[發明專利]一種基于AODV協議的LoRa組網地震監測系統及監測方法

在審

• 申請號: 202011096296.3
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112363207A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 白旭;王龍;郭士增;楊文超;羅雪溶;季明杰;馮鵬飛;張洋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01V1/20
• 分類號: G01V1/20;G01V1/22;H04W4/38;G08C17/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種基于AODV協議的LoRa組網地震監測系統，其特征在于，所述地震監測系統包括：LoRa終端節點、LoRa基站、云服務器和用戶平臺，所述LoRa終端節點和LoRa基站數據互通，所述LoRa基站和云服務器數據互通，所述云服務器和用戶平臺數據互通。

2.根據權利要求1所述的一種基于AODV協議的LoRa組網地震監測系統，其特征在于，所述LoRa終端節點用于將采集到的地震數據通過LoRa網絡傳輸至所述LoRa基站，所述LoRa基站用于通過4G網絡將所述地震數據儲存到所述云服務器上，所述云服務器用于向所述用戶平臺提供采集到的地震數據，所述用戶平臺用于根據采集到的地震數據進行分析處理，并對采集相關參數進行設置，再依次通過所述云服務器和LoRa基站傳回所述LoRa終端節點。

3.根據權利要求2所述的一種基于AODV協議的LoRa組網地震監測系統，其特征在于，所述LoRa終端節點包括傳感器模塊、濾波器模塊、AD采樣模塊、第一主控模塊、LoRa射頻模塊和第一電源模塊，所述傳感器模塊、濾波器模塊、AD采樣模塊、第一主控模塊和LoRa射頻模塊依次信號互通，所述第一電源模塊為所述傳感器模塊、濾波器模塊、AD采樣模塊、第一主控模塊和LoRa射頻模塊供電。

4.根據權利要求3所述的一種基于AODV協議的LoRa組網地震監測系統，其特征在于，

所述傳感器模塊，用于檢測地震波并采集地震信號，將地震信息轉換成模擬電信號；

所述濾波器模塊，用于將所述模擬電信號中無用的干擾信號濾除；

所述AD采樣模塊，用于通過AD芯片對濾波后的模擬電信號進行采樣和模數轉換，將轉換后得到的數字信號傳到所述第一主控模塊；

所述第一主控模塊，包括主控芯片和外圍的存儲器，用于配置所述AD采樣模塊和LoRa射頻模塊，所述主控芯片控制向所述存儲器存入和讀取采集到的數字信號，并進行條件判斷，滿足條件則判定地震發生，將采集到的數字信號通過所述LoRa射頻模塊發送給目標LoRa基站或者LoRa終端節點，負責AODV協議的底層功能實現；

所述LoRa射頻模塊，用于將要發送的地震數據發送出去；

所述第一電源模塊：用于為所述傳感器模塊、濾波器模塊、AD采樣模塊、第一主控模塊和LoRa射頻模塊供電。

5.根據權利要求2所述的一種基于AODV協議的LoRa組網地震監測系統，其特征在于，所述LoRa基站包括LoRa模塊、第二主控模塊、4G模塊和第二電源模塊，所述LoRa模塊、第二主控模塊和4G模塊依次信號互通，所述第二電源模塊為所述LoRa模塊、第二主控模塊和4G模塊供電。

6.根據權利要求5所述的一種基于AODV協議的LoRa組網地震監測系統，其特征在于，

所述LoRa模塊，用于與LoRa終端節點通信，發送和接收數據；

所述第二主控模塊，用于進行所述LoRa基站接受數據和發送數據的控制和處理，負責AODV協議的底層功能實現；

所述4G模塊，用于將整合好的采集數據通過4G網絡上傳到所述云服務器，并接收所述云服務器的指令。

7.一種基于AODV協議的LoRa組網地震監測系統的監測方法，應用于權利要求1-6任一項所述的一種基于AODV協議的LoRa組網地震監測系統，其特征在于，所述監測方法包括以下步驟：

步驟一、各節點設備安放、上電及配置初始化：

按照觀測的要求在需要的地點安放好LoRa終端節點和LoRa基站，啟動第一電源模塊和第二電源模塊，對LoRa終端節點的主控芯片燒錄程序，完成對AD芯片、LoRa模塊和4G模塊的相關配置，保證各LoRa終端節點和LoRa基站正常運行；

步驟二、判斷是否有地震發生：

傳感器采集到的信號經過濾波和AD轉換后進入到第一主控模塊，在第一主控模塊中，通過監測采集信號的幅值，判斷是否有異常數據，當數據的幅值沒有超出閾值時，將采集到的數據存入第一主控模塊的存儲器中，并在一段時間后丟棄，防止存儲器溢出；當數據中有幅值超出閾值時，判斷有地震發生，將此前10S和此后20S的數據連同時間信息、位置編號等信息封裝成幀；

步驟三、RoLa終端節點將數據發送出去：

先判斷是否能與對應的RoLa基站建立連接，如果對應的RoLa基站沒有損壞，則所述RoLa終端節點在信道空閑時將數據幀發送給對應的LoRa基站；如果檢測到此基站已經損壞，則利用AODV協議進行自組網，以已知的其他的LoRa基站作為目的地址，按照AODV協議廣播RREQ路由請求，建立一條有效的路由通道，然后將封裝好的數據幀依次按照路由路徑發送給建立有效路由通道的其他的LoRa基站；

步驟四、LoRa基站接收數據幀并存儲：

LoRa基站接收到各LoRa終端節點的數據幀后，將各個幀依次存儲，然后拆開幀，將各個幀信息再依次整合，添加時間信息和基站標識等后進行封裝；

步驟五、LoRa基站將數據上傳到云服務器：

LoRa基站利用4G模塊與云服務器建立連接，將封裝好的幀上傳到云服務器上；

步驟六、用戶獲得數據：

數據上傳到云服務器之后，用戶通過用戶平臺登錄到云服務器，通過網絡在線查看或將數據下載到本地以進行進一步的研究和分析。