專利名稱：基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于無(wú)線傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水資源在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中的作用越來(lái)越突出，水環(huán)境污染會(huì)嚴(yán)重威脅人民群眾的健康，因此，如何有效的對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)水資源的各類指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，從而準(zhǔn)確及時(shí)的獲取到各個(gè)區(qū)域水資源情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)水資源異常，即水資源被污染時(shí)，能夠通知相關(guān)工作人員采取必要的措施具要重要現(xiàn)實(shí)意義
實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確的監(jiān)控位于各個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的水質(zhì)信息，一方面，為質(zhì)檢部門提供了水質(zhì)情況的原始數(shù)據(jù)；另一方面，當(dāng)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)為工業(yè)廢水排污監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，可以對(duì)工業(yè)廢水排污情況進(jìn)行監(jiān)控，保證工業(yè)廢水排污量控制在規(guī)定量之內(nèi)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括匯聚節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)和分布安裝在各個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的一個(gè)以上無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)；所述匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)第一網(wǎng)絡(luò)與各個(gè)所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)通信，所述匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通信。優(yōu)選的，所述第二網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)。優(yōu)選的，每一個(gè)所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)包括第一微處理器、第一電源、第一無(wú)線收發(fā)模塊和一種以上第一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器；所述第一微處理器分別與所述第一電源、所述第一無(wú)線收發(fā)模塊和所述第一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器連接。優(yōu)選的，所述第一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述匯聚節(jié)點(diǎn)包括第二微處理器、第二電源、第二無(wú)線收發(fā)模塊和RS232串口 ；所述第二微處理器分別與所述第二電源、所述第二無(wú)線收發(fā)模塊和所述RS232串口連接。優(yōu)選的，所述匯聚節(jié)點(diǎn)還包括USB接口和/或顯示器和/或存儲(chǔ)器；所述USB接口、所述顯示器和所述存儲(chǔ)器均與所述第二微處理器連接。優(yōu)選的，所述匯聚節(jié)點(diǎn)還包括一種以上第二水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器；每一個(gè)所述第二水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器均與所述第二微處理器連接。優(yōu)選的，所述第二水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。本實(shí)用新型的有益效果如下[0014]本實(shí)用新型提供的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在各個(gè)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，由無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)在線采集水質(zhì)信息，并將采集到的水質(zhì)信息發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，由遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)對(duì)水質(zhì)信息進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)中水質(zhì)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，一方面，為質(zhì)檢部門提供了水質(zhì)情況的原始數(shù)據(jù)；另一方面，當(dāng)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)為工業(yè)廢水排污監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，可以對(duì)工業(yè)廢水排污情況進(jìn)行監(jiān)控，保證工業(yè)廢水排污量控制在規(guī)定量之內(nèi)。

圖I為本實(shí)用新型提供的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型提供的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型提供的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中匯聚節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹本實(shí)用新型提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖I所示，包括匯聚節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)和分布安裝在各個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的一個(gè)以上無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)；所述匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)第一網(wǎng)絡(luò)與各個(gè)所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)通信，所述匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通信。其中，第一網(wǎng)絡(luò)可以為基于Zig Bee無(wú)線協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)；第二網(wǎng)絡(luò)可以為以太網(wǎng)。無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)在線采集水質(zhì)信息，并將采集到的水質(zhì)信息發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，由遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)對(duì)水質(zhì)信息進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)中水質(zhì)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。每一個(gè)所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)包括第一微處理器、第一電源、第一無(wú)線收發(fā)模塊和一種以上第一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器；所述第一微處理器分別與所述第一電源、所述第一無(wú)線收發(fā)模塊和所述第一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器連接。其中，第一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器采集到水質(zhì)信息后，傳輸給第一微處理器，經(jīng)第一微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)第一無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)。整個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)由電源即電池供電，由于采用Zig Bee無(wú)線通信協(xié)議，整個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)，從而滿足長(zhǎng)江流域等偏遠(yuǎn)地區(qū)監(jiān)控點(diǎn)處無(wú)人值守導(dǎo)致的更換電池不方便的缺陷。具體的，PH值傳感器測(cè)量指標(biāo)工作溫度-5 80°C;PH值PH 2 12 ;玻璃軸直徑12mm ;軸長(zhǎng)度120mm ；水溫度傳感器測(cè)量指標(biāo)靈敏度0. 5mV/°C ;溫度范圍_5°C 55°C ；含氧量傳感器測(cè)量指標(biāo)測(cè)量范圍10-39mg/L ;飽和度0 199. 9.0%溫度補(bǔ)償范圍5 50°C基準(zhǔn)溫度25°C ;正常使用條件環(huán)境溫度5 50°C ;重金屬離子傳感器測(cè)量指標(biāo)測(cè)量范圍(0-5000)ug/L ;銅離子(0_200)ug/L ;鐵離子(0-500)ug/L 重復(fù)性:±1% F. S。匯聚節(jié)點(diǎn)包括第二微處理器、第二電源、第二無(wú)線收發(fā)模塊和RS232串口 ；所述第二微處理器分別與所述第二電源、所述第二無(wú)線收發(fā)模塊和所述RS232串口連接。匯聚節(jié)點(diǎn)還包括USB接口和/或顯示器和/或存儲(chǔ)器；所述USB接口、所述顯示器和所述存儲(chǔ)器均與所述第二微處理器連接。匯聚節(jié)點(diǎn)還可以包括一種以上第二水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器；每一個(gè)所述第二水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器均與所述第二微處理器連接。其中，第二水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。在實(shí)際應(yīng)用中，匯聚節(jié)點(diǎn)可以為sink節(jié)點(diǎn)，其中，sink節(jié)點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中指匯聚結(jié)點(diǎn)。需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型中，匯聚節(jié)點(diǎn)中的第二微處理器、第二電源和第二無(wú)線收發(fā)模塊分別與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)中的第一微處理器、第一電源、第一無(wú)線收發(fā)模塊可以為相同的設(shè)備。匯聚節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)間的通信，向無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送查詢命令，接收各個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)上傳的水質(zhì)信息并返回給遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。匯聚節(jié)點(diǎn)與無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的區(qū)別在于匯聚節(jié)點(diǎn)安裝有RS232串口，滿足匯聚節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)之間的通信。在實(shí)際使用過(guò)程中，匯聚節(jié)點(diǎn)的作用與網(wǎng)關(guān)的作用類似。另外，匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)各無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)上傳的水質(zhì)信息，并通過(guò)顯示模塊顯示水質(zhì)信息，從而方便使用者觀察。匯聚節(jié)點(diǎn)還用于協(xié)調(diào)各個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信組網(wǎng)，在路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，可以解決局部混合路由信息之間的相容性和優(yōu)先級(jí)問(wèn)題，其中，局部混合路由信息包含位置信息、可達(dá)信息和鏈路可靠性等；同時(shí)，還解決了網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的移動(dòng)性對(duì)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程的影響，例如由節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、失效或受攻擊導(dǎo)致的路由斷裂等情況；另外，系統(tǒng)采用相應(yīng)的路由維護(hù)措施，每一段路徑在具有一定連通性的前提下，仍保持整條路徑具有連通性要求。在軟件實(shí)現(xiàn)上，針對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)圓形均勻分布模型，基于正態(tài)分布概念，提出基于正態(tài)分布的傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而使信息收集區(qū)域能夠全面覆蓋；采用“分簇”與“分環(huán)”技術(shù)，每一環(huán)之間無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)目不同，靠近Sink節(jié)點(diǎn)多，遠(yuǎn)離Sink節(jié)點(diǎn)數(shù)量少，并且按一定的比例設(shè)置，從而找出最合理的正態(tài)分布節(jié)點(diǎn)；相鄰環(huán)中的同簇節(jié)點(diǎn)之間利用單跳進(jìn)行路由，從而降低了環(huán)能量消耗，延長(zhǎng)了整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的生命周期。針對(duì)河流的特殊性對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的接入機(jī)制進(jìn)行研究、再在方向性路由算法的基礎(chǔ)上尋找合適的數(shù)據(jù)聚合算法從而進(jìn)一步降低整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)能耗。在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標(biāo)可以滿足以下要求工作頻率2. 400GHz 2. 4835GHz ;通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)2. 4GHz IEEE 802. 15. 4 協(xié)議、ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率可達(dá)250kbps ;接收靈敏度-97dbm ;最大輸出功率+22dbm ；RX :127mA，TX :29mA ;工作電壓+2. OV +3. 6V ;工作溫度-10°C +65°C ;傳輸距離< IOOOm ；當(dāng)受到自然災(zāi)害時(shí)，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)可以在30分鐘內(nèi)自動(dòng)組網(wǎng)、自動(dòng)恢復(fù)功能；網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間100ms，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)自動(dòng)備份，當(dāng)受到安全攻擊時(shí)，能夠自動(dòng)追綜攻擊源。綜上所述，本實(shí)用新型提供的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)通過(guò)在各個(gè)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，由無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)在線采集水質(zhì)信息，并將采集到的水質(zhì)信息發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，由遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)對(duì)水質(zhì)信息進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)中水質(zhì)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，一方面，為質(zhì)檢部門提供了水質(zhì)情況的原始數(shù)據(jù)；另一方面，當(dāng)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)為工業(yè)廢水排污監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，可以對(duì)工業(yè)廢水排污情況進(jìn)行監(jiān)控，保證工業(yè)廢水排污量控制在規(guī)定量之內(nèi)。(2)由于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)采用Zig Bee無(wú)線通信協(xié)議，從而降低了整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的成本和功耗。(3)通過(guò)對(duì)水中的含氧量、PH值、重金屬離子含量進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，具有水質(zhì)信息采集全面的優(yōu)點(diǎn)，從而為遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)提供更全面的基礎(chǔ)水質(zhì)信息。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括匯聚節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)和分布安裝在各個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的一個(gè)以上無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)；所述匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)第一網(wǎng)絡(luò)與各個(gè)所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)通信，所述匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通f目。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)所述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)包括第一微處理器、第一電源、第一無(wú)線收發(fā)模塊和一種以上第一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器；所述第一微處理器分別與所述第一電源、所述第一無(wú)線收發(fā)模塊和所述第一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述匯聚節(jié)點(diǎn)包括第二微處理器、第二電源、第二無(wú)線收發(fā)模塊和RS232串口 ；所述第二微處理器分別與所述第二電源、所述第二無(wú)線收發(fā)模塊和所述RS232串口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述匯聚節(jié)點(diǎn)還包括=USB接口和/或顯示器和/或存儲(chǔ)器；所述USB接口、所述顯示器和所述存儲(chǔ)器均與所述第二微處理器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述匯聚節(jié)點(diǎn)還包括一種以上第二水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器；每一個(gè)所述第二水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器均與所述第二微處理器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在各個(gè)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，由無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)在線采集水質(zhì)信息，并將采集到的水質(zhì)信息發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，由遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)對(duì)水質(zhì)信息進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)中水質(zhì)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，一方面，為質(zhì)檢部門提供了水質(zhì)情況的原始數(shù)據(jù)；另一方面，當(dāng)水資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)為工業(yè)廢水排污監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，可以對(duì)工業(yè)廢水排污情況進(jìn)行監(jiān)控，保證工業(yè)廢水排污量控制在規(guī)定量之內(nèi)。
文檔編號(hào)G01N33/18GK202562906SQ20122009806
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者鄒賽 申請(qǐng)人:鄒賽