專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān) 測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
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)。水 域環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)管理部門(mén)監(jiān)管的重要內(nèi)容之一，目前我國(guó)對(duì)大江、大河、沿海流域、 港口、海灣實(shí)施日常例行監(jiān)測(cè)，對(duì)赤潮、溢油、重大污染物泄漏等污染事故，每天需進(jìn)行一次 監(jiān)測(cè)。當(dāng)大江、大河及大型湖泊等突發(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)，以致環(huán)保和有關(guān)部門(mén)難以快速、恰當(dāng)?shù)刈鞒鰶Q策。目前所采用的主要方法有定點(diǎn)巡檢和連續(xù)在線監(jiān)測(cè)兩種。定點(diǎn)巡檢方法是利用 便攜式水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀人工采樣、實(shí)驗(yàn)室分析的方式，該方式僅限于對(duì)河流、湖泊的幾個(gè)斷面 采樣，采樣頻率從每月數(shù)次到每日數(shù)次，存在耗費(fèi)人力較大、無(wú)法對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)等缺 點(diǎn)，并且無(wú)法對(duì)水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，存在水質(zhì)監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、數(shù)據(jù)采 集速度慢等問(wèn)題，不能很好地反映水環(huán)境的連續(xù)動(dòng)態(tài)變化，不易及早發(fā)現(xiàn)污染源并預(yù)警，已 經(jīng)不能滿(mǎn)足越來(lái)越高的環(huán)境監(jiān)測(cè)要求。在線監(jiān)測(cè)方法采用由一個(gè)中央控制室和若干個(gè)監(jiān) 測(cè)子站組成的水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程自動(dòng)傳輸， 可以實(shí)時(shí)查詢(xún)所設(shè)站點(diǎn)的水環(huán)境參數(shù)，利用傳感器對(duì)被監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送到控制中心來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，其數(shù)據(jù)傳輸主要利用公共有線電話網(wǎng)(PSTN)或移動(dòng)電話網(wǎng) (GSM，GPRS)進(jìn)行。這種監(jiān)測(cè)能很好地解決水質(zhì)監(jiān)測(cè)，但存在周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、數(shù)據(jù)采集 和傳輸速度慢等問(wèn)題。PSTN由于布線困難、費(fèi)用較高，因此應(yīng)用范圍有限，而利用GPRS進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳輸雖然可以克服布線困難的缺點(diǎn)，但其網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)成本高，其網(wǎng)絡(luò)性能不適合數(shù) 據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求，并且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行也不能自主管理，必須依賴(lài)于移動(dòng)電話 運(yùn)營(yíng)商。進(jìn)一步，PSTN和GPRS由于有鋪設(shè)電纜和建立監(jiān)測(cè)子站的施工要求，因而存在對(duì)原 有的生態(tài)環(huán)境影響大、系統(tǒng)投資成本高、監(jiān)測(cè)水域范圍有限的缺點(diǎn)，也無(wú)法進(jìn)行大面積布設(shè) 監(jiān)測(cè)子站、對(duì)每個(gè)小水域?qū)嵤┒帱c(diǎn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。另外，由于終端設(shè)備不能動(dòng)態(tài)調(diào)整休眠， 運(yùn)行能耗較大，每隔較短時(shí)間便需要更換電池或充電，這樣在偏遠(yuǎn)區(qū)域、沒(méi)有電力布線的監(jiān) 測(cè)區(qū)域以及大面積監(jiān)測(cè)區(qū)域應(yīng)用時(shí)非常不方便。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用無(wú)線傳感器技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境事故，對(duì)事故的發(fā)生和發(fā)展進(jìn) 行監(jiān)測(cè)評(píng)估，制定緊急對(duì)策和措施。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包 括一監(jiān)測(cè)中心，其中，還包括若干個(gè)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與所述的監(jiān)測(cè)中心相連的且基于 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)控區(qū)域和污水處理區(qū)域，每一污水監(jiān)控區(qū)域、每一污水處理區(qū)域均包括一與所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的通信模塊、若干個(gè)與所述的通信模塊相連的基站、若 干個(gè)與每一基站相連的傳感器節(jié)點(diǎn)，其中所述的基站接受它所在的污水監(jiān)控區(qū)域的每一傳感器節(jié)點(diǎn)傳送來(lái)的監(jiān)控參數(shù)或 污水處理區(qū)域的每一傳感器節(jié)點(diǎn)傳送來(lái)的污水處理過(guò)程數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，輸出 給所述的通信模塊；所述的傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)污水的監(jiān)控參數(shù)或污水處理過(guò)程，將監(jiān)測(cè)到的監(jiān)控參數(shù)或 污水處理過(guò)程數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送至基站。上述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中，所述的監(jiān)測(cè)中心包括一 遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器以及與該遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器相連的應(yīng)用程序服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、用戶(hù)端，所 述的用戶(hù)端與一打印機(jī)相連。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型采用WSN(無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò))使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 的成本大大降低，并且無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是低功耗的具有傳感、計(jì)算與通信能力的微小傳感 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)，基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)的水環(huán)境遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，與水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的集散型監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線傳感 器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由低功耗微小網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織方式構(gòu)成無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，能夠通過(guò)密集的節(jié) 點(diǎn)布置，協(xié)作地實(shí)時(shí)感知、監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種微觀環(huán)境信息，并對(duì)這些信息 進(jìn)行處理，從而獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息。本實(shí)用新型針對(duì)當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測(cè)中面臨的網(wǎng)絡(luò)布線 困難、成本高及實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題，提出了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市污水處理廠內(nèi)的水環(huán) 境監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。無(wú)線傳感器檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)對(duì)原有地域的生態(tài)環(huán)境影響小節(jié)點(diǎn)通過(guò)低功率、輻射小的無(wú)線信道和多跳 通信協(xié)議將水環(huán)境檢測(cè)參數(shù)傳給基站和中央控制室，無(wú)需進(jìn)行鋪設(shè)電纜和建立監(jiān)測(cè)子站的 施工，將對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響降到最低。⑵傳感器多點(diǎn)密集部署密集部署的多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以對(duì)地理分布范圍較廣的每 個(gè)小水域的水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)對(duì)大量冗佘信息的智能信息處理提高參數(shù)檢測(cè)的精度。(3)系統(tǒng)成本低相對(duì)于現(xiàn)有的水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和人工采樣實(shí)驗(yàn)室分析方 法，設(shè)備和人工的費(fèi)用大大降低。因此，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能有效地克服現(xiàn)有的水環(huán)境監(jiān)測(cè)方法對(duì)原有生態(tài)環(huán)境影響 大、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)少、監(jiān)測(cè)范圍有限、系統(tǒng)價(jià)格昂貴、設(shè)備體積大、需預(yù)先鋪設(shè)電纜等缺點(diǎn)，更 適合對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域中的每個(gè)局部水域進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，智能信 息處理等技術(shù)對(duì)污水水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并對(duì)其中的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研 究。這些關(guān)鍵技術(shù)可擴(kuò)展基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)參數(shù)種類(lèi)，并提 高其檢測(cè)精度。

圖1是本實(shí)用新型的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，圖中示出了本實(shí)用新型的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括一監(jiān)測(cè)中心1，還包括若干個(gè)通過(guò) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)2與監(jiān)測(cè)中心1相連的且基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)控區(qū)域3和污水處理 區(qū)域4，每一污水監(jiān)控區(qū)域3、每一污水處理區(qū)域4均包括一與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)2通信的通 信模塊33、若干個(gè)與通信模塊33相連的基站31、若干個(gè)與每一基站31相連的傳感器節(jié)點(diǎn) 32，其中基站31接受它所在的污水監(jiān)控區(qū)域3的每一傳感器節(jié)點(diǎn)32傳送來(lái)的監(jiān)控參數(shù)或 污水處理區(qū)域4的每一傳感器節(jié)點(diǎn)32傳送來(lái)的污水處理過(guò)程數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行融合， 輸出給所述的通信模塊33;傳感器節(jié)點(diǎn)32監(jiān)測(cè)污水的參數(shù)以及污水處理過(guò)程，將監(jiān)測(cè)到的參數(shù)以及污水處 理過(guò)程數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送至基站31 ；通信模塊33將基站31傳來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸給無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)2。監(jiān)測(cè)中心1包括一遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器11以及與該遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器11相連的應(yīng)用程 序服務(wù)器12、數(shù)據(jù)服務(wù)器13、用戶(hù)端14，用戶(hù)端14與一打印機(jī)15相連。本實(shí)用新型中，將監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為了污水參數(shù)監(jiān)測(cè)和污水處理監(jiān)測(cè)，前者實(shí)現(xiàn) 對(duì)水溫、PH值、濁度、電導(dǎo)率、溶解氧含量等污水參數(shù)的測(cè)量，并對(duì)污水關(guān)鍵進(jìn)水口和排水口 重點(diǎn)區(qū)域的流量和水位檢測(cè)等進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測(cè)；后者完成各個(gè)污水處理池污水處理過(guò)程 的參數(shù)與控制指令傳輸。由于ZigBee無(wú)線是最新推出的低速率、低功耗無(wú)線通信技術(shù)，特別適合長(zhǎng)期無(wú)人 值守場(chǎng)合，因此本系統(tǒng)建立以ZigBee為核心的分層通信系統(tǒng)架構(gòu)。由于需要長(zhǎng)期無(wú)人值守 工作，污水參數(shù)監(jiān)測(cè)采用低功耗的ZigBee無(wú)線技術(shù)；視處理廠的規(guī)模，污水處理過(guò)程可以 采用ZigBee無(wú)線技術(shù)或者WLAN技術(shù)?；赯igBee無(wú)線技術(shù)的污水參數(shù)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，即無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，由低功耗MCU、數(shù)據(jù) 采集通道、電池和ZigBee物理層芯片等部分組成，并掛接多個(gè)傳感器檢測(cè)水溫、PH值、濁 度、電導(dǎo)率、溶解氧含量等參數(shù)。節(jié)點(diǎn)需具有尺寸小、功耗低、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)發(fā)射功 率為0 3. 6dbm，通信距離為30 70米，經(jīng)過(guò)功率放大，通信距離可達(dá)1000米左右。節(jié)點(diǎn) 具有能量檢測(cè)和鏈路質(zhì)量指示功能，根據(jù)這些檢測(cè)結(jié)果，可自動(dòng)調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，在保 證通信鏈路質(zhì)量的條件下，最大限度地減少能耗。以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根 據(jù)上述說(shuō)明對(duì)本實(shí)用新型做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本實(shí)用 新型的限定，本實(shí)用新型將以所附權(quán)利要求書(shū)界定的范圍作為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括一監(jiān)測(cè)中心，其特征在于，還包括若干個(gè)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與所述的監(jiān)測(cè)中心相連的且基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)控區(qū)域和污水處理區(qū)域，每一污水監(jiān)控區(qū)域、每一污水處理區(qū)域均包括一與所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的通信模塊、若干個(gè)與所述的通信模塊相連的基站、若干個(gè)與每一基站相連的傳感器節(jié)點(diǎn)，其中所述的基站接受它所在的污水監(jiān)控區(qū)域的每一傳感器節(jié)點(diǎn)傳送來(lái)的監(jiān)控參數(shù)或污水處理區(qū)域的每一傳感器節(jié)點(diǎn)傳送來(lái)的污水處理過(guò)程數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，輸出給所述的通信模塊；所述的傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)污水的監(jiān)控參數(shù)或污水處理過(guò)程，將監(jiān)測(cè)到的監(jiān)控參數(shù)或污水處理過(guò)程數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送至基站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所 述的監(jiān)測(cè)中心包括一遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器以及與該遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器相連的應(yīng)用程序服務(wù)器、數(shù) 據(jù)服務(wù)器、用戶(hù)端，所述的用戶(hù)端與一打印機(jī)相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括一監(jiān)測(cè)中心，還包括若干個(gè)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與所述的監(jiān)測(cè)中心相連的且基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)控區(qū)域和污水處理區(qū)域，每一污水監(jiān)控區(qū)域、每一污水處理區(qū)域均包括一與所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信的通信模塊、若干個(gè)與所述的通信模塊相連的基站、若干個(gè)與每一基站相連的傳感器節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的污水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用無(wú)線傳感器技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境事故，對(duì)事故的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)估，制定緊急對(duì)策和措施。
文檔編號(hào)H04W84/18GK201600362SQ200920286708
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者崔雪, 李勁, 王振濱, 祁峰, 賈廷綱, 齊亮 申請(qǐng)人:上海電氣集團(tuán)股份有限公司