[發(fā)明專利]基于混合模式自組網結構的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011118362.2
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112291732B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 楊國棟;李志碩;李恩;田雨農;梁自澤;譚民;景奉水;龍曉宇;王昊;張延峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W84/18;G08C17/02;G01D21/02
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測領域，具體涉及了一種基于混合模式自組網結構的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、方法和裝置，旨在解決環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測距離近、帶寬低、功耗高和成本高的問題，還有布線復雜和節(jié)點靈活性差的問題。本發(fā)明包括通過小數據量環(huán)境信息采集模塊和大數據量環(huán)境信息采集模塊分別采集環(huán)境信息，通過小數據量環(huán)境信息傳送模塊將小數據量環(huán)境信息傳送至主干網絡，在主干網絡中通過環(huán)境信息處理模塊將大數據量環(huán)境信息和小數據量環(huán)境信息合并為總環(huán)境信息，再將總環(huán)境信息進行顯示。本發(fā)明結合了Zigbee網絡低功耗、低成本和組網能力強的優(yōu)點和Mesh網絡傳輸帶寬大和傳輸距離遠的優(yōu)點，擴大了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測范圍，降低了監(jiān)測成本。

技術領域

本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測領域，具體涉及了一種基于混合模式自組網結構的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、方法和裝置。

背景技術

目前，大范圍的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)應用較少。環(huán)境監(jiān)測大部分還是依靠人工來完成。人工的監(jiān)測不僅消耗人力，而且不能保證數據的全面性和準確性。布置傳感器網絡進而代替人工監(jiān)測逐漸成為行業(yè)趨勢。

現有的有線傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，數據可靠性強。但是，對于大范圍的環(huán)境監(jiān)測而言，有線傳感器網絡的布線便顯得非常麻煩，而且可移動性、靈活性差、傳輸距離受限。

常見的無線傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，基于Zigbee網絡的監(jiān)測系統(tǒng)，具有低功耗、低成本、組網能力強的優(yōu)點，但是其傳輸帶寬小、傳輸距離近，不能滿足大范圍的環(huán)境監(jiān)測需求；基于Mesh網絡的監(jiān)測系統(tǒng)，具有傳輸帶寬大、傳輸距離遠的優(yōu)勢，但是Mesh自組網電臺成本高、功耗大，限制了其應用場景。

總體來看，現有的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)均有缺陷，不能同時滿足遠距離、高帶寬、低功耗、低成本的監(jiān)測需求，因此提出本發(fā)明。

發(fā)明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即現有的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測距離近、帶寬低、功耗高和成本高的問題，同時還有布線復雜和節(jié)點靈活性差的問題，本發(fā)明提供了一種基于混合模式自組網結構的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：小數據量環(huán)境信息采集模塊、大數據量環(huán)境信息采集模塊、小數據量環(huán)境信息傳送模塊、環(huán)境信息處理模塊和環(huán)境信息顯示模塊；

所述小數據量環(huán)境信息采集模塊，配置為通過混合模式環(huán)境檢測網絡中的小數據量環(huán)境信息傳感器采集小數據量環(huán)境信息至分支網絡；

所述大數據量環(huán)境信息采集模塊，配置為通過混合模式環(huán)境檢測網絡中的大數據量環(huán)境信息傳感器采集大數據量環(huán)境信息至主干網絡；

所述小數據量環(huán)境信息傳送模塊，配置為分支網絡將所述小數據量環(huán)境信息轉換為Zigbee協(xié)議的小數據量環(huán)境信息，所述主干網絡通過總線接口獲取分支網絡中的Zigbee協(xié)議的小數據量環(huán)境信息；

所述環(huán)境信息處理模塊，配置為所述主干網絡基于Zigbee協(xié)議的小數據量環(huán)境信息和大數據量環(huán)境信息生成Mesh自組網協(xié)議的總環(huán)境信息；

所述環(huán)境信息顯示模塊，將所述Mesh自組網協(xié)議的總環(huán)境信息發(fā)送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將所述Mesh自組網協(xié)議的總環(huán)境信息進行儲存、處理和顯示；

其中，所述混合模式環(huán)境檢測網絡由分支網絡、主干網絡和監(jiān)控中心組成；所述分支網絡由協(xié)調器節(jié)點和小數據量傳感器基于Zigbee協(xié)議自動路由構建；所述主干網絡由Mesh自組網電臺和大數據量傳感器基于自組網協(xié)議構建；所述監(jiān)控中心由高性能計算機構建。

進一步地，所述信息匯集模塊包括：小數據量環(huán)境信息預處理單元、Zigbee協(xié)議轉換單元、小數據量環(huán)境信息發(fā)射單元和小數據量環(huán)境信息接收單元；

小數據量環(huán)境信息預處理單元，配置為所述分支網絡對所述小數據量環(huán)境信息進行預處理生成預處理后的小數據量環(huán)境信息；

Zigbee協(xié)議轉換單元，將所述預處理后的小數據量環(huán)境信息轉換為Zigbee協(xié)議的小數據量環(huán)境信息；