專(zhuān)利名稱(chēng)：：管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，更具體地，涉及管理下述地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)所述地下設(shè)施能夠在惡劣的地下環(huán)境下為無(wú)線(xiàn)通信提供其經(jīng)過(guò)精確測(cè)量的狀態(tài)信息。
背景技術(shù)：
：磁場(chǎng)通信是利用區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，該區(qū)域由距天線(xiàn)的距離λ/2π限定，在該距離處，電磁場(chǎng)與天線(xiàn)分離，并以電磁波的形式傳播到自由空間中。磁場(chǎng)通信在包含金屬、水、土壤或倒塌的建筑物殘骸的惡劣環(huán)境下可靠地工作。圖1是示出了用于磁場(chǎng)通信的磁場(chǎng)區(qū)域的產(chǎn)生的示意圖。當(dāng)在偶極子天線(xiàn)的饋電點(diǎn)之間施加AC電壓時(shí)，產(chǎn)生的電場(chǎng)導(dǎo)致在天線(xiàn)中形成AC電流，并由此產(chǎn)生了磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)在距離d處與天線(xiàn)分離并發(fā)射到自由空間中，其中d等于λ/2π。此時(shí)，發(fā)送單元通過(guò)利用諸如ASK或BPSK之類(lèi)的方法調(diào)制的磁場(chǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，接收單元接收來(lái)自發(fā)送單元通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)，并且利用ASK或BPSK方法解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)以獲得原始數(shù)據(jù)。磁場(chǎng)通信在靠近水、土壤或金屬的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了可靠的無(wú)線(xiàn)通信；磁場(chǎng)通信被廣泛地認(rèn)為是一種重要的突破RFID/USN技術(shù)的限制的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。由于在靠近水、土壤或金屬的惡劣環(huán)境中的強(qiáng)烈干擾，傳統(tǒng)RFID/USN技術(shù)遇到了通信困難。表1示出了磁場(chǎng)通信和其他短距離通信的對(duì)比。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>諸如供水線(xiàn)路、地下水道系統(tǒng)、輸電線(xiàn)、輸氣管道、通信線(xiàn)路、油管、熱管的生命線(xiàn)是主要的地下設(shè)施，出于保護(hù)和美觀的目的，這些設(shè)施通常被埋設(shè)在地下。但是由于其建設(shè)在地下，很難準(zhǔn)確地確定這些地下設(shè)施的狀態(tài)。經(jīng)常地檢查這些設(shè)施的狀況是十分重要的，這是因?yàn)橐坏┥鲜錾€(xiàn)之一發(fā)生故障，影響將是巨大的。出于這個(gè)原因，人們正在研究使用多個(gè)傳感器在地面上采集地下設(shè)施的狀態(tài)信息的方法，其中，這些傳感器是附屬于地下設(shè)施上的能夠感知其狀況的傳感器。然而，由傳感器探測(cè)到的感知信號(hào)不能夠使用利用RFID/USN技術(shù)的傳統(tǒng)通信方法發(fā)送到地面。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明被提出以解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，該地下設(shè)施能夠在惡劣環(huán)境下通過(guò)附屬于埋在地下的設(shè)施的傳感器節(jié)點(diǎn)和位于地面上的信息采集設(shè)備之間的磁場(chǎng)通信來(lái)采集地下設(shè)施的狀態(tài)信息。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠半永久性地運(yùn)行而不需要替換電池，因?yàn)榭梢岳脧男畔⒉杉O(shè)備發(fā)送的磁場(chǎng)通信信號(hào)為傳感器節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)電源充電。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用信息采集設(shè)備和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離信息和信息采集設(shè)備的GPS位置信息實(shí)現(xiàn)對(duì)地下設(shè)施的基于位置的監(jiān)測(cè)。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施方式的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)包括多個(gè)附屬于地下設(shè)施的傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)在根據(jù)包括喚醒信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)探測(cè)地下設(shè)施的狀態(tài)信息后，通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送感知信號(hào)；以及信息采集設(shè)備，所述信息采集設(shè)備將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)，采集從傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的感知信號(hào)，并將采集到的信息通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的具體特征的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào)和充電信號(hào)組成，并且每個(gè)信號(hào)具有預(yù)定的期間。當(dāng)接收到喚醒信號(hào)時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)退出空閑模式并探測(cè)地下設(shè)施的狀況，還將狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給信息采集設(shè)備。在狀態(tài)數(shù)據(jù)的發(fā)送完成之后，傳感器節(jié)點(diǎn)很快再次進(jìn)入空閑模式以降低能耗。在空閑模式期間，充電單元利用在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的充電信號(hào)期間接收到的充電信號(hào)為傳感器節(jié)點(diǎn)中的電池充電，該電池被作為驅(qū)動(dòng)電源。傳感器節(jié)點(diǎn)由下述設(shè)備組成輸出通過(guò)探測(cè)地下設(shè)施狀況而得到的感知信號(hào)的傳感器，所述探測(cè)響應(yīng)于包括在驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的喚醒信號(hào)；通信單元，該通信單元通過(guò)磁場(chǎng)通信與信息采集設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；充電單元，用于在充電信號(hào)期間為電池充電，所述充電信號(hào)期間包括在從信息采集設(shè)備發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中；以及控制單元，用于將由傳感器在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的喚醒信號(hào)期間探測(cè)到的感知信號(hào)發(fā)送到信息采集設(shè)備，并在充電信號(hào)期間發(fā)送控制信號(hào)以通過(guò)充電單元為電池充電。信息采集設(shè)備由下述設(shè)備組成磁場(chǎng)通信單元，用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)，并接收從傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的感知信號(hào)；短距離通信單元，用于通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；存儲(chǔ)器，用于為每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)由信息采集設(shè)備采集到的感知信號(hào)；以及控制器單元，用于通過(guò)磁場(chǎng)通信單元將攜帶有喚醒信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)按照傳感器的感知程序發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)，并將采集到的感知信號(hào)通過(guò)短距離通信單元發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中感知信號(hào)是從磁場(chǎng)通信單元接收的。根據(jù)本發(fā)明的附加特征的信息采集設(shè)備可以通過(guò)分析每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的感知信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)計(jì)算信息采集設(shè)備和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離，并將該距離信息與感知信號(hào)一起發(fā)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的附加特征的信息采集設(shè)備還可包括GPS接收機(jī)單元，用于通過(guò)接收從GPS衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號(hào)計(jì)算并輸出相應(yīng)的信息采集設(shè)備的位置；通過(guò)將GPS接收機(jī)單元計(jì)算的當(dāng)前位置信息與感知信號(hào)一起發(fā)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地下設(shè)施的基于位置的管理。本發(fā)明的有益效果由于磁場(chǎng)通信使用低頻率，與高頻RF或UHFRFID相比，磁場(chǎng)通信具有十分敏感的場(chǎng)衰減特點(diǎn)，并且對(duì)于附近障礙的敏感性低得多，障礙例如土壤和水。因此，通過(guò)利用磁場(chǎng)通信可以實(shí)現(xiàn)高精度的距離測(cè)量。本發(fā)明的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)通過(guò)利用附屬于地下設(shè)施的傳感器節(jié)點(diǎn)和位于地面的信息采集設(shè)備之間的磁場(chǎng)通信，能夠在惡劣環(huán)境下方便地采集和監(jiān)測(cè)地下設(shè)施的狀態(tài)信息。本發(fā)明的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)可以通過(guò)下述方法半永久性地運(yùn)行而不需要替換電池將傳感器節(jié)點(diǎn)中的電池作為驅(qū)動(dòng)電源，并利用從信息采集設(shè)備發(fā)送的磁場(chǎng)通信信號(hào)為電池充電。本發(fā)明的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)可通過(guò)下述方法提供對(duì)地下設(shè)施的基于位置的監(jiān)測(cè)通過(guò)分析磁場(chǎng)通信的強(qiáng)度計(jì)算信息采集設(shè)備和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)精確的距離，并利用GPS位置信息。圖1是示出了用于磁場(chǎng)通信的磁場(chǎng)區(qū)域的產(chǎn)生的示意圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選示例性實(shí)施方式的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選示例性實(shí)施方式的傳感器節(jié)點(diǎn)的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選示例性實(shí)施方式的信息采集設(shè)備的框圖。具體實(shí)施例方式根據(jù)參考附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的上述特征和附加特征將變得更加清晰。為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加全面的了解和再現(xiàn)本發(fā)明，下文將詳細(xì)描述優(yōu)選實(shí)施方式。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選示例性實(shí)施方式的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施方式的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)包括附屬于地下設(shè)施的多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100，其在根據(jù)包括喚醒信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)探測(cè)到地下設(shè)施的狀態(tài)信息的之后通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送感知信號(hào)；信息采集設(shè)備300，其將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給傳感器結(jié)點(diǎn)100，采集從傳感器節(jié)點(diǎn)100發(fā)送的感知信號(hào)，并將采集的信息通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信發(fā)送；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500，用于接收并分析從信息采集設(shè)備300發(fā)送的感知信號(hào)并存儲(chǔ)、管理和提供分析的結(jié)果；以及由現(xiàn)場(chǎng)管理人員攜帶的移動(dòng)終端700，用于接收從信息采集設(shè)備300發(fā)送的感知信號(hào)并提供地下設(shè)施的狀態(tài)信息。用于管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)還可以包括無(wú)線(xiàn)中繼器以將從信息采集設(shè)備300發(fā)送的采集到的感知信號(hào)通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信發(fā)送到位于遠(yuǎn)程位置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500.能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500連接到上述無(wú)線(xiàn)中繼器，并且監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500由下述設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)服務(wù)器，其利用通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接的計(jì)算機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，其存儲(chǔ)探測(cè)到的每個(gè)地下設(shè)施的狀態(tài)信息和分析的結(jié)果；以及分析服務(wù)器，用于為每個(gè)地下設(shè)施分析感知信號(hào)并將分析結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，或者利用顯示設(shè)備提供分析結(jié)果。移動(dòng)終端700可以由PDA或類(lèi)似于移動(dòng)通信終端的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，移動(dòng)終端700接收和分析從信息采集設(shè)備300發(fā)送的感知信號(hào)，并根據(jù)分析結(jié)果提供每個(gè)地下設(shè)施的當(dāng)前狀態(tài)信息。這種移動(dòng)終端700由現(xiàn)場(chǎng)管理人員攜帶，當(dāng)移動(dòng)終端700進(jìn)入信息采集設(shè)備300的感知信號(hào)的服務(wù)范圍內(nèi)時(shí)，從信息采集設(shè)備300發(fā)送的感知信號(hào)被接收和分析以利用顯示設(shè)備提供結(jié)果，由此現(xiàn)場(chǎng)管理人員能夠方便地監(jiān)測(cè)地下設(shè)施的狀況。傳感器節(jié)點(diǎn)100與諸如水管、下水道、輸電線(xiàn)、輸氣管、通信線(xiàn)路、油管和熱管之類(lèi)的設(shè)施一起埋在地下并附著在一起；傳感器節(jié)點(diǎn)100探測(cè)相應(yīng)的地下設(shè)施的諸如溫度、溫度、壓力和裂縫之類(lèi)的狀況并將狀態(tài)信息通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送到信息采集設(shè)備300。此時(shí)，感知信號(hào)與識(shí)別信息一起被發(fā)送，識(shí)別信息用于確定相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)100。將結(jié)合圖3更詳細(xì)地描述這種傳感器節(jié)點(diǎn)100。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選示例性實(shí)施方式的傳感器節(jié)點(diǎn)的框圖。如圖3所示，本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)100由下述設(shè)備組成傳感器101，用于通過(guò)探測(cè)地下設(shè)施的狀況生成感知信號(hào)，所述探測(cè)地下設(shè)施響應(yīng)于包括在驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的喚醒信號(hào)；通信單元103，用于通過(guò)磁場(chǎng)通信與信息采集設(shè)備300進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；充電單元107，用于在充電信號(hào)期間為電池105充電，所述充電信號(hào)包括在從信息采集設(shè)備300發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中；以及控制單元109，用于將感知信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送到信息采集設(shè)備300并生成控制信號(hào)以通過(guò)充電單元107按照充電期間為電池105充電，其中，感知信號(hào)是由傳感器101響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的喚醒信號(hào)按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的喚醒期間探測(cè)得到的，驅(qū)動(dòng)信號(hào)是從信息采集設(shè)備300發(fā)送的。根據(jù)本發(fā)明的具體特征，通過(guò)信息采集設(shè)備300發(fā)送給每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括喚醒信號(hào)和充電信號(hào)，每個(gè)喚醒信號(hào)和充電信號(hào)可具有預(yù)定期間；其中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的充電期間由驅(qū)動(dòng)信號(hào)除喚醒期間外的期間組成。例如，信息采集設(shè)備300連續(xù)地將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到傳感器節(jié)點(diǎn)100，但當(dāng)?shù)搅藱z查地下設(shè)施的狀況的時(shí)間時(shí)，攜帶喚醒信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)才被發(fā)送。在不需要檢查地下設(shè)施的狀況的期間內(nèi)，傳感器節(jié)點(diǎn)100工作在執(zhí)行最少功能的待機(jī)模式下直到其接收到喚醒信號(hào)以降低能量消耗。盡管能夠測(cè)量地下設(shè)施的溫度、濕度、壓力、裂縫的傳感器101足以應(yīng)付大多數(shù)情況，但也可以使用能夠測(cè)量地下設(shè)施除上述參數(shù)之外的各種狀況的更復(fù)雜的傳感器101。傳感器節(jié)點(diǎn)100可由多個(gè)傳感器而不是一個(gè)傳感器101組成。可利用通過(guò)磁場(chǎng)通信與信息采集設(shè)備300進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的磁場(chǎng)通信調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)通信單元103，通信單元103接收并生成從信息采集設(shè)備300發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將傳感器101探測(cè)的感知信號(hào)發(fā)送給信息設(shè)備300?？捎尚⌒碗姵爻潆娖鲗?shí)現(xiàn)充電單元107，從而利用在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的充電期間驅(qū)動(dòng)信號(hào)的靜電感應(yīng)生成的電力為電池105充電，驅(qū)動(dòng)信號(hào)是從通信單元103接收的。驅(qū)動(dòng)信號(hào)是自信息采集設(shè)備300發(fā)送的電磁波，因此當(dāng)通信單元的天線(xiàn)接收到該電磁波時(shí)，由于靜電感應(yīng)，電流開(kāi)始流過(guò)天線(xiàn)，充電單元107整流該電流并為電池105充電。由充電單元107充電的電池105的電力被傳感器101用于響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的喚醒信號(hào)而檢查地下設(shè)施的狀況，還用于將反映探測(cè)到的狀況的感知信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送給信息采集設(shè)備300。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)利用用于算術(shù)運(yùn)算的微處理器和外圍電路單片集成到一個(gè)芯片上的微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制單元109，控制單元109控制傳感器101的每個(gè)元件的運(yùn)行以響應(yīng)從信息采集設(shè)備300發(fā)送的喚醒信號(hào)。當(dāng)接收到攜帶喚醒信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，控制單元109將控制信號(hào)發(fā)送到傳感器節(jié)點(diǎn)100中工作在空閑模式下的每個(gè)部分以促使其驅(qū)動(dòng)。當(dāng)反映溫度、濕度、壓力和感知信號(hào)和裂縫等級(jí)的感知信號(hào)從傳感器101發(fā)出時(shí)，控制單元109將相應(yīng)的感知信號(hào)發(fā)送給通信單元103，感知信號(hào)攜帶其唯一的識(shí)別信息，然后通信單元103將相應(yīng)的感知信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送給信息采集設(shè)備300。一旦感知信號(hào)的發(fā)送完成，控制單元就將控制信號(hào)發(fā)送給傳感器100的每個(gè)部分以停止其運(yùn)行并將其再次切換到空閑模式。此時(shí)，充電單元107按照包括充電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)利用由接收到的充電信號(hào)的靜電感應(yīng)生成的電力為電池105充電，由控制單元109的控制信號(hào)控制所述充電信號(hào)。安裝在地面上的信息采集設(shè)備300連續(xù)地將喚醒信號(hào)和攜帶有充電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100，并通過(guò)磁場(chǎng)通信采集從單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100發(fā)送的感知信號(hào)，并且將采集到的感知信號(hào)通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信發(fā)送。這樣的信息采集設(shè)備300可以表現(xiàn)為小型收發(fā)器類(lèi)型，更優(yōu)選地，表現(xiàn)為一種半埋式結(jié)構(gòu)。將在下文中結(jié)合圖4更詳細(xì)地描述這種信息采集設(shè)備300。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選示例性實(shí)施方式的信息采集設(shè)備的框圖。如圖4所示，本發(fā)明的信息采集設(shè)備300由下述設(shè)備組成磁場(chǎng)通信單元301，其將驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)100，并接收從傳感器節(jié)點(diǎn)100發(fā)送的感知信號(hào)；短距離通信單元303，其通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；存儲(chǔ)器305，其存儲(chǔ)信息采集設(shè)備300采集的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100的感知信號(hào)；以及控制器單元307，用于根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)100的感知程序?qū)拘研盘?hào)并入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將該驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)通信單元301發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)100，采集從磁場(chǎng)通信單元301接收的感知信號(hào)，并將該感知信號(hào)通過(guò)短距離通信單元303發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500。磁場(chǎng)通信單元301通過(guò)磁場(chǎng)通信與傳感器節(jié)點(diǎn)100進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到埋在地下的傳感器節(jié)點(diǎn)100，并發(fā)送從多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100接收到的感知信號(hào)，其中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)按照控制單元307的控制信號(hào)包括喚醒信號(hào)和充電信號(hào)。短距離通信單元303利用諸如藍(lán)牙和Zigbee的短距離無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500或移動(dòng)終端700進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并將由磁場(chǎng)通信單元301采集的單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100的感知信號(hào)發(fā)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500或移動(dòng)終端700。短距離通信單元303接收從監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500或移動(dòng)終端700發(fā)送的控制信號(hào)并將該控制信號(hào)發(fā)送給控制器單元307。舉例來(lái)說(shuō)，可以由諸如EEPROM或閃存的可讀且可寫(xiě)的存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器305，存儲(chǔ)器305存儲(chǔ)從磁場(chǎng)通信單元301接收的單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100的感知信號(hào)?？刂破鲉卧?07控制存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器305中的單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100的這些感知信號(hào)的存取。與傳感器節(jié)點(diǎn)100的控制單元109類(lèi)似，可通過(guò)利用用于算術(shù)運(yùn)算的微處理器和外圍電路單片集成到一個(gè)芯片上的微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制器單元307，控制器單元307生成并發(fā)送按照地下設(shè)施的感知程序攜帶喚醒信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)?？刂破鲉卧?07接收從磁場(chǎng)通信單元301發(fā)送的感知信號(hào)，將對(duì)應(yīng)于每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100的感知信號(hào)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器305中，并將對(duì)應(yīng)于每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100的所述感知信號(hào)通過(guò)短距離通信單元303發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500或移動(dòng)終端700。此時(shí)，如果信息采集設(shè)備300和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500之間的距離太遠(yuǎn)而不能夠進(jìn)行短距離無(wú)線(xiàn)通信，還可以安裝連接到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500上的無(wú)線(xiàn)中繼器。根據(jù)本發(fā)明的附加特征，本發(fā)明的信息采集設(shè)備300通過(guò)探測(cè)從傳感器節(jié)點(diǎn)100發(fā)送的感知信號(hào)(即磁場(chǎng)強(qiáng)度)計(jì)算信息采集設(shè)備300和傳感器節(jié)點(diǎn)100之間的距離，并將計(jì)算得到的該距離信息和采集到的感知信號(hào)一起發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500或移動(dòng)終端700?？刂破鲉卧?07通過(guò)測(cè)量從磁場(chǎng)通信單元301發(fā)送的相應(yīng)于每個(gè)感知節(jié)點(diǎn)100的感知信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)計(jì)算信息采集設(shè)備300和傳感器節(jié)點(diǎn)100之間的距離，并將該距離信息和感知信號(hào)一起發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500。如上所述，與其他類(lèi)型的短距離無(wú)線(xiàn)通信相比，磁場(chǎng)通信的強(qiáng)度相對(duì)于距離的變化要大得，這個(gè)事實(shí)意味著由于在磁場(chǎng)通信系統(tǒng)中，相對(duì)于距離的強(qiáng)度變化大，在磁場(chǎng)通信系統(tǒng)中能夠更準(zhǔn)確地確定發(fā)送單元和接收單元之間的距離。相對(duì)于磁場(chǎng)通信的地下信號(hào)強(qiáng)度的預(yù)先測(cè)定的距離數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在信息采集設(shè)備300的存儲(chǔ)器305中，然后，控制器單元307能夠通過(guò)下述方法計(jì)算信息采集設(shè)備300和傳感器節(jié)點(diǎn)100之間的距離測(cè)量通過(guò)磁場(chǎng)通信單元301接收的感知信號(hào)的強(qiáng)度(即磁場(chǎng)強(qiáng)度)，并且將該距離與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器305中的距離數(shù)據(jù)相比較。這樣計(jì)算出的距離信息包括在感知信號(hào)中并被發(fā)送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500或移動(dòng)終端700。根據(jù)本發(fā)明的附加特征，本發(fā)明的信息采集設(shè)備300包括GPS接收機(jī)單元309，用于通過(guò)接收從GPS衛(wèi)星發(fā)出的GPS信號(hào)計(jì)算并輸出相應(yīng)的信息采集設(shè)備300的位置，并且控制器單元307將GPS接收機(jī)單元309計(jì)算的當(dāng)前位置信息與感知信號(hào)一起發(fā)送。GPS接收機(jī)單元309通過(guò)接收從GPS發(fā)出的GPS信號(hào)計(jì)算信息采集設(shè)備300的位置信息，并將該計(jì)算出的位置信息發(fā)送給控制器單元307。由于現(xiàn)在利用GPS信號(hào)的位置計(jì)算方法已廣泛可知，因此略去了對(duì)該方法的詳細(xì)描述?？刂破鲉卧?07將信息采集設(shè)備300的位置信息并入相應(yīng)于每個(gè)單獨(dú)傳感器節(jié)點(diǎn)100的感知信號(hào)，并將該感知信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送，其中，GPS接收機(jī)單元309計(jì)算信息采集設(shè)備300的位置信息。通過(guò)接收通過(guò)信息采集設(shè)備300發(fā)送的信息采集設(shè)備300的位置信息、信息采集設(shè)備300和傳感器節(jié)點(diǎn)100之間的距離信息和地下設(shè)施的狀態(tài)信息，并利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500或移動(dòng)終端700，可以有效地管理相應(yīng)的地下設(shè)施的狀況，同時(shí)也可能實(shí)現(xiàn)對(duì)地下設(shè)施的基于位置的管理。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于每條水管來(lái)說(shuō)，可以利用信息采集設(shè)備300的位置信息以及信息采集設(shè)備300和傳感器節(jié)點(diǎn)100的距離信息計(jì)算各種參數(shù)，所述各種參數(shù)例如水管的彎曲程度和傾斜，并且當(dāng)這些參數(shù)被轉(zhuǎn)化為圖像時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)500的管理人員能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地下設(shè)施的可視化檢查。權(quán)利要求一種管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)附屬于地下設(shè)施的傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)在根據(jù)包括喚醒信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)探測(cè)地下設(shè)施的狀態(tài)信息后，通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送感知信號(hào)；以及信息采集設(shè)備，所述信息采集設(shè)備將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)，采集從傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的感知信號(hào)，并將采集到的信息通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2.如權(quán)利要求1所述的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括用于傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào)期間和充電信號(hào)。3.如權(quán)利要求2所述的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中傳感器節(jié)點(diǎn)還包括輸出通過(guò)探測(cè)地下設(shè)施狀況而得到的感知信號(hào)的傳感器，所述探測(cè)響應(yīng)于包括在驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的喚醒信號(hào)；通信單元，該通信單元通過(guò)磁場(chǎng)通信與信息采集設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；充電單元，用于在充電信號(hào)期間為電池充電，所述充電信號(hào)期間包括在從信息采集設(shè)備發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中；以及控制單元，用于將由傳感器在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的喚醒信號(hào)期間探測(cè)到的感知信號(hào)發(fā)送到信息采集設(shè)備，并在充電信號(hào)期間發(fā)送控制信號(hào)以通過(guò)充電單元為電池充電。4.如權(quán)利要求3所述的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中信息采集設(shè)備包括磁場(chǎng)通信單元，用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)，并接收從傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的感知信號(hào)；短距離通信單元，用于通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；存儲(chǔ)器，用于為每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)由信息采集設(shè)備采集到的感知信號(hào)；以及控制器單元，用于通過(guò)磁場(chǎng)通信單元將攜帶有喚醒信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)按照傳感器的感知程序發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)，并將采集到的感知信號(hào)通過(guò)短距離通信單元發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中感知信號(hào)是從磁場(chǎng)通信單元接收的。5.如權(quán)利要求4所述的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中控制器單元通過(guò)分析從磁場(chǎng)通信單元發(fā)送的相應(yīng)于每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的感知信號(hào)來(lái)計(jì)算信息采集設(shè)備和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離，并將該距離信息與感知信號(hào)一起發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。6.如權(quán)利要求5所述的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中控制器單元利用從傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送的信號(hào)計(jì)算傳感器節(jié)點(diǎn)和信息采集設(shè)備之間的距離。7.如權(quán)利要求5所述的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中信息采集設(shè)備還包括GPS接收機(jī)單元，該GPS接收機(jī)單元通過(guò)接收從GPS衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號(hào)計(jì)算并輸出相應(yīng)的信息采集設(shè)備的位置。8.如權(quán)利要求5所述的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，其中控制器單元將GPS接收機(jī)單元計(jì)算的當(dāng)前位置信息與感知信號(hào)一起發(fā)送。9.如權(quán)利要求8所述的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，還包括移動(dòng)終端，該移動(dòng)終端接收從信息采集設(shè)備通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信發(fā)送的感知信號(hào)，并將感知結(jié)果在其上顯示。10.一種附屬于地下設(shè)施的傳感器節(jié)點(diǎn)，該傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送感知信號(hào)，通過(guò)根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)探測(cè)地下設(shè)施的狀態(tài)信息而得到該感知信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)攜帶有喚醒信號(hào)和充電信號(hào)，該傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感器，該傳感器發(fā)送根據(jù)喚醒信號(hào)探測(cè)地下設(shè)施的狀態(tài)信息而得到的感知信號(hào)；通信單元,該通信單元通過(guò)磁場(chǎng)通信進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；充電單元，該充電單元通過(guò)接收充電信號(hào)為電池充電，該充電信號(hào)并入到從信息采集設(shè)備發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中；以及控制單元，該控制單元將感知信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送給信息采集設(shè)備，并按照充電期間發(fā)送用于通過(guò)充電單元為電池充電的控制信號(hào)，其中，該感知信號(hào)是由傳感器根據(jù)從信息采集設(shè)備按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的喚醒期間發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的喚醒信號(hào)探測(cè)得到的。11.一種將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給至少一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的信息采集設(shè)備，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括喚醒信號(hào)和充電信號(hào)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)附屬于地下設(shè)施并通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送通過(guò)探測(cè)地下設(shè)施的狀況得到的感知信號(hào)，該信息采集設(shè)備采集從傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的感知信號(hào)，并通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信發(fā)送采集到的感知信號(hào)，該信息采集設(shè)備包括磁場(chǎng)通信單元，該磁場(chǎng)通信單元通過(guò)磁場(chǎng)通信將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)，并接收從傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的感知信號(hào)；短距離通信單元，該短距離通信單元通過(guò)短距離通信與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器存儲(chǔ)信息采集設(shè)備采集的相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)的感知信號(hào)；以及控制器單元，該控制器單元根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)的感知程序生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)從磁場(chǎng)通信單元發(fā)送到傳感器節(jié)點(diǎn)，采集從磁場(chǎng)通信單元接收的感知信號(hào)，并通過(guò)短距離通信單元將采集到的感知信號(hào)發(fā)送給控制器單元。12.如權(quán)利要求11所述的信息采集設(shè)備，其中控制器通過(guò)分析從磁場(chǎng)通信單元發(fā)送的與每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的感知信號(hào)計(jì)算傳感器節(jié)點(diǎn)和信息采集設(shè)備之間的距離，并將該距離信息與感知信號(hào)一起發(fā)送。13.如權(quán)利要求12所述的信息采集設(shè)備，其中控制器單元利用從傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送的信號(hào)計(jì)算傳感器節(jié)點(diǎn)和信息采集設(shè)備之間的距離。14.如權(quán)利要求12所述的信息采集設(shè)備，其中信息采集設(shè)備還包括GPS接收機(jī)單元，該GPS接收機(jī)單元通過(guò)接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號(hào)計(jì)算信息采集設(shè)備自身的位置。15.如權(quán)利要求14所述的信息采集設(shè)備，其中控制器單元將GPS接收機(jī)單元計(jì)算的當(dāng)前位置信息與感知信號(hào)一起發(fā)送。全文摘要本發(fā)明涉及管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，更具體地，涉及管理下述地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)所述地下設(shè)施能夠在惡劣的地下環(huán)境下為無(wú)線(xiàn)通信提供其經(jīng)過(guò)精確測(cè)量的狀態(tài)信息。本發(fā)明的管理地下設(shè)施的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)包括多個(gè)附屬于地下設(shè)施的傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)在根據(jù)包括喚醒信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)探測(cè)地下設(shè)施的狀態(tài)信息后，通過(guò)磁場(chǎng)通信發(fā)送感知信號(hào)；以及信息采集設(shè)備，所述信息采集設(shè)備將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)，采集從傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的感知信號(hào)，并將采集到的信息通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信發(fā)送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。文檔編號(hào)G01S5/02GK101827461SQ20101012812公開(kāi)日2010年9月8日申請(qǐng)日期2010年3月8日優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日發(fā)明者元允載,林承玉,趙鎮(zhèn)雄,金善熙申請(qǐng)人:電子部品研究院