與集水槽相連通的導管上，用于檢測集水槽內的水位。

5.根據權利要求4所述的基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，所述的K7L水浸傳感器的使用環境溫度范圍為-10～+55℃，使用環境濕度范圍為45～85％，功率消耗為1W以下，漏液檢測響應時間動作時800ms以下，復位時800ms以下，電源接通時起動時間2s以下，漏液檢測為集電路開路輸出(NPN)，選用F03-16PT氟塑料漏液檢知帶或F03-16PS漏液點式檢知器；

所述的EE-SPX613液位傳感器的工作電壓為DC12～24V±10％，消耗電流平均值30mA以下、前端值80mA以下，控制輸出負載電源電壓DC5～24V、負載電流100mA以下殘留電壓0.8V以下(負載電流100mA時)、殘留電壓0.4V以下(負載電流40mA時)，為NPN集電極開路輸出型，所述的導管為厚度1mm的半透明導管。

6.根據權利要求2所述的基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，所述的網絡傳輸層通過無線傳感器節點完成數據采集及傳輸，利用不同的傳感器采集不同的信息，應用到不同的場合；匯聚(sink)節點實施無線傳感器節點信息的匯集，通過無線接口跟傳感器節點進行通信，并通過RS232接口跟Web服務器實現信息交互；無線通信模塊負責無線傳感網絡節點與節點之間進行無線通信。

7.根據權利要求6所述的基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，所述的無線傳感器節點的傳輸距離在0～50m范圍內編程設置，有效距離達50m以上，睡眠狀態電流為5mA，節能模式下為110μA；所述的匯聚節點的信號處理部分采用低功耗微處理器芯片ATmega128，射頻部分采用CHIPCON公司的CC2420芯片，擴展存儲采用容量為512KB的低功耗FLASH存儲器。

8.根據權利要求2所述的基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，所述的信息處理層主要由后臺監控系統完成，后臺監控系統對數據進行分析處理，完成對系統狀況的實時顯示、歷史數據的記錄查詢、異常狀況的報警處理，后臺監控系統具有口令權限管理功能，上位機監控軟件采用C#.net編程，后臺數據庫使用SQL?Sever?2005。

9.根據權利要求8所述的基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，所述的監控系統劃分為三個基本的功能模塊：數據通訊模塊、系統管理模塊和監測狀態顯示模塊，分別完成數據通訊、系統管理、監測狀態顯示三方面的工作；

所述的數據通訊模塊負責遠程監控計算機和無線傳感網絡之間通訊，主要功能為讀取現場監控設備的狀態和現場設備采集的數據；所述的系統管理模塊主要起到對系統內的用戶權限，以及對歷史數據和操作日志進行備份、查詢、統計的功能；所述的監測狀態顯示模塊為一組直接面向用戶的圖形接口，負責實時數據顯示和設備運行狀態的顯示以及對報警信息的處理。

10.根據權利要求1所述的基于無線傳感網絡的水情監測系統，其特征在于，所述的監測系統采用無線傳感網絡路由協議，路由協議是建立一個以匯聚節點為根節點的樹型拓撲，每個節點向自己的父節點轉發數據；在路由中，節點還維護自己和鄰居節點之間的雙向鏈路質量評估，并根據評估值選擇鄰居節點中跳數最小，鏈路質量最好的作為父節點；路由協議分為拓撲建立、路由維護和數據轉發三個階段，在拓撲建立階段中，節點主要根據到匯聚節點的跳數信息，建立起到匯聚節點的最短跳數路由，在路由維護階段中，首先要對鏈路質量進行評估，鏈路估計根據節點統計一定時間內從某個鄰居節點接收到的分組占該鄰居節點發送往該節點的分組數量的比重，進一步采用指數加權位移平均(Exponential?Weighted?Moving?Average，EWMA)鏈路估計值，采用節點通過評估到鄰居節點的通信質量選擇最小跳數下通信質量最好的節點作為父節點，在數據轉發階段中，路由協議提供當前的父節點信息給網絡層程序，供網絡層進行路由決策。