專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，特別涉及到一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)河航運利用天然河道和歷史上形成的人工河道，不占地或少占地，并具有運量大、成本低、能耗小等優(yōu)勢，在煤、礦、油等大宗貨物、重大件貨物運輸方面具有不可替代的優(yōu)勢。我國內(nèi)河水資源豐富，自古以來內(nèi)河運輸就占有很大比重，加之如今南水北調(diào)工程的實施，南北內(nèi)河網(wǎng)已經(jīng)疏通，長航線多區(qū)域互聯(lián)將成為未來內(nèi)河運輸?shù)囊环N發(fā)展走向。但目前總體內(nèi)河航道等級較低，通航能力還較差。主要表現(xiàn)為內(nèi)河科技創(chuàng)新的應(yīng)用明顯低于遠洋運輸，監(jiān)控手段也比較落后，比如航道內(nèi)的船舶停航檢查將導(dǎo)致通航速度降低、航道利用率下降以及環(huán)境不友好等。此外，內(nèi)河航道在營運中還存在著一定程度的水污染情況。綜上所述，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，特別需要一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，通過將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用于內(nèi)河管理信息系統(tǒng)的構(gòu)建，使內(nèi)河船舶、航道以及水域環(huán)境得以全面實時的監(jiān)控和綜合信息管理。本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)主要包括船載信息采集與顯示平臺、水環(huán)境采集分析單元、其他信息采集單元、網(wǎng)絡(luò)基站、中間件系統(tǒng)、區(qū)域航聯(lián)網(wǎng)管理中心以及互聯(lián)網(wǎng)管理中心；該系統(tǒng)通過在內(nèi)河船舶上、航道內(nèi)的浮標或浮筒上、橋梁上、架空天線上以及內(nèi)河水下或河床上部署傳感器采集信息，并通過 Zigbee網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進行多跳自組網(wǎng)，來實現(xiàn)對內(nèi)河船舶、航道以及水域進行全面、綜合立體的監(jiān)控。在本實用新型的一個實施例中，所述船舶上的傳感器與船舶上其它電子設(shè)備的信息相連接，包括船載自動識別系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸方式采用RS-485通信方式。在本實用新型的一個實施例中，所述中間件系統(tǒng)包括基于云計算技術(shù)研發(fā)的電子標簽設(shè)備中間件系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件系統(tǒng)。在本實用新型的一個實施例中，航道兩側(cè)部署的傳感器的間距為50-100米。在本實用新型的一個實施例中，所述船舶上的傳感器用于感知和轉(zhuǎn)發(fā)船舶的航行信息及載貨信息，航行信息包括船舶位置、航向、速度、吃水、出發(fā)地及目的地、船名、船號、 船籍、船型和船舶自身及人員安全狀態(tài)，載貨信息包括所載貨物的名稱、危險等級、裝載量、 狀態(tài)；航道內(nèi)浮標或浮筒上的傳感器用于感知和轉(zhuǎn)發(fā)氣象信息，包括風(fēng)的方向和等級、水流 3的流速和流向、波浪情況、氣象預(yù)報以及障礙物信息；橋梁以及架空天線上的傳感器用于感知其安全狀態(tài)信息，包括壓力及形變狀態(tài)；水下或河床上的傳感器用于感知水環(huán)境的狀態(tài)， 包括水溫、水深、含鹽量以及污染狀況。在本實用新型的一個實施例中，所述航道兩側(cè)的傳感器其功能除了具有感知船舶通行速度和流量以及監(jiān)控船舶排污情況外，還將作為基站節(jié)點或匯聚節(jié)點，以匯集其所轄航道范圍內(nèi)各種傳感器所發(fā)送來的信息，并將其通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到區(qū)域航聯(lián)網(wǎng)管理中心。在本實用新型的一個實施例中，各個區(qū)域航聯(lián)網(wǎng)管理中心的連接通過互聯(lián)網(wǎng) Internet來實現(xiàn)，實現(xiàn)技術(shù)為云計算。在本實用新型的一個實施例中，傳感器所感知或轉(zhuǎn)發(fā)的信息將由航聯(lián)網(wǎng)管理中心有選擇性的發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)中去，并可為各種互聯(lián)網(wǎng)用戶設(shè)置訪問權(quán)限，以保障數(shù)據(jù)的系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的安全性和隱私。本實用新型通過對內(nèi)河船舶實時監(jiān)管以及內(nèi)河船舶之間的相互識別，實現(xiàn)對內(nèi)河航運的高效管理，另外本實用新型還結(jié)合傳感器的環(huán)境監(jiān)測功能，可實時監(jiān)控水環(huán)境情況， 減少因人員操作疏忽或者違規(guī)操作帶來的環(huán)境污染。

圖1為本實用新型所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)的信息傳輸結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)的實施例示意圖；圖3為本實用新型所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)的實施例拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖中1、當(dāng)?shù)貎?nèi)河航聯(lián)網(wǎng)管理中心；2、當(dāng)?shù)刂行膫鞲衅鞴?jié)點；3、固定基站(匯聚節(jié)點)；4、裝有AIS的船舶(海船)；5、水質(zhì)采集分析單元；6、內(nèi)河船舶；7、橋梁；8、其他信息采集單元
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明自了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)主要包括船載信息采集與顯示平臺、水環(huán)境采集分析單元、其他信息采集單元、網(wǎng)絡(luò)基站、中間件系統(tǒng)、區(qū)域航聯(lián)網(wǎng)管理中心以及互聯(lián)網(wǎng)管理中心；該系統(tǒng)通過在內(nèi)河船舶上、航道內(nèi)的浮標或浮筒上、橋梁上、架空天線上以及內(nèi)河水下或河床上部署傳感器采集信息，并通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進行多跳自組網(wǎng)，來實現(xiàn)對內(nèi)河船舶、航道以及水域進行全面、綜合立體的監(jiān)控。其中，船舶上的傳感器與船舶上其它電子設(shè)備的信息相連接，包括船載自動識別系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)，用于感知和轉(zhuǎn)發(fā)船舶的航行信息及載貨信息，航行信息包括船舶位置、航向、速度、吃水、出發(fā)地及目的地、船名、船號、船籍、船型和船舶自身及人員安全狀
4態(tài)，載貨信息包括所載貨物的名稱、危險等級、裝載量、狀態(tài)；航道內(nèi)浮標或浮筒上的傳感器用于感知和轉(zhuǎn)發(fā)氣象信息，包括風(fēng)的方向和等級、水流的流速和流向、波浪情況、氣象預(yù)報以及障礙物信息；橋梁以及架空天線上的傳感器用于感知其安全狀態(tài)信息，包括壓力及形變狀態(tài)；水下或河床上的傳感器用于感知水環(huán)境的狀態(tài)，包括水溫、水深、含鹽量以及污染狀況；航道兩側(cè)的傳感器其功能除了具有感知船舶通行速度和流量以及監(jiān)控船舶排污情況外，還將作為基站節(jié)點或匯聚節(jié)點，以匯集其所轄航道范圍內(nèi)各種傳感器所發(fā)送來的信息， 并將其通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到區(qū)域航聯(lián)網(wǎng)管理中心。本實用新型實施例擬采取云計算技術(shù)對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所收集到的信息進行處理，完成與互聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸。通過互聯(lián)網(wǎng)，各地航聯(lián)網(wǎng)管理中心及其它授權(quán)的普通用戶可以瀏覽自己關(guān)心的數(shù)據(jù)，為實施各種調(diào)度和監(jiān)控命令做準備。各網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點之間及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點之間按最優(yōu)路徑傳輸，并在駕駛臺設(shè)置網(wǎng)關(guān)連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與遠程通信終端，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控，用以轉(zhuǎn)換兩者之間的協(xié)議。此外，在長江口等海船進出的水域，當(dāng)?shù)睾焦苤行倪€需安裝AIS系統(tǒng)及信息互通系統(tǒng)，主要是將海船上的AIS信息傳送到本系統(tǒng)中去，使安裝本系統(tǒng)的船舶可以同時獲取未安裝本系統(tǒng)的海船的信息。相應(yīng)的，航行于國際水域的船舶也可通過這一信息共享功能獲取內(nèi)河船舶信息，減少危險發(fā)生幾率。本實用新型實施例所構(gòu)建的中間件系統(tǒng)包括RFID設(shè)備中間件系統(tǒng)和WSN中間件系統(tǒng)，主要實現(xiàn)底層硬件設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸、過濾、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，一方面 RFID中間件系統(tǒng)將不兼容的異地船舶數(shù)據(jù)信息經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)換為上位機系統(tǒng)可識別的數(shù)據(jù)格式并將其導(dǎo)入到系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫中，另一方面無線傳感器模塊搜集的各種數(shù)據(jù)信息， 經(jīng)過中間件提取、解密、過濾、格式轉(zhuǎn)換、導(dǎo)入到管理信息系統(tǒng)，并通過應(yīng)用系統(tǒng)反應(yīng)在程序界面上，供船舶操作者和系統(tǒng)管理人員瀏覽、選擇、修改、查詢。中間件技術(shù)降低了應(yīng)用開發(fā)的難度，使開發(fā)者不需要直接面對底層架構(gòu)，而通過中間件進行調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)和傳遞相關(guān)命令。本實用新型實施例所構(gòu)建系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由兩部分通信協(xié)議組成 RS-485和ZigBee無線通信方式。當(dāng)?shù)睾焦苤行墓?jié)點與監(jiān)測計算機之間的通信采用RS-485 通信方式。為了避免多個中心在同一時間發(fā)送數(shù)據(jù)而導(dǎo)致競爭，所有的通信過程由監(jiān)測計算機控制，采用上位機主導(dǎo)的命令/響應(yīng)方式。RS-485總線通信距離可達到1200米，傳感器節(jié)點與中心節(jié)點的通信采用無線通信方式，傳感器節(jié)點與中心節(jié)點的距離可以達到200 米。固定節(jié)點與傳感器節(jié)點之間采用ZigBee無線通信的方式，一個中心節(jié)點可以與多個傳感器節(jié)點進行通信，可避免多個傳感器節(jié)點在同一時間發(fā)送數(shù)據(jù)而產(chǎn)生沖突。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)，本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)主要包括船載信息采集與顯示平臺、水環(huán)境采集分析單元、其他信息采集單元、網(wǎng)絡(luò)基站、中間件系統(tǒng)、區(qū)域航聯(lián)網(wǎng)管理中心以及互聯(lián)網(wǎng)管理中心。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，其特征在于， 所述船舶上的傳感器與船舶上其它電子設(shè)備的信息相連接，包括船載自動識別系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸方式采用RS-485通信方式。
3.如權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，其特征在于， 所述中間件系統(tǒng)包括電子標簽設(shè)備中間件系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，其特征在于， 航道兩側(cè)部署的傳感器的間距為50-100米。
5.如權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，其特征在于， 各個區(qū)域航聯(lián)網(wǎng)管理中心的連接通過互聯(lián)網(wǎng)Internet來實現(xiàn)，實現(xiàn)技術(shù)為云計算。
專利摘要本實用新型的目的在于公開一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)河管理信息系統(tǒng)，所述系統(tǒng)主要包括船載信息采集與顯示平臺、水環(huán)境采集分析單元、其他信息采集單元、網(wǎng)絡(luò)基站、中間件系統(tǒng)、當(dāng)?shù)睾铰?lián)網(wǎng)管理中心以及互聯(lián)網(wǎng)管理中心。通過在內(nèi)河船舶上、航道內(nèi)的浮標或浮筒上、橋梁上、架空天線上以及內(nèi)河水下或河床上部署大量的各種傳感器，并通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進行多跳自組網(wǎng)，來實現(xiàn)對內(nèi)河船舶、航道以及水域進行全面、綜合立體的監(jiān)控，從而保障內(nèi)河船舶的航行安全以及內(nèi)河水域的環(huán)境清潔。
文檔編號H04W84/18GK202013587SQ20112003838
公開日2011年10月19日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者吳華鋒, 周長青, 陳信強 申請人:上海海事大學(xué)