[發明專利]一種基于物聯網的用于復雜環境的多用途實時監測系統

在審

• 申請號: 201711259726.7
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN107990939A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 金福生;秦勇
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)11639
• 代理人: 唐華

技術領域

本發明涉及一種基于物聯網的用于復雜環境的多用途實時監測系統，屬于物聯網技術領域。

背景技術

基于物聯網的用于復雜環境的多用途智實時監測系統是一款應用物聯網原理，利用嵌入式開發技術，設計的一款能夠廣泛用于煤礦礦道、化工廠以及燃氣廠等危險環境，實現在接到客戶端發出的監測命令后能夠在實際環境中自動運動，通過自身攜帶的溫濕度傳感器、雨滴傳感器、光照強度傳感器、磁場強度傳感器、大氣壓力傳感器大氣壓強變化、粉塵傳感器、二氧化碳傳感器、廣譜氣體傳感器、紅外測距傳感器模塊、蜂鳴器、攝像頭和小型強光燈等采集實際環境中的溫度和濕度變化、雨量變化、光照強度變化、磁場強度變化、磁場強度變化、粉塵顆粒物濃度、二氧化碳濃度、氣體成分及含量等數據樣本，測量環境空間大小，拍攝實際環境具體情景以及當出現緊急情況時蜂鳴器進行報警，然后將采集到的數據在中央處理器進行處理之后通過無線傳輸模塊傳給遠程客戶端，等待客戶端分析后發出下一步行動指令的智能實時監測系統。

本系統基于物聯網技術。物聯網自從其誕生以來，已經引起世界各國的巨大關注，并被認為是繼計算機、互聯網和移動通信網之后的第三次信息產業浪潮。目前，物聯網技術已被世界各國廣泛應用于智能電網、交通物流、智能家居、農業生產、醫療健康、國防軍事等領域，市場規模正在不斷擴大。物聯網技術的普及應用正極大地改變人們的生產和生活方式。物聯網的關鍵技術有RFID和EPC技術，傳感控制技術，中間件技術和人工智能技術等，而這些技術也正運用在了本系統中。尤其是采用傳感器構成無線傳感網，接收所需信息，并用中間件進行數據處理，然后通過無線網絡再返回給研究者。

目前已有的監測系統多為靜態系統，即在指定的點安裝特定的傳感器，通過傳感器不斷采集數據，然后發送至終端，缺點是只能監測到傳感器周圍的各種環境成分變化，無法自由移動，監測人跡未至的地區的環境成分與情況。本發明和已有的靜態系統相比，具有如下特色：第一，無線傳輸特色，本系統使用ZigBee模塊作為無線傳輸模塊，實現數據與指令的無線傳輸，溝通了終端與移動機器系統，并充分利用其低成本、低功耗的特點；第二，多傳感器特色，傳感器技術是物聯網技術中重要的一環，采集數據、收集環境信息離不開多種多樣的傳感器。本系統的核心功能之一環境監測的實現，正依賴于功能強大、種類豐富、性能優異的各種傳感器。本系統使用的傳感器數量較多，主要有溫濕度傳感器、雨滴傳感器、光照強度傳感器、磁場強度傳感器、大氣壓力傳感器、粉塵傳感器、二氧化碳傳感器、廣譜氣體傳感器、紅外測距傳感器等。運用多種傳感器實現多種功能以滿足使用者的需要，正是本系統的一大特色，這也是本系統另一特色——高度適應性的前提。第三，移動監測特色，監測有移動監測和定點監測兩種方式。其中定點監測實現更為簡單，但較為死板，且采集數據的地點較為單一，可能影響監測結果。考慮到本系統的應用場合，我們采用了移動監測的設計，系統可于指定環境中依照使用者的指令進行活動，并采集相應數據。相比定點監測的方式，這樣做大大增強了環境監測的靈活性，也能夠提供更全面、更有說服力的數據；第四，多運動方式特色，本系統具有靈活的運動方式，既有根據預設程序自行規劃路徑的自動控制模式，又有使用者通過終端下指令指揮系統行進的終端直接控制模式，兩種模式各有利弊，可運用在不同情況下，滿足不同狀況的復雜需求。另一方面，系統又可在行駛模式與飛行模式間進行自由切換，能夠靈活應變各類道路狀況，使系統能夠應用在多種復雜的危險環境中。這一特性令系統應用在礦井巡檢與探測等場景處更具穩定性，更能滿足使用者的需求與預期；第五，高度適應性特色，本系統安裝多種傳感器，可采集的信息種類多樣，功能齊全，能夠進行移動監測，并具有靈活的運動方式，這都使得本系統具有高度的適應性與靈活性，能夠運用在多種場合，具有多種功能與用途，實現各類危險環境的探測需求。一套裝置，隨處使用。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的缺陷，為了解決煤礦、化工廠等高危復雜環境中的實時監測問題，提出一種基于物聯網的用于復雜環境的多用途實時監測的系統。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

一種基于物聯網的用于復雜環境的多用途實時監測系統，包括環境實時監測系統、飛行器系統、小車運動系統、客戶端軟件。飛行器系統和小車運動系統一起組成運動系統。環境實時監測系統位于飛行器系統的上方，飛行器系統位于小車運動系統的上方，通過環境實時監測系統上的無線傳輸模塊同客戶端軟件系統建立遠程連接。

環境實時監測系統和運動系統每個部分都有自己單獨的電源，盡量保證某部分出現問題時，其他部分仍能繼續運轉。