本實(shí)用新型涉及的是一種用于遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測與自動無線預(yù)警領(lǐng)域，具體涉及一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核輻射在線自動監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

隨著傳感器和無線通信技術(shù)在環(huán)境監(jiān)控應(yīng)用中的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的應(yīng)用也在逐漸得到普及。然而針對近年來的核能技術(shù)不斷地大力開發(fā)和利用所帶來的核輻射環(huán)境污染問題，還存在著環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)上的不足。采用本新型的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核輻射監(jiān)控裝置能夠有效解決現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備部署不便、設(shè)備之間的通信距離、體積大、成本高、電源消耗較大、計算存儲能力和安全管理能力有限等缺陷。ZigBee是一種功耗小、成本低、組網(wǎng)靈活、可靠性高、安全性好、覆蓋度廣、拓展性強(qiáng)、基于IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的短距離無線通信技術(shù)；對主要用于核輻射現(xiàn)場區(qū)域中的γ輻射劑量、劑量率值和大氣環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控及預(yù)警提供安全性和可靠性強(qiáng)的技術(shù)支持。這種可靠的監(jiān)控系統(tǒng)對下一代核輻射環(huán)境監(jiān)測裝置的發(fā)展將有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠有效利用資源，節(jié)約人力和物力資源，降低生產(chǎn)成本的基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核輻射環(huán)境在線自動監(jiān)測裝置；通過在線自動監(jiān)測裝置能夠及時采取措施保證監(jiān)測環(huán)境周邊民眾的生命安全，實(shí)現(xiàn)核輻射監(jiān)控系統(tǒng)的人性化、智慧化和安全性的管理。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核輻射在線自動監(jiān)測裝置，主要包括傳感器節(jié)點(diǎn)模塊、ZigBee通信鏈路、匯聚節(jié)點(diǎn)模塊、互聯(lián)網(wǎng)模塊、監(jiān)控模塊，監(jiān)控模塊由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和終端客戶機(jī)組成；其特征在于：若干個傳感器節(jié)點(diǎn)模塊通過ZigBee通信鏈路連接匯聚節(jié)點(diǎn)模塊，匯聚節(jié)點(diǎn)模塊連接互聯(lián)網(wǎng)模塊，互聯(lián)網(wǎng)模塊連接監(jiān)控模塊上的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接終端客戶機(jī)。

本實(shí)用新型所述傳感器節(jié)點(diǎn)模塊通過飛行器撒播方式部署于核輻射監(jiān)控區(qū)域中，每個傳感器節(jié)點(diǎn)模塊通過ZigBee通信鏈路連接匯聚節(jié)點(diǎn)模塊。

本實(shí)用新型所述互聯(lián)網(wǎng)模塊或?yàn)閷Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)或?yàn)樾l(wèi)星模塊，互聯(lián)網(wǎng)模塊用GPS模塊代替。

本實(shí)用新型所述傳感器節(jié)點(diǎn)模塊之間通過自組織方式組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)和多跳路由方式延長通信距離進(jìn)行無線傳輸。

本實(shí)用新型所述傳感器節(jié)點(diǎn)模塊主要由專設(shè)傳感器、信號調(diào)理電路、ADC轉(zhuǎn)換電路、電源模塊、微處理器模塊、液晶顯示器、SD卡存儲、數(shù)據(jù)接口和無線收發(fā)模塊組成；所述 專設(shè)傳感器連接信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路連接ADC轉(zhuǎn)換電路，ADC轉(zhuǎn)換電路連接微處理器模塊，微處理器模塊分別和液晶顯示器、SD卡存儲、數(shù)據(jù)接口和無線收發(fā)模塊連接，所述信號調(diào)理電路、ADC轉(zhuǎn)換電路連接電源模塊。

本實(shí)用新型所述微處理器模塊采用MCU芯片或是DSP芯片。

本實(shí)用新型所述專設(shè)傳感器或?yàn)棣蒙渚€傳感器、閃爍探測器傳感器、半導(dǎo)體探測器傳感器、氡氣體探測器傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器中的一種或幾種。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：本技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸、顯示以及超閾預(yù)警的在線監(jiān)控；能夠?qū)⒖焖佾@取監(jiān)測區(qū)域中γ輻射劑量、劑量率值、位置與地理信息、氣象參數(shù)等監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時地顯示在電子地圖上；并可實(shí)時監(jiān)控到γ輻射劑量率值超限的自動預(yù)警和設(shè)備故障報警的信息；根據(jù)匯總統(tǒng)計分析的結(jié)果，確定核化區(qū)的危險等級，可以及時采取措施保證監(jiān)測環(huán)境周邊民眾的生命安全，實(shí)現(xiàn)核輻射監(jiān)控系統(tǒng)的人性化、智慧化和安全性的管理；具有較大的網(wǎng)絡(luò)容量，數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定，可靠，且能自動組網(wǎng)，布局十分方便，便于維護(hù)和擴(kuò)容，有很強(qiáng)的自愈能力，有更高通信效率和安全可靠性能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框架示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的傳感器節(jié)點(diǎn)模塊示意圖。

在圖中，1、傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，2、ZigBee通信鏈路，3、匯聚節(jié)點(diǎn)模塊，4、互聯(lián)網(wǎng)模塊，5、監(jiān)控模塊，6、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，7、終端客戶機(jī)，8、專設(shè)傳感器，9、信號調(diào)理電路，10、ADC轉(zhuǎn)換電路，11、電源模塊，12、微處理器模塊，13、液晶顯示器，14、SD卡存儲，15、數(shù)據(jù)接口，16、無線收發(fā)模塊。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型是這樣來工作和實(shí)施的，一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核輻射在線自動監(jiān)測裝置，主要包括傳感器節(jié)點(diǎn)模塊1、ZigBee通信鏈路2、匯聚節(jié)點(diǎn)模塊3、互聯(lián)網(wǎng)模塊4、監(jiān)控模塊5，監(jiān)控模塊5由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器6和終端客戶機(jī)7組成；其特征在于：若干個傳感器節(jié)點(diǎn)模塊1通過ZigBee通信鏈路2連接匯聚節(jié)點(diǎn)模塊3，匯聚節(jié)點(diǎn)模塊3連接互聯(lián)網(wǎng)模塊4，互聯(lián)網(wǎng)模塊4連接監(jiān)控模塊5上的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器6，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器6連接終端客戶機(jī)7；所述傳感器節(jié)點(diǎn)模塊1主要由專設(shè)傳感器8、信號調(diào)理電路9、ADC轉(zhuǎn)換電路10、電源模塊11、微處理器模塊12、液晶顯示器13、SD卡存儲14、數(shù)據(jù)接口15和無線收發(fā)模塊16組成；所述專設(shè)傳感器8連接信號調(diào)理電路9，信號調(diào)理電路9連接ADC轉(zhuǎn)換電路10，ADC轉(zhuǎn)換電路10連接微處理器模塊12，微處理器模塊12分別和液晶顯示器13、SD卡存儲14、數(shù)據(jù)接口15和無線收發(fā)模塊16連接，所述信號調(diào)理電路9、ADC轉(zhuǎn)換電路10連接電源模塊11。

本實(shí)用新型設(shè)計原理為：一種ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核輻射環(huán)境在線監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，它包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控中心；傳感器節(jié)點(diǎn)用于核輻射區(qū)域的現(xiàn)場監(jiān)測，傳感器節(jié)點(diǎn)之間通過自組織方式組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)和多跳路由方式延長通信距離進(jìn)行無線傳輸，將所有采集的數(shù)據(jù)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳送到網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)把收集的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)專網(wǎng)等外網(wǎng)途徑傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心。當(dāng)監(jiān)控中心系統(tǒng)接收到監(jiān)控數(shù)據(jù)后，會對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析和處理，并據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行各種控制操作，包括γ輻射放射源的位置信息、狀態(tài)信息、大氣環(huán)境參數(shù)信息、超限報警信息、故障告警信息等，并可隨時查看歷史數(shù)據(jù)；監(jiān)測中心的服務(wù)端的控制指令發(fā)往放射源區(qū)域的現(xiàn)場傳感器節(jié)點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)界面交互運(yùn)作；所述的ZigBee技術(shù)具有很強(qiáng)的組網(wǎng)能力，可形成三種典型的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和樹狀結(jié)構(gòu)。考慮到本監(jiān)測裝置的節(jié)點(diǎn)較多，規(guī)模較大，且網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不需要在建立網(wǎng)絡(luò)的時候考慮網(wǎng)絡(luò)的形狀，節(jié)點(diǎn)間的通信選取最優(yōu)路徑。為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，所以該系統(tǒng)優(yōu)先采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；無線傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)通常是微型的嵌入式系統(tǒng)，包括微處理器模塊及外圍電路模塊構(gòu)成。該硬件平臺包括專用傳感器、信號調(diào)理/ADC轉(zhuǎn)換、結(jié)果顯示、存儲、數(shù)據(jù)接口、能量供電和無線收發(fā)等模塊；網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)采用電池供電，而匯聚節(jié)點(diǎn)和計算機(jī)采用連續(xù)供電和電池供電的兩種方式，保證節(jié)點(diǎn)不間斷地工作，由微處理器統(tǒng)一協(xié)調(diào)下完成監(jiān)測輻射數(shù)據(jù)的自動采集，存儲和發(fā)送?；赯igBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的具有體積小，耗能小、低成本等優(yōu)勢使其能適用于規(guī)模較大場地的監(jiān)測及構(gòu)建的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動態(tài)變化使其具有組網(wǎng)靈活、自恢復(fù)、傳輸效率高、延遲小、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)等功能。