專利名稱：基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能交通系統(tǒng)，更具體地說(shuō)涉及一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)是智能道路管理的重要組成部分，是智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)。道路的環(huán)境狀況信息包括有道路上路基、橋梁、隧道狀況，道路積水狀況，道路中涵洞或兩側(cè)的山體可能出現(xiàn)的塌方或滑坡?tīng)顩r，雨、雪、霧等天氣對(duì)道路的影響以及交通情況等。將這些道路環(huán)境狀況信息的實(shí)時(shí)采集到監(jiān)控中心，成為交通管理的依據(jù)，這對(duì)于道路的暢通及其上行駛車輛的安全有著重大現(xiàn)實(shí)意義。但面對(duì)日益廣泛密集的公路網(wǎng)，如采用傳統(tǒng)的有線傳輸信息采集系統(tǒng)，則由于其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高、維護(hù)困難、靈活性低，很難大范圍實(shí)施和推廣。
近年，有人提出利用移動(dòng)電話的蜂窩網(wǎng)來(lái)建立道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)必須要租用運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，使運(yùn)行成本非常高，實(shí)際使用價(jià)值不大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種具有安裝維護(hù)方便靈活，運(yùn)行成本低，可大范圍實(shí)施推廣的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)是采用近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)新技術(shù)，利用大量廉價(jià)的具有通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)密集布設(shè)在無(wú)人值守的監(jiān)控區(qū)域而構(gòu)成的智能自治測(cè)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其具體實(shí)施技術(shù)方案如下包括監(jiān)控中心、匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、傳感器節(jié)點(diǎn)和純路由節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)采用有線通信連接，網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控中心通過(guò)Internet網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)進(jìn)行有線通信連接，傳感器節(jié)點(diǎn)、純路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線多跳組網(wǎng)方式進(jìn)行無(wú)線通信連接，構(gòu)成一個(gè)自組織的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
所述匯聚節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)安裝在具有交流供電、能有線接入Internet網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)的場(chǎng)所。
所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括路基監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、橋梁狀況監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、積水監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、塌方監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)及車流量、車速監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)，它們分別安置在所述道路的對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)上。
所述傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器、射頻模塊、微控制器、電源組成，傳感器、射頻模塊和電源分別與微控制器的對(duì)應(yīng)端口連接。
所述純路由節(jié)點(diǎn)由射頻模塊、微控制器、電源組成，射頻模塊和電源分別與微控制器的對(duì)應(yīng)端口連接。
本發(fā)明的有益效果是1)采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的無(wú)線多跳通信方式，能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化，具有自組織、自治、自適應(yīng)等智能系統(tǒng)的特點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)既具有傳感器功能，又具有路由功能；2)節(jié)點(diǎn)的冗余布設(shè)使系統(tǒng)具有高可靠性；3)系統(tǒng)建設(shè)成本較低，安裝和維護(hù)方便，可以大范圍的實(shí)施推廣，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；4)能適應(yīng)野外無(wú)人值守、無(wú)通信線路、無(wú)市電供電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需要。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1是監(jiān)控中心，2是匯聚節(jié)點(diǎn)，3是網(wǎng)關(guān)，4是傳感器節(jié)點(diǎn)，5是純路由節(jié)點(diǎn)，6是光纖或電纜，7是無(wú)線通信信道，8是收費(fèi)站，9是加油站，10是休息區(qū)等其他場(chǎng)所。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)施例是設(shè)置在某段高速公路上的道路狀況信息采集系統(tǒng)。
請(qǐng)對(duì)照?qǐng)D1，本系統(tǒng)由監(jiān)控中心1，3個(gè)設(shè)置于收費(fèi)站的匯聚節(jié)點(diǎn)2，3個(gè)網(wǎng)關(guān)3，50個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)4和200個(gè)純路由節(jié)點(diǎn)5組成。匯聚節(jié)點(diǎn)2與網(wǎng)關(guān)3之間采用RS-232通信協(xié)議的短距離有線通信連接，網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控中心通過(guò)Internet網(wǎng)或高速公路收費(fèi)系統(tǒng)專用網(wǎng)的光纖6或電纜6進(jìn)行有線通信連接，傳感器節(jié)點(diǎn)、純路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線多跳組網(wǎng)方式通信連接，構(gòu)成一個(gè)自組織的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
匯聚節(jié)點(diǎn)2和網(wǎng)關(guān)3安裝在收費(fèi)站8或加油站9或休息區(qū)10等具有交流供電、能有線接入Internet網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)的場(chǎng)所。
50個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中包含12個(gè)路基監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、8個(gè)橋梁狀況監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、2個(gè)積水監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、6個(gè)塌方監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、3個(gè)能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、3個(gè)風(fēng)速監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和16個(gè)車流量監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)。其中路基監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)安置在松軟地基的地段，采用地面堅(jiān)實(shí)度傳感器；橋梁狀況監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)，安置在橋梁和隧道中，采用加速度或振動(dòng)傳感器；積水監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)安置在地勢(shì)低洼處，采用水位傳感器；塌方監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)安置在該高速公路兩側(cè)山體的陡坡處，采用紅外或光敏傳感器；能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和車流量監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)均布在該高速公路的各路段上。
傳感器節(jié)點(diǎn)4由傳感器、射頻模塊、微控制器、電源組成，傳感器、射頻模塊和電源分別與微控制器的對(duì)應(yīng)端口連接。各傳感器節(jié)點(diǎn)4具有路由功能，傳感器節(jié)點(diǎn)4和純路由節(jié)點(diǎn)5多跳組網(wǎng)，通過(guò)無(wú)線信道7向匯聚節(jié)點(diǎn)2傳遞感知信息。
純路由節(jié)點(diǎn)5由射頻模塊、微控制器、電源組成，射頻模塊和電源分別與微控制器的對(duì)應(yīng)端口連接。它與傳感器節(jié)點(diǎn)4的區(qū)別僅僅在于無(wú)傳感器。
節(jié)點(diǎn)的通信距離50-1000米可控，將傳感器節(jié)點(diǎn)4布置在適當(dāng)?shù)奈恢?，再加入大量的純路由?jié)點(diǎn)5，保持足夠的冗余。在部分存在對(duì)通信有影響的物體的路段，需進(jìn)一步加大節(jié)點(diǎn)密度。
本發(fā)明中路基、橋梁狀況、積水和塌方監(jiān)測(cè)采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的數(shù)據(jù)采集模式；能見(jiàn)度、風(fēng)速和車流量監(jiān)測(cè)采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)采集模式。路基和橋梁狀況監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集周期為5分鐘；積水和塌方數(shù)據(jù)采集周期為2分鐘；能見(jiàn)度狀況監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集周期為10分鐘；車流量監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集周期為1分鐘。
本系統(tǒng)工作時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)4定時(shí)采集到道路環(huán)境信息，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)向匯聚節(jié)點(diǎn)2匯報(bào)道路環(huán)境狀況信息，匯聚節(jié)點(diǎn)2通過(guò)RS-232連接將信息送至網(wǎng)關(guān)3用，網(wǎng)關(guān)3再利用Internet網(wǎng)或高速公路收費(fèi)系統(tǒng)專用網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心1連接，監(jiān)控中心1收集到道路環(huán)境狀況信息，利用網(wǎng)絡(luò)管理軟件對(duì)信息進(jìn)行處理。
權(quán)利要求
1.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、傳感器節(jié)點(diǎn)和純路由節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)采用有線通信連接，網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控中心通過(guò)Internet網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)進(jìn)行有線通信連接，傳感器節(jié)點(diǎn)、純路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線多跳組網(wǎng)方式進(jìn)行無(wú)線通信連接，構(gòu)成一個(gè)自組織的所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
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)的道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，其特征在于所述匯聚節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)安裝在具有交流供電、有線接入Internet網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)的場(chǎng)所。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括路基監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、橋梁狀況監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、積水監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、塌方監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)、風(fēng)速監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)及車流車速監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)，它們分別安置在所述道路的對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器、射頻模塊、微控制器、電源組成，傳感器、射頻模塊和電源分別與微控制器的對(duì)應(yīng)端口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，其特征在于所述純路由節(jié)點(diǎn)由射頻模塊、微控制器、電源組成，射頻模塊和電源分別與微控制器的對(duì)應(yīng)端口連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的道路環(huán)境狀況信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)。包括監(jiān)控中心、匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、傳感器節(jié)點(diǎn)和純路由節(jié)點(diǎn)，所述匯聚節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)采用有線通信連接，網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控中心通過(guò)Internet網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)進(jìn)行有線通信連接，傳感器節(jié)點(diǎn)、純路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線多跳組網(wǎng)方式進(jìn)行通信連接。其技術(shù)方案為本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線多跳通信方式，能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化，具有自組織、自治、自適應(yīng)等智能系統(tǒng)的特點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)既具有傳感器功能，又具有路由功能；節(jié)點(diǎn)的冗余布設(shè)使系統(tǒng)具有高可靠性；系統(tǒng)建設(shè)成本較低，安裝和維護(hù)方便，可以大范圍的實(shí)施推廣，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；能適應(yīng)野外無(wú)人值守、無(wú)通信線路、無(wú)市電供電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需要。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1968032SQ20061009630
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者徐晨, 包志華, 章國(guó)安, 孫強(qiáng), 景為平 申請(qǐng)人:南通大學(xué)