專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，屬于山洪監(jiān)測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
山丘區(qū)小流域由于山高坡陡、河流源短流急，在暴雨天氣下易于發(fā)生山洪災(zāi)害。我國山洪災(zāi)害的防御策略是“以防為主，防重于搶”，防御防治的方法是既要采取工程措施，提高工程防洪標(biāo)準(zhǔn)，也要采取非工程措施，建立綜合防洪減災(zāi)體系，提高防災(zāi)抗風(fēng)險(xiǎn)能力。但是，目前我國絕大多數(shù)山丘區(qū)小流域沒有監(jiān)測預(yù)報(bào)和預(yù)警系統(tǒng)，即使有監(jiān)測站點(diǎn)，也因單點(diǎn)局部水情的預(yù)報(bào)精度不高，報(bào)汛段次太少，使得山丘區(qū)山洪災(zāi)害的預(yù)報(bào)預(yù)警非常薄弱，無法從整體的角度對整個山區(qū)的山洪動向進(jìn)行預(yù)警。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了解決現(xiàn)有山洪監(jiān)測預(yù)報(bào)和預(yù)警系統(tǒng)的單點(diǎn)局部水情的預(yù)報(bào)精度不高的問題，提供了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)。本實(shí)用新型所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，它包括多個采集終端和服務(wù)器，每個采集終端均與服務(wù)器進(jìn)行無線通信；采集終端包括終端處理器、多普勒超聲流量計(jì)、超聲波水位傳感器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和終端無線射頻模塊，多普勒超聲流量計(jì)的輸出端與終端處理器的流速信號輸入端相連；超聲波水位傳感器的輸出端與終端處理器的水位信號輸入端相連；程序存儲器的預(yù)置程序輸出端與終端處理器的預(yù)置程序輸入端相連；終端處理器的存儲輸入輸出端與數(shù)據(jù)存儲器的存儲輸入輸出端相連；終端處理器的數(shù)據(jù)輸出端與終端無線射頻模塊的輸入端相連，終端無線射頻模塊將采集終端采集到的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去；服務(wù)器包括匯聚點(diǎn)處理器、匯聚點(diǎn)無線射頻模塊和A/D轉(zhuǎn)換電路，匯聚點(diǎn)無線射頻模塊接收采集終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，匯聚點(diǎn)無線射頻模塊的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路的模擬信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字信號輸出端與匯聚點(diǎn)處理器的輸入端相連，匯聚點(diǎn)處理器的控制指令輸出端與匯聚點(diǎn)無線射頻模塊的控制端相連。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型適用于對山丘區(qū)整個區(qū)域山洪動向的監(jiān)測。它在山洪監(jiān)測系統(tǒng)的物理架構(gòu)中，作為監(jiān)測站的前端傳感觸角，擴(kuò)大山丘區(qū)小流域水位和流速收集的信息量，提高水情信息的收集時效。并且結(jié)合后臺的處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了山洪地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)警、響應(yīng)三個工作環(huán)節(jié)的自動化、一體化。從而為規(guī)避山洪風(fēng)險(xiǎn)，避免或減少山洪災(zāi)害導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，有效防御山洪災(zāi)害、實(shí)施指揮決策和調(diào)度以及搶險(xiǎn)救災(zāi)提供了保障。及時開展這項(xiàng)對人類未來生活影響深遠(yuǎn)的前沿科技研究，對整個國家的社會經(jīng)濟(jì)將有重大的戰(zhàn)略意義。本實(shí)用新型能夠準(zhǔn)確監(jiān)測山洪的動向:通過無線射頻模塊發(fā)來的數(shù)據(jù)，傳送給后臺處理系統(tǒng)，利用現(xiàn)在已經(jīng)有的山洪預(yù)測的后臺模型，對山丘區(qū)中山洪發(fā)生的可能性進(jìn)行預(yù)警。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r監(jiān)測:在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到服務(wù)器發(fā)來的查詢命令后，MSP430模塊控制無線射頻模塊及時把采集的信息發(fā)送出去，有利于及時掌握山丘區(qū)的水情信息從而了解山洪的發(fā)展動向。

圖1是本實(shí)用新型所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是采集終端的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是服務(wù)器的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一:下面結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，它包括多個采集終端I和服務(wù)器2，每個采集終端I均與服務(wù)器2進(jìn)行無線通信；采集終端I包括終端處理器1-1、多普勒超聲流量計(jì)1-2、超聲波水位傳感器1-3、程序存儲器1-4、數(shù)據(jù)存儲器1-5和終端無線射頻模塊1-7，多普勒超聲流量計(jì)1-2的輸出端與終端處理器1-1的流速信號輸入端相連；超聲波水位傳感器1-3的輸出端與終端處理器1-1的水位信號輸入端相連；程序存儲器1-4的預(yù)置程序輸出端與終端處理器1-1的預(yù)置程序輸入端相連；終端處理器1-1的存儲輸入輸出端與數(shù)據(jù)存儲器1-5的存儲輸入輸出端相連；終端處理器1-1的數(shù)據(jù)輸出端與終端無線射頻模塊1-7的輸入端相連，終端無線射頻模塊1-7將采集終端I采集到的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去；服務(wù)器2包括匯聚點(diǎn)處理器2-1、匯聚點(diǎn)無線射頻模塊2-2和A/D轉(zhuǎn)換電路2_3，匯聚點(diǎn)無線射頻模塊2-2接收采集終端I發(fā)送的數(shù)據(jù)，匯聚點(diǎn)無線射頻模塊2-2的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路2-3的模擬信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換電路2-3的數(shù)字信號輸出端與匯聚點(diǎn)處理器2-1的輸入端相連，匯聚點(diǎn)處理器2-1的控制指令輸出端與匯聚點(diǎn)無線射頻模塊2-2的控制端相連。本實(shí)施方式中程序存儲器1-4用于存儲預(yù)置的程序。終端處理器1-1采用型號為MSP430的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。匯聚點(diǎn)處理器2-1選取ARM9開發(fā)平臺來實(shí)現(xiàn)。終端無線射頻模塊1-7和匯聚點(diǎn)無線射頻模塊2-2都采用型號為CC2520射頻芯片來實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施方式能夠?qū)崿F(xiàn)自動采集山丘區(qū)小流域的水情信息，并對信息進(jìn)行判斷、存儲和傳輸。為實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)信息的傳輸，設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)間的傳輸路徑，在控制能耗的基礎(chǔ)上，選擇最優(yōu)路徑進(jìn)行傳輸。本實(shí)施方式利用無線射頻模塊構(gòu)成無人值守監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，匯聚點(diǎn)ARM9開發(fā)平臺發(fā)送命令控制采集的周期。多個采集終端I構(gòu)成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，從系統(tǒng)的角度監(jiān)測某一個山丘區(qū)。當(dāng)在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)異常時，匯聚點(diǎn)ARM9開發(fā)平臺發(fā)送多次采集命令，并把數(shù)據(jù)傳送到后臺處理器。后臺處理器利用現(xiàn)在已有的山洪預(yù)測的模型，處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行山洪預(yù)警。工作過程:MSP430單片機(jī)接收ARM9開發(fā)平臺發(fā)送的查詢命令，通過控制輸入輸出端輸出指令給超聲波水位傳感器1-3和多普勒超聲流量計(jì)1-2，使超聲波水位傳感器1-3和多普勒超聲流量計(jì)1-2采集端采集信號；同時MSP430單片機(jī)的采集信號控制輸入端接收超聲波水位傳感器1-3和多普勒超聲流量計(jì)1-2輸出端的信號；MSP430單片機(jī)將所采集的水位、流速通過采集信號輸出端輸出給終端無線射頻模塊1-7，同時MSP430單片機(jī)將獲得的水位、流速通過數(shù)據(jù)地址總線輸出給數(shù)據(jù)存儲器1-5 ；終端無線射頻模塊1-7對接收到的水位、流速信息進(jìn)行分析判斷，選擇是否直接發(fā)給匯聚點(diǎn)ARM9開發(fā)平臺，還是發(fā)送給臨近節(jié)點(diǎn)的終端無線射頻模塊1-7之后再發(fā)給匯聚點(diǎn)ARM9開發(fā)平臺，匯聚點(diǎn)ARM9開發(fā)平臺根據(jù)接收結(jié)果發(fā)出控制信號給匯聚點(diǎn)無線射頻模塊2-2向上一級發(fā)送。
具體實(shí)施方式
二:本實(shí)施方式對實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，采集終端I還包括顯示器1-6，終端處理器1-1的顯示信號輸出端與顯示器1-6的顯示信號輸入端相連。顯示器1-6選取型號為SSD-1306液晶屏。所述顯示器1-6的工作流程為:MSP430單片機(jī)通過采集信號輸入端獲取超聲波水位傳感器1-3和多普勒超聲流量計(jì)1-2采集的水情信息，然后通過輸出端將水情信息傳輸給顯不器1-6。
權(quán)利要求1.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，它包括多個采集終端(I)和服務(wù)器(2)，每個采集終端(I)均與服務(wù)器(2)進(jìn)行無線通信； 采集終端(I)包括終端處理器(1-1)、多普勒超聲流量計(jì)(1-2)、超聲波水位傳感器(1-3)、程序存儲器(1-4)、數(shù)據(jù)存儲器(1-5)和終端無線射頻模塊(1-7)， 多普勒超聲流量計(jì)(1-2)的輸出端與終端處理器(1-1)的流速信號輸入端相連； 超聲波水位傳感器(1-3)的輸出端與終端處理器(1-1)的水位信號輸入端相連； 程序存儲器(1-4)的預(yù)置程序輸出端與終端處理器(1-1)的預(yù)置程序輸入端相連； 終端處理器(1-1)的存儲輸入輸出端與數(shù)據(jù)存儲器(1-5)的存儲輸入輸出端相連； 終端處理器(1-1)的數(shù)據(jù)輸出端與終端無線射頻模塊(1-7)的輸入端相連，終端無線射頻模塊(1-7)將采集終端(I)采集到的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去； 服務(wù)器(2)包括匯聚點(diǎn)處理器(2-1)、匯聚點(diǎn)無線射頻模塊(2-2)和A/D轉(zhuǎn)換電路(2-3)， 匯聚點(diǎn)無線射頻模塊(2-2)接收采集終端(I)發(fā)送的數(shù)據(jù)，匯聚點(diǎn)無線射頻模塊(2-2)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路(2-3)的模擬信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換電路(2-3)的數(shù)字信號輸出端與匯聚點(diǎn)處理器(2-1)的輸入端相連，匯聚點(diǎn)處理器(2-1)的控制指令輸出端與匯聚點(diǎn)無線射頻模塊(2-2)的控制端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，采集終端(I)還包括顯示器(1-6)，終端處理器(1-1)的顯示信號輸出端與顯示器(1-6)的顯示信號輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，顯示器(1-6)選取型號為SSD-1306液晶屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，終端處理器(1-1)采用型號為MSP430的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，匯聚點(diǎn)處理器(2-1)選取ARM9開發(fā)平臺來實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，終端無線射頻模塊(1-7)和匯聚點(diǎn)無線射頻模塊(2-2)都采用型號為CC2520射頻芯片來實(shí)現(xiàn)。
專利摘要基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，屬于山洪監(jiān)測領(lǐng)域，本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有山洪監(jiān)測預(yù)報(bào)和預(yù)警系統(tǒng)的單點(diǎn)局部水情的預(yù)報(bào)精度不高的問題。本實(shí)用新型所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，它包括多個采集終端和服務(wù)器，每個采集終端均與服務(wù)器進(jìn)行無線通信；采集終端包括終端處理器、多普勒超聲流量計(jì)、超聲波水位傳感器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和終端無線射頻模塊，多普勒超聲流量計(jì)采集的流速信號和超聲波水位傳感器采集的水位信號給終端處理器，程序存儲器中預(yù)置程序；數(shù)據(jù)存儲器存儲采集數(shù)據(jù)；終端無線射頻模塊將采集終端采集到的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去；服務(wù)器包括匯聚點(diǎn)處理器、匯聚點(diǎn)無線射頻模塊和A/D轉(zhuǎn)換電路。
文檔編號G08B21/10GK202976408SQ201220753779
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者劉嘉新, 趙永輝, 郎紅, 張捐凈, 苑九海 申請人:東北林業(yè)大學(xué)