申請(qǐng)日2015.09.24

　　公開(kāi)(公告)日2017.04.05

　　IPC分類(lèi)號(hào)H04W4/00; H04W52/02; H04W84/18; G08C17/02

　　摘要

　　本發(fā)明公開(kāi)了一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),包括多個(gè)污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、多個(gè)污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程服務(wù)器，污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由若干個(gè)采集傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)采集匯集節(jié)點(diǎn)所組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，以及若干個(gè)與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行通信的上行傳感器網(wǎng)絡(luò)，和若干個(gè)與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行通信的下行傳感器網(wǎng)絡(luò);上行傳感器網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)監(jiān)測(cè)匯聚節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，下行傳感器網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)執(zhí)行傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)執(zhí)行匯聚節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);每個(gè)污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器都與遠(yuǎn)程服務(wù)器，以及至少一個(gè)污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采集匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),包括多個(gè)污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、多個(gè)污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程服務(wù)器，其特征在于：

　　所述污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由若干個(gè)采集傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)采集匯集節(jié)點(diǎn)所組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)污水的理化參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè);

　　所述污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，以及若干個(gè)與所述現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行通信的上行傳感器網(wǎng)絡(luò)，和若干個(gè)與所述現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行通信的下行傳感器網(wǎng)絡(luò);

　　所述上行傳感器網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)監(jiān)測(cè)匯聚節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)污水處理設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè);

　　所述下行傳感器網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)執(zhí)行傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)執(zhí)行匯聚節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)污水處理設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和設(shè)置;

　　每個(gè)所述污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器都與至少一個(gè)污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采集匯聚節(jié)點(diǎn)，以及所述遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通信。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：所述采集傳感器節(jié)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和所述執(zhí)行傳感器節(jié)點(diǎn)均包括依次連接的傳感器，信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器和射頻模塊以及連接所述微處理器的電源管理模塊。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：所述微處理器和所述射頻模塊通過(guò)CC2430芯片集成。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：所述采集傳感器節(jié)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和所述執(zhí)行傳感器節(jié)點(diǎn)上均設(shè)有太陽(yáng)能后備電源模塊。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：所述采集傳感器節(jié)點(diǎn)上的傳感器選自溫度傳感器、PH值傳感器、折射率傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溶解氧含量傳感器。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：該污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議采用的是802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：該污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議采用面向QoS的Cluster-Tree自適應(yīng)路由協(xié)議。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：該污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位采用了帶置信度的兩步定位算法。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：該污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的采用基于簇狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的TPSN時(shí)間同步算法。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

　　背景技術(shù)

　　水域環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)，其目的是為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)決策的依據(jù)。當(dāng)河流、湖泊等突發(fā)水環(huán)境污染事故時(shí)，現(xiàn)有常規(guī)手段無(wú)法實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，以致難以快速、恰當(dāng)?shù)刈龀鰶Q策，采用無(wú)線傳感器技術(shù)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境事故，進(jìn)而制定緊急對(duì)策是水域環(huán)境監(jiān)測(cè)的發(fā)展方向。

　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是繼因特網(wǎng)之后，將對(duì)21世紀(jì)人類(lèi)生活方式產(chǎn)生重大影響的IT熱點(diǎn)技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量低成本、低功耗的具有傳感、計(jì)算與通信能力的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自治網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能根據(jù)環(huán)境自主完成各種監(jiān)測(cè)任務(wù)。目前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已得到越來(lái)越多的應(yīng)用，如跟蹤候鳥(niǎo)和昆蟲(chóng)的遷移、監(jiān)測(cè)生物的棲息地環(huán)境、研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響、森林火災(zāi)預(yù)警、監(jiān)測(cè)大氣和土壤的成分等。

　　目前，國(guó)內(nèi)外在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究方面有了一定的學(xué)術(shù)積累和研究成果，但仍然存在較多的問(wèn)題，距離實(shí)用化仍有一定差距。而在污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，更是有諸多問(wèn)題需要解決：1)污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);2)污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)技術(shù);3)具有自組網(wǎng)功能的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn);4)污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步與定位。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其可以減少收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)鐘偏差，節(jié)省能量、提高定位精度、縮短節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。

　　實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),包括多個(gè)污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、多個(gè)污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程服務(wù)器，

　　所述污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由若干個(gè)采集傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)采集匯集節(jié)點(diǎn)所組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)污水的理化參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè);

　　所述污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，以及若干個(gè)與所述現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行通信的上行傳感器網(wǎng)絡(luò)，和若干個(gè)與所述現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行通信的下行傳感器網(wǎng)絡(luò);

　　所述上行傳感器網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)監(jiān)測(cè)匯聚節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)污水處理設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè);

　　所述下行傳感器網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)執(zhí)行傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)執(zhí)行匯聚節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)污水處理設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和設(shè)置;

　　每個(gè)所述污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器都與至少一個(gè)污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采集匯聚節(jié)點(diǎn)，以及所述遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通信。

　　進(jìn)一步的，所述采集傳感器節(jié)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和所述執(zhí)行傳感器節(jié)點(diǎn)均包括依次連接的傳感器，信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器和射頻模塊以及連接所述微處理器的電源管理模塊。

　　再進(jìn)一步的，所述微處理器和所述射頻模塊通過(guò)CC2430芯片集成。

　　再進(jìn)一步的，所述采集傳感器節(jié)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和所述執(zhí)行傳感器節(jié)點(diǎn)上均設(shè)有太陽(yáng)能后備電源模塊。

　　再進(jìn)一步的，所述采集傳感器節(jié)點(diǎn)上的傳感器選自溫度傳感器、PH值傳感器、折射率傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溶解氧含量傳感器。

　　進(jìn)一步的，該污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議采用的是802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。

　　進(jìn)一步的，該污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議采用面向QoS的Cluster-Tree自適應(yīng)路由協(xié)議。

　　進(jìn)一步的，該污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位采用了帶置信度的兩步定位算法。

　　進(jìn)一步的，該污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的采用基于簇狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的TPSN時(shí)間同步算法。

　　采用了本發(fā)明的一種污水監(jiān)測(cè)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案,包括多個(gè)污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、多個(gè)污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程服務(wù)器，所述污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由若干個(gè)采集傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)采集匯集節(jié)點(diǎn)所組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)污水的理化參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè);所述污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，以及若干個(gè)與所述現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行通信的上行傳感器網(wǎng)絡(luò)，和若干個(gè)與所述現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行通信的下行傳感器網(wǎng)絡(luò);所述上行傳感器網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)監(jiān)測(cè)匯聚節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)污水處理設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè);所述下行傳感器網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)執(zhí)行傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)執(zhí)行匯聚節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)污水處理設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和設(shè)置;每個(gè)所述污水處理過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器都與至少一個(gè)污水參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采集匯聚節(jié)點(diǎn)，以及所述遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通信。其技術(shù)效果是：其可以減少收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)鐘偏差，節(jié)省能量、提高定位精度、縮短節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。