[發明專利]一種基于無線傳感器網絡的災害預警系統設計方法

在審

• 申請號: 201610813731.7
• 申請日: 2016-09-10
• 公開（公告）號: CN108307488A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 余漫游
• 申請（專利權）人: 湖南移商動力網絡技術有限公司
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W4/90;H04W84/18;G08B25/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于無線傳感器網絡的災害預警系統設計方法，其內容包括：無線傳感器網絡中監控節點采用基于網格的部署法，即將監控區域按矩形劃分，矩形大小在監測節點良好、有效覆蓋范圍之內，通過前期調研、現場勘查、地形測繪和土壤測試等方法選定每個矩形區域范圍內具有代表性、敏感度較高的若干位置布設傳感器監測節點。另外，為保證監測的精度及全面性，監控節點不僅分布在災害體表面，還需在災害體內部署必要數量的監控節點。

技術領域

本發明涉及一種災害預警系統設計方法，尤其涉及一種基于無線傳感器網絡的災害預警系統設計方法。

背景技術

目前國內外對于山體滑坡及泥石流災害的監測方式主要包括有線和無線兩大類，有線方式多受監測區域地理條件的限制，系統部署困難、維護不便，無線方式中，近景攝影測量法監測精度低，易受天氣等因素的影響；GPS監測法精度高、全自動，但成本高、動態性較差，在高精度測量要求下，每組數據測量的時間較長，需要幾十分鐘甚至更長時間；RS技術監測范圍廣，但快速、實時性較差，除此之外，受地理位置、經濟因素、技術條件等限制，省內部分災害多發地對地質災害的監測仍主要依賴于天氣預報發布的災害預警，采用人工進行群測群防，實時性、精確性、針對性不強，因此需要研究新的方法對災害多發區域進行監測預警。

發明內容

一種基于無線傳感器網絡的災害預警系統設計方法，其特征在于，網關節點設計，網關節點建立、管理、維護網絡以及遠程傳輸數據，主要包括處理器及無線通信模塊、雨量傳感器、GPRS模塊以及電源模塊；

其中，處理器及無線通信模塊硬件電路設計參考監控節點相應模塊，由于強降雨與滑坡泥石流災害有最直接聯系，會在強降雨的當天或第二天造成突發性災害，這需要配置雨量傳感器長時間對監控區域進行實時監測，因其耗電量較大，并且監控區域具有一定連續性，所以僅在網關節點配置一個雨量傳感器即可。網關節點需始終處于工作狀態，以保持網絡的通信，目前采用外部電源進行供電，一般將其部署在監測區域移動網絡信號較好的位置。

一種基于無線傳感器網絡的災害預警系統設計方法，其特征在于，監控節點軟件設計，監控節點屬于精簡功能節點，是無線傳感器監測網絡中的數據采集節點，節點通電后，首先進行硬件和Zig Bee協議棧初始化，然后申請加入Zig Bee網絡，監控節點成功加入網絡，將按規定頻率向網關節點發送數據，其余時間處于睡眠狀態。

監控節點的各個傳感器采集頻率受到網關節點雨量傳感器所監測降雨量的控制，網關節點雨量傳感器持續監測實時降雨量，并通過 GPRS網關將降雨量傳至遠程監控中心，在降雨量正常的情況下，土壤水分傳感器、加速度傳感器、超聲波傳感器以及溫濕度傳感器根據遠程監控中心所設置的頻率工作，一般以雨季旱季進行區分，即雨（5—9月）2~8 h一次和旱季12~24 h一次的頻率采集相關信息，再經由多跳路由對數據進行轉發，最終通過GPRS網關節點發送到遠程監控中心，一旦網關節點發現雨量傳感器記錄的降雨量超過閾值，則通知監控節點，此時無論雨季旱季，各個傳感器均以1~5 s一次的頻率采集數據。

通過以上的工作方式，可以延長節點的工作時間，減少無效數據的采集與發送，為了進一步減少節點能耗，也可設置相關閾值，采集數據需超過各傳感器參數閾值才由監控節點的無線通信模塊進行轉發。

一種基于無線傳感器網絡的災害預警系統設計方法，其特征在于，網關節點工作方式，網關節點GPRS模塊與CC2530采用串口通信，通過AT指令實現網絡連接及數據收發，連接GPRS網絡前，首先需通過串口向SIM900A發送“AT”，測試模塊是否正常工作，接收到返回的“OK”則連接GPRS網絡，被分配一個隨機臨時的IP地址及端口，進行數據傳送。

一種基于無線傳感器網絡的災害預警系統設計方法，其特征在于，遠程監控中心軟件設計，遠程監控中心接收由網關節點傳送的大量監控數據，提取存儲并分析處理其中的有效信息，根據綜合預警判斷模型得到災害預警等級，并根據不同等級發出相應程度報警信息，除此之外，還能實現對節點實時監控數據可視化顯示，歷史數據查詢，系統設置等若干功能。軟件基于B/S結構，采用C#實現。