[發明專利]用于城市強對流天氣預防的傳感器網絡

有效

• 申請號: 201910308404.X
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110248329B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 馬燚煒;萬雪芬;楊義;蔣學芹;海涵
• 申請（專利權）人: 東華大學;華北科技學院
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W4/90;H04W28/06;H04W74/08;H04W84/18;H04L1/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明提供了一種用于城市強對流天氣預防的傳感器網絡，其特征在于，包括布置在待監測區域的多個位置固定不動的固定節點，所有固定節點發出的信號將待監測區域完全覆蓋，用戶通過移動智能終端與固定節點進行數據交互；所述傳感器網絡還包括搭載在無人機、無人車或無人船上的移動節點，移動節點從外部獲取救援目標的位置信息后，將該位置信息發送給無人機、無人車或無人船的控制系統，由無人機、無人車或無人船搭載移動節點移動至救援目標位置處。本發明使得普通用戶可以通過移動智能設備了解危害安全的因素，并進行一定權限的管理干預。而在城市強對流天氣所造成的事故發生后，即使周邊通信設施被破壞，救災人員也可得到救災輔助信息。

技術領域

本發明涉及一種用于預防城市強對流天氣的傳感器網絡。

背景技術

隨著我國城市的不斷發展，城市生活也變得日益復雜，事故防治形勢不容樂觀，城市災害的類型種類逐漸增多，其中城市火災，強對流天氣災害占多數。

城市火災是城市災害防治的重點對象。由于城市火災的蔓延趨勢快、危機范圍廣等特點，在城市火災預防與避險方面的研究相對較多。

相反，在城市強對流天氣預防領域，鮮有穩定、高效、實用的系統。城市災害中強對流天氣一般屬于小型空間中氣象發生的現象，因為強對流天氣產生的速度快、空間相對小，所以預報以及預警的工作擁有一定困難。然而，世界范圍內的城市強對流天氣的事故頻率越來越高，危害程度只增不減。城市氣象災害越發呈現出高破壞性，高頻次性，低穩定性，決定因素多元性。強對流天氣災害相對于其他城市災害，它的破壞性更大，影響范圍更廣，預防工作更難。常見的強對流天氣如雷暴、雷雨、短時強降水、暴雪、大風等，如果不能妥善的防治這些強對流天氣災害，其造成的經濟損失以及人員傷亡將難以想象，甚至會發生鏈式反應，造成另外的一系列城市災害。

發明內容

本發明的目的是：使得普通用戶可以通過移動智能設備了解危害安全的因素，并進行一定權限的管理干預。而在城市強對流天氣所造成的事故發生后，即使周邊通信設施被破壞，救災人員也可得到救災輔助信息。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種用于城市強對流天氣預防的傳感器網絡，其特征在于，包括布置在待監測區域的多個位置固定不動的固定節點，所有固定節點發出的信號將待監測區域完全覆蓋，用戶通過移動智能終端與固定節點進行數據交互；所述傳感器網絡還包括搭載在無人機、無人車或無人船上的移動節點，移動節點從外部獲取救援目標的位置信息后，將該位置信息發送給無人機、無人車或無人船的控制系統，由無人機、無人車或無人船搭載移動節點移動至救援目標位置處，救援目標與移動節點建立通信后，由無人機、無人車或無人船完成避險救援任務；

固定節點與移動節點之間利用LoRa協議進行組網，組成分布式無線傳感器網絡系統，組網時，LoRa的物理層協議采用透明廣播模式，僅移動節點是透明廣播模式中的匯聚節點，所有固定節點都將數據通過LoRa透明廣播傳輸給移動節點；

固定節點與移動節點的結構相同，包括主控模塊、傳感模塊、定位模塊、無線通信模塊及供電模塊，供電模塊為主控模塊、傳感模塊、定位模塊及無線通信模塊提供工作電壓，傳感模塊用于采集節點周圍的環境數據，定位模塊用于給出當前節點的定位信息，無線通信模塊包括用于實現節點間通信的低功耗廣域網 LoRa單元及用于實現節點與移動智能終端通信的藍牙單元；

將移動智能終端發送至固定節點或移動節點的數據幀定義為請求幀，請求幀由幀頭部分、控制幀部分、數據請求幀部分、循環檢錯碼部分組成，其中：

幀頭部分包含當前請求幀的描述信息，幀頭部分用于檢測當前請求幀的完整性，以及過濾剔除非本傳感器網絡的數據幀，幀頭部分中包括用于標識接收當前請求幀的是固定節點還是移動節點的節點標識位；

控制幀部分包含請求傳感器數據或控制周邊器件指令，控制幀部分中包括用于標識控制幀部分包含的是請求傳感器數據或是控制周邊器件指令的標識位，若標識位表示控制幀部分包含的是請求傳感器數據，則幀指針直接指向數據請求幀部分，否則解析控制幀部分；