專(zhuān)利名稱：基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水運(yùn)工程安全監(jiān)控、嵌入式系統(tǒng)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的交叉領(lǐng)域研究，具體涉及基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水閘作為重要的水利基礎(chǔ)設(shè)施，在航運(yùn)、灌溉、供水、防洪、水力發(fā)電、調(diào)節(jié)河道流量和改善水環(huán)境等方面具有舉足輕重的作用，但目前水閘監(jiān)控系統(tǒng)主要采用有線方式，有線分布式水閘監(jiān)控系統(tǒng)通常采用以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)作為監(jiān)控控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)方式，采用屏蔽網(wǎng)線、光線或電纜作為控制系統(tǒng)的有線通信介質(zhì)。雖然個(gè)別工程采用無(wú)線方式，但 也主要采用數(shù)傳電臺(tái)組網(wǎng)和微波作為系統(tǒng)的通信介質(zhì)。這些有線和無(wú)線分布式水閘監(jiān)控控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)不便，而且費(fèi)用比較昂貴。隨著傳感器技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、通信技術(shù)和圖像采集編碼技術(shù)的迅速發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用簡(jiǎn)單方便，極大地節(jié)約了測(cè)試中由于反復(fù)布設(shè)有線數(shù)據(jù)采集設(shè)備而消耗的人力和物力，只需將設(shè)備置于被測(cè)部位即可實(shí)現(xiàn)信息的采集，采集到的參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，視頻數(shù)據(jù)通過(guò)第三代無(wú)線通信WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線輸，消除了長(zhǎng)電纜傳輸帶來(lái)的噪聲干擾，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)具有極高的測(cè)量精度和抗干擾能力，采集現(xiàn)場(chǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有較快的自組織和自修復(fù)能力，組網(wǎng)方便快捷、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、具有低?fù)雜度、快速、可靠、安全的優(yōu)點(diǎn)。并且功耗低，解決電源更換的問(wèn)題。系統(tǒng)將ZigBee技術(shù)、第三代無(wú)線通信WCDMA/3G技術(shù)和視頻技術(shù)等很好的集成于一體，將采集的參數(shù)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度中心，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)水閘的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)保證了水閘無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)魯棒性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和監(jiān)控實(shí)時(shí)性，構(gòu)成惡劣環(huán)境中水閘無(wú)線監(jiān)測(cè)、無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)字化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所關(guān)心環(huán)境變量和水閘開(kāi)合度和工作狀況的在線高精度監(jiān)測(cè)與傳輸，為確保整個(gè)水閘樞紐安全運(yùn)行，建設(shè)了一套可靠的、能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與傳輸?shù)臒o(wú)線安全監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)的不足，提出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，克服現(xiàn)有有線分布式水閘監(jiān)控系統(tǒng)勞動(dòng)強(qiáng)度大、布線困難、成本高、監(jiān)測(cè)范圍有限以及實(shí)效性差、不可視頻直觀顯示等弊端。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，主要由環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、無(wú)線傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)和監(jiān)控調(diào)度中心管理系統(tǒng)組成，系統(tǒng)主要包括傳感器組、參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、視頻節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、無(wú)線傳輸結(jié)構(gòu)和監(jiān)控調(diào)度中心，主要應(yīng)用了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集傳輸技術(shù)、第三代無(wú)線通信技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)和SMS技術(shù)，對(duì)閘門(mén)環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、處理、顯示和控制等操作，根據(jù)操作規(guī)程自動(dòng)控制閘門(mén)啟閉，險(xiǎn)情或必要時(shí)可以通過(guò)SMS及時(shí)發(fā)布預(yù)警短信。
所述傳感器組對(duì)水閘環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，傳感器組設(shè)置于參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)上，參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)通過(guò)路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通信，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸層和遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度中心通O所述所述的參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)是基于ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的，由集成了微處理器和無(wú)線收發(fā)器的CC2430模塊、電源模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、時(shí)鐘電路模塊、存儲(chǔ)電路模塊、驅(qū)動(dòng)控制輸出模塊、通訊接口電路模塊共同組成。所述的視頻節(jié)點(diǎn)主要由電源管理模塊、存儲(chǔ)模塊、FPGA模塊、視頻采集模塊、視頻編碼模塊、嵌入式外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊、以及通訊接口模塊組成，采集的視頻信息通過(guò)WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)程安全監(jiān)控調(diào)度中心實(shí)時(shí)顯示。所述的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)采用ZigBee方式與路由節(jié)點(diǎn)連接，接收所有參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)第三代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)WCDMA/3G傳到遠(yuǎn)程安全監(jiān)控調(diào)度中心，同時(shí)接受遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度中心發(fā)布的指令。 所述的遠(yuǎn)程安全監(jiān)控調(diào)度中心的主要任務(wù)是把底層發(fā)送過(guò)來(lái)的參數(shù)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)ID號(hào)等進(jìn)行存儲(chǔ)、挖掘分析和顯示，并對(duì)底層進(jìn)行指令發(fā)布，同時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備管理和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@示，出現(xiàn)險(xiǎn)情或必要時(shí)，能通過(guò)SMS及時(shí)進(jìn)行短信報(bào)警。所述采集信息主要包括水閘啟閉控制和環(huán)境信息采集，通過(guò)圖像視頻采集和傳感器參數(shù)采集，水閘啟閉控制包括水閘開(kāi)合度及工況、啟閉電機(jī)狀態(tài)，環(huán)境信息采集分一般性監(jiān)測(cè)和專(zhuān)門(mén)性監(jiān)測(cè)。所述一般性監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括閘上下游水位、河道流量、流速、雨量、水流形態(tài)、沖刷和淤積等；所述專(zhuān)門(mén)性監(jiān)測(cè)主要根據(jù)水閘工程的具體情況而定，根據(jù)個(gè)別工程需要，進(jìn)行水平位移、伸縮縫、裂縫、墻后土壓力、混凝土碳化、地基反力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)。本發(fā)明具有如下有益效果(I)融合傳感器技術(shù)、圖像采集和壓縮編碼技術(shù)、通信技術(shù)和嵌入式計(jì)算技術(shù)，結(jié)合ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和WCDMA/3G通信技術(shù)，組建具有無(wú)線數(shù)據(jù)采集、視頻信息采集、無(wú)線傳輸功能的水閘智能無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水閘環(huán)境參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)視頻的聯(lián)合監(jiān)控。(2)通過(guò)ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，采集節(jié)點(diǎn)與上層路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成基于IEEE 802. 15. 4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)水閘環(huán)境信息的采集和傳輸，網(wǎng)絡(luò)具有自組織特征，可完成網(wǎng)絡(luò)智能組網(wǎng)、路由以及數(shù)據(jù)傳輸，并根據(jù)不同需要采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，完成組網(wǎng)功能和響應(yīng)監(jiān)控調(diào)度中心發(fā)出的控制指令；(3)通過(guò)和WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)，視頻采集節(jié)點(diǎn)將采集的視頻信息高速傳輸給遠(yuǎn)程安全監(jiān)控調(diào)度中心，避免了視頻信息通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬不足的弊端，保證了視頻信息流傳輸?shù)臅惩ā?4)基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)將ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，采用先進(jìn)的拓?fù)淇刂?、?jié)點(diǎn)定位、時(shí)間同步、網(wǎng)絡(luò)安全和設(shè)備管理技術(shù)手段，利用廉價(jià)、可靠的移動(dòng)通信WCDMA/3G技術(shù)，發(fā)明了新型水閘無(wú)線安全監(jiān)控系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，適合水閘這種在野外惡劣環(huán)境下的監(jiān)測(cè)。(5)本發(fā)明構(gòu)建了水閘無(wú)線參數(shù)監(jiān)測(cè)-視頻數(shù)據(jù)采集-無(wú)線傳輸-實(shí)時(shí)監(jiān)控-圖像可視化體系，建立了基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，能兼顧常規(guī)監(jiān)測(cè)和視頻采集，克服了傳統(tǒng)有線監(jiān)控的諸多弊端，同時(shí)也增加了單純無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控功能。(6)發(fā)明的基 于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，組網(wǎng)方便快捷、工作功耗低、價(jià)格低廉、傳輸視頻清晰可靠、支援多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、具有低?fù)雜度、實(shí)時(shí)、可靠、安全的特點(diǎn)。


圖I、本發(fā)明基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)架圖；圖2、本發(fā)明中水閘參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖；圖3、本發(fā)明中視頻節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；圖4、本發(fā)明中水閘ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖5、本發(fā)明中視頻米集流程具體實(shí)施例方式圖I是本發(fā)明基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)架圖。該系統(tǒng)可以分為三部分，第一部分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如圖中11所示；第二部分為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，如圖中12所示；第三部分為水閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，如圖中13所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11由參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、視頻采集節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)組成，在基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)中，通過(guò)在參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)上布置不同的傳感器，如雨量傳感器、流量傳感器、水位傳感器、流速傳感器和閘位計(jì)等，來(lái)采集水閘結(jié)構(gòu)參數(shù)和環(huán)境參數(shù)，通過(guò)2. 4GHz的ISM頻段，與上層路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成基于IEEE 802. 15. 4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，路由節(jié)點(diǎn)通過(guò)連接鄰居節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，通過(guò)多跳路由輔助下層子節(jié)點(diǎn)完成通信，把數(shù)據(jù)傳給上層協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)啟動(dòng)或建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)器一方面利用ZigBee方式同路由節(jié)點(diǎn)連接，另一方面采用WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)與水閘遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)連接，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控；視頻節(jié)點(diǎn)采集圖像信號(hào)，將音視頻信號(hào)以及其他控制信號(hào)通過(guò)無(wú)線的方式傳輸給DVR，通過(guò)WCDMA與無(wú)線傳輸系統(tǒng)連接，傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)22由具有接入Internet網(wǎng)絡(luò)的WCDMA/3G數(shù)傳設(shè)備構(gòu)成。WCDMA/3G數(shù)傳設(shè)備承擔(dān)數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)中繼和Internet接入等功能，所有參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)和視頻采集節(jié)點(diǎn)的采集信息最終通過(guò)它傳輸?shù)剿l遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)33，把底層發(fā)送過(guò)來(lái)的參數(shù)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)分析和顯示、預(yù)警發(fā)布、設(shè)備遠(yuǎn)程管理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)顯示、用戶管理，并對(duì)底層進(jìn)行指令發(fā)布。監(jiān)控調(diào)度中心第一時(shí)間通過(guò)Internet、AP服務(wù)和GSM網(wǎng)絡(luò)將預(yù)警播報(bào)短信發(fā)送到相關(guān)負(fù)責(zé)人員手機(jī)，真正實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警發(fā)布。安全監(jiān)控調(diào)度中心通過(guò)WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通信，參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)基于IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，形成具有分布式處理的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。其中水閘參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)通過(guò)布置不同傳感器，將采集的水閘環(huán)境參數(shù)成功發(fā)送給上層路由節(jié)點(diǎn)后，為節(jié)省能量，采用自動(dòng)喚醒和事件喚醒機(jī)制，當(dāng)有接收到采集指令或參數(shù)超過(guò)閥值時(shí)，采集節(jié)點(diǎn)將被喚醒進(jìn)行參數(shù)采集，把采集的數(shù)據(jù)向上傳輸給路由節(jié)點(diǎn)；視頻節(jié)點(diǎn)主要由電源管理模塊、存儲(chǔ)模塊、FPGA模塊、視頻采集模塊、視頻編碼模塊、嵌入式外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊、以及通訊接口模塊組成，實(shí)現(xiàn)圖像的采集和處理，水閘采集現(xiàn)場(chǎng)整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有良好的網(wǎng)絡(luò)魯棒性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和監(jiān)控實(shí)時(shí)性，組網(wǎng)方便快捷、價(jià)格低廉、傳輸視頻清晰可靠。圖2是水閘參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖，環(huán)境參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)采集傳感器布置于ZigBee采集節(jié)點(diǎn)上，采集節(jié)點(diǎn)由CC2430模塊、電源模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、時(shí)鐘電路模塊、存儲(chǔ)電路模塊、驅(qū)動(dòng)控制輸出模塊、通訊接口電路模塊共同組成，CC2430模塊集成了微處理器和無(wú)線收發(fā)器。圖3是視頻編碼壓縮節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖，工作原理如下C⑶攝像頭采集的模擬信號(hào)，通過(guò)視頻解碼器轉(zhuǎn)換成BT. 656數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流，然后利用FPGA把接收到的視 頻數(shù)據(jù)由Dl格式縮小為CIF格式，并將多路CIF格式視頻數(shù)據(jù)拼接為Dl分辨率的YCbCr 4:2:2帶行、場(chǎng)同步的數(shù)字視頻流數(shù)據(jù)，輸入到DM6437的視頻前端VPFE。除了這些基本功能外，還利用FPGA實(shí)現(xiàn)如濾波、防眩光、目標(biāo)偵測(cè)、跟蹤等視頻處理功能。視頻處理前端VPFE中包括了Previewer、Resizer、H3A模塊,可實(shí)現(xiàn)圖像大小的縮放以及自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)曝光。同時(shí)，DM6437將視頻數(shù)據(jù)壓縮成H. 264編碼的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到硬盤(pán)等存儲(chǔ)設(shè)備。當(dāng)遠(yuǎn)程用戶需要預(yù)覽或者回放時(shí)，通過(guò)WCDMA無(wú)線數(shù)傳設(shè)備將視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控服務(wù)器，然后回傳到包含智能手機(jī)、PDA、PC機(jī)或者平板電腦等個(gè)人終端上，實(shí)現(xiàn)視頻圖像監(jiān)控和云臺(tái)控制。圖4為水閘ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)圖。是以射頻芯片CC2430為主器件的硬件模塊，CC2430器件模塊主要組成部分包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源轉(zhuǎn)換模塊、巴倫電路等，外接天線和電源模塊。CC2430射頻前端口的傳輸方式是差分形式，有兩個(gè)端口，而天線采用的是但端口，所以設(shè)置了巴倫電路，也就是天線阻抗電路，完成兩端口到單端口的轉(zhuǎn)換，巴倫電路主要由電容、電感和微帶線組成。圖5是視頻采集流程圖。(I)首先需要打開(kāi)視頻設(shè)備；(2)然后利用VIDI0CGCAP命令來(lái)獲取視頻設(shè)備名稱、信號(hào)源的信息、設(shè)備支持的最大最小分辨率等視頻設(shè)備文件的性能參數(shù)；(3)接著對(duì)圖像屬性參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，圖像參數(shù)設(shè)定主要是設(shè)定圖像的亮度、對(duì)比度等參數(shù)，并對(duì)采集窗口、顏色模式、幀狀態(tài)初始化；(4)完成前面的設(shè)定等初始化工作后，進(jìn)行視頻圖像采集，視頻圖像采集采用內(nèi)存映射方式，主要采用mmap方式對(duì)攝像頭進(jìn)行內(nèi)存映射，把攝像頭對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件映射到內(nèi)存區(qū)，這樣映射內(nèi)容區(qū)可進(jìn)行讀寫(xiě)，并且不同進(jìn)程間可以實(shí)現(xiàn)共享，進(jìn)程可以類(lèi)似像訪問(wèn)普通內(nèi)存一樣對(duì)文件進(jìn)行訪問(wèn)，繞過(guò)了內(nèi)核緩沖區(qū)，加速了 I/O訪問(wèn)，大大加速了攝像頭的采集效率；(5)對(duì)采集的圖像進(jìn)行壓縮等處理，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度中心，視頻信息數(shù)據(jù)量特別龐大，視頻壓縮處理節(jié)約存儲(chǔ)空間和帶寬，大大提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，本專(zhuān)利選用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4對(duì)采集的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼處理，保證基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)在有限的帶寬條件下，實(shí)時(shí)的傳輸更多的視頻信息；(6)如果需要進(jìn)一步采集圖像，繼續(xù)進(jìn)行圖像采集，否則關(guān)閉視頻設(shè)備，結(jié)束圖像采集。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是(I)構(gòu)建了水閘無(wú)線參數(shù)監(jiān)測(cè)-視頻數(shù)據(jù)采集-無(wú)線傳輸-實(shí)時(shí)監(jiān)控-圖像可視化體系，建立了基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，兼顧常規(guī)監(jiān)測(cè)和視頻采集，克服了傳統(tǒng)有線監(jiān)控的諸多弊端，同時(shí)也增加了單純無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控功能。(2)避免了現(xiàn)有水閘有線圖像監(jiān)控系統(tǒng)和有線參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)需要鋪設(shè)大量地上地下設(shè)備線路、成本高、施工周期長(zhǎng)等諸多問(wèn)題，具有更強(qiáng)的靈活性和方便性。(3)能自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)閘門(mén)開(kāi)合度及運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)無(wú)線監(jiān)測(cè)閘門(mén)環(huán)境參數(shù)，具有實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視操作過(guò)程的功能等，為水閘工程的健康診斷提供實(shí)時(shí)可靠的分析資料和圖像信息，為水閘安全運(yùn)行提供保障。
如上所述，對(duì)本水閘監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了比較詳細(xì)的闡述，但針對(duì)本發(fā)明所做的等效變形與修改，對(duì)水運(yùn)工程相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，這樣的修改例也包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)組成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、視頻采集節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)和監(jiān)控調(diào)度中心，參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)采集水閘環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)，視頻采集節(jié)點(diǎn)采集水閘圖像信息，參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)將水閘環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)依次通過(guò)路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)傳輸至數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，視頻采集節(jié)點(diǎn)將水閘圖像信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將閘門(mén)環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和圖像信息傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)，監(jiān)控調(diào)度中心根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)采集的信息自動(dòng)控制閘門(mén)啟閉，通過(guò)SMS及時(shí)發(fā)布預(yù)警短信。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)包括傳感器組。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)是基于ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的，由集成了微處理器和無(wú)線收發(fā)器的CC2430模塊、電源模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、時(shí)鐘電路模塊、存儲(chǔ)電路模塊、驅(qū)動(dòng)控制輸出模塊、通訊接ロ電路模塊共同組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的視頻采集節(jié)點(diǎn)主要由電源管理模塊、存儲(chǔ)模塊、FPGA模塊、視頻采集模塊、視頻編碼模塊、嵌入式外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊、以及通訊接ロ模塊組成，采集的視頻信息通過(guò)第三代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)WCDMA/3G傳送到遠(yuǎn)程安全監(jiān)控調(diào)度中心實(shí)時(shí)顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)采用ZigBee方式與路由節(jié)點(diǎn)連接，接收所有參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)第三代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)WCDMA/3G傳到遠(yuǎn)程安全監(jiān)控調(diào)度中心，同時(shí)接受遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度中心發(fā)布的指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的采集信息主要包括水閘啟閉控制和環(huán)境信息采集，通過(guò)圖像視頻采集和傳感器參數(shù)采集，水閘啟閉控制包括水閘開(kāi)合度及エ況、啟閉電機(jī)狀態(tài)，環(huán)境信息采集分一般性監(jiān)測(cè)和專(zhuān)門(mén)性監(jiān)測(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述一般性監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括閘門(mén)上下游水位、河道流量、流速、雨量、水流形態(tài)、沖刷和淤積等；所述專(zhuān)門(mén)性監(jiān)測(cè)主要根據(jù)水閘工程的具體情況而定，根據(jù)個(gè)別工程需要，進(jìn)行水平位移、伸縮縫、裂縫、墻后土壓力、混凝土碳化、地基反力和結(jié)構(gòu)應(yīng)カ等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，屬于水運(yùn)工程安全監(jiān)控領(lǐng)域。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)組成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、視頻采集節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)和監(jiān)控調(diào)度中心。本發(fā)明采用無(wú)線采集與無(wú)線傳輸技術(shù)，對(duì)水閘的環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、處理、顯示和控制等操作，并根據(jù)操作規(guī)程對(duì)閘門(mén)進(jìn)行啟閉操作。本發(fā)明將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、第三代無(wú)線通信技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用到水閘管理中，從信息采集、傳遞、存儲(chǔ)到處理，一切以數(shù)字信息和圖像形式運(yùn)轉(zhuǎn)，大大提高了水閘管理的效率、安全性。
文檔編號(hào)H04N7/18GK102917202SQ20111022171
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者施金偉 申請(qǐng)人:蘇州微體電子科技有限公司