基于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，具體地涉及一種基于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，將水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)預(yù)警與Web服務(wù)技術(shù)、SMS信息服務(wù)技術(shù)相結(jié)合，低成本地面向更多的用戶，提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警信息服務(wù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，世界各國(guó)對(duì)于各種資源，例如石油、天然氣等化石能源的需求不斷增大。而其中，在這些多種資源當(dāng)中，尤其以水資源的合理使用與保護(hù)需求更為迫切。因?yàn)樗Y源雖然是可再生資源，但是隨著環(huán)境污染的加劇，有限清潔的水資源的獲取成本變得越來(lái)越高。從某種意義上來(lái)看，如何根據(jù)水資源的分布及使用規(guī)律，通過(guò)一定的手段加強(qiáng)水資源的監(jiān)測(cè)與保護(hù)顯得十分重要。
[0003]隨著自來(lái)水村村通工程的不斷鞏固和發(fā)展，地表淡水正成為絕大多數(shù)城鄉(xiāng)居民首選的飲用水源。近年來(lái)，隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的不斷發(fā)展，水體環(huán)境污染形勢(shì)變得十分嚴(yán)峻。適應(yīng)水環(huán)境的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及基于該網(wǎng)絡(luò)的預(yù)警系統(tǒng)使得及時(shí)監(jiān)測(cè)，使科學(xué)管理水資源變得更加高效。
[0004]目前現(xiàn)有的科研單位和企業(yè)制造出了一些測(cè)試設(shè)備，除了網(wǎng)絡(luò)化、智能化程度不高外，這些設(shè)備往往還具有以下幾個(gè)方面的缺陷:
O監(jiān)測(cè)指標(biāo)選取不合理。對(duì)于水環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)往往只關(guān)注于PH、亞硝酸根離子濃度、COD濃度等指標(biāo)的一個(gè)或者多個(gè)，選取監(jiān)測(cè)指標(biāo)往往具有盲目性。亞硝酸根離子濃度很容易被日常的氧化劑氧化成無(wú)毒的硝酸根離子，并不一定適合于重點(diǎn)監(jiān)測(cè)且COD濃度的監(jiān)測(cè)需要化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的專門(mén)測(cè)試分析，并不適用于采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。
[0005])可擴(kuò)展性差?，F(xiàn)有的產(chǎn)品往往根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行定做，只能適用于一種特定的區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)，若增大監(jiān)測(cè)區(qū)域，需要重新開(kāi)發(fā)新的系統(tǒng)，以適應(yīng)監(jiān)測(cè)區(qū)域的擴(kuò)大，且現(xiàn)有產(chǎn)品并不一定適用于水體環(huán)境的監(jiān)測(cè)。
[0006])部署具有局限性?，F(xiàn)有的產(chǎn)品在監(jiān)測(cè)時(shí)要求Sink節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)必須通過(guò)有線的方式，或者人工轉(zhuǎn)存的方式存入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)。因而，其只適合于監(jiān)測(cè)區(qū)域距離服務(wù)器數(shù)據(jù)處理中心較近，或者人員可以到達(dá)的區(qū)域，并不適用于需要服務(wù)器遠(yuǎn)程處理數(shù)據(jù)的情況，以及不適合人員無(wú)法到達(dá)的監(jiān)測(cè)區(qū)域。
[0007]國(guó)內(nèi)外雖然已經(jīng)有一些測(cè)試方案，但是都是針對(duì)上述的某一點(diǎn)或幾點(diǎn)得缺陷來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而沒(méi)有統(tǒng)籌考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)以往的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的問(wèn)題，本發(fā)明目的是:提供一種基于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)部署水環(huán)境無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)，與Web服務(wù)技術(shù)、SMS信息服務(wù)技術(shù)相結(jié)合，成本低廉、易于擴(kuò)展和部署。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是: 一種基于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、通信模塊、遠(yuǎn)程服務(wù)器和Web應(yīng)用模塊；所述水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用于采集水體信息，并發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器，所述遠(yuǎn)程服務(wù)器通過(guò)監(jiān)聽(tīng)開(kāi)放到因特網(wǎng)的指定端口來(lái)獲取水體信息并存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，所述Web應(yīng)用模塊用于對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，如果大于設(shè)定的閾值，進(jìn)行報(bào)警。
[0010]優(yōu)選的，所述水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括PH值傳感器、溶解氧傳感器、透明度傳感器。
[0011]優(yōu)選的，所述水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括MC13213芯片以及MC13192無(wú)線收發(fā)器，所述MC13192無(wú)線收發(fā)器采用外置Whip天線。
[0012]優(yōu)選的，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，采用MCF52223芯片，所述通信模塊為GPRS無(wú)線通信模塊，采用EM310模塊。
[0013]本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，包括以下步驟:
1)通過(guò)水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)布置區(qū)域內(nèi)的水體情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；
2)經(jīng)過(guò)水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的傳感器采集的信息通過(guò)接力或者多跳的方式發(fā)送給GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；
3)GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的GPRS網(wǎng)絡(luò)將收集到的信息發(fā)送到通過(guò)以太網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的遠(yuǎn)程服務(wù)器的指定端口中。
[0014]遠(yuǎn)程服務(wù)器控制計(jì)算機(jī)將監(jiān)聽(tīng)到指定端口上的原始數(shù)據(jù)以及解析之后的數(shù)據(jù)存入服務(wù)器的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)表當(dāng)中保存；通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)Web應(yīng)用模塊查詢水環(huán)境的實(shí)時(shí)信息；對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，如果大于設(shè)定的閾值，進(jìn)行報(bào)警。
[0015]優(yōu)選的，所述傳感器采集的信息發(fā)送給GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之前進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合。
[0016]優(yōu)選的，監(jiān)控界面以紅色文字和數(shù)字提示報(bào)警，并通過(guò)SMS短信發(fā)送模塊報(bào)警信息。
[0017]優(yōu)選的，所述水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)的周期為30 S。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1.監(jiān)測(cè)指標(biāo)選取合理。相比較于監(jiān)測(cè)一種水體參數(shù)指標(biāo)或者盲目監(jiān)測(cè)較多中水體參數(shù)指標(biāo)，本發(fā)明經(jīng)過(guò)優(yōu)選，選取了對(duì)日常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)養(yǎng)殖等影響最大的水體PH值、溶解氧濃度以及對(duì)水體的組成成分有重要表征的透明度作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)，并設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，就有適用面廣的特性。
[0019].易于擴(kuò)展。硬件上無(wú)需進(jìn)行大范圍的改動(dòng)，只需更改軟件部分即可。如需擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，增加無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目，在原來(lái)節(jié)點(diǎn)主板控制程序的基礎(chǔ)上，重新設(shè)置源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)信息即可。所需增加GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，僅需修改網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的識(shí)別號(hào)，并燒寫(xiě)入新增GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。
[0020].節(jié)約成本。傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于受到無(wú)線通信距離限制，往往要求數(shù)據(jù)收集中心靠近網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或者采取布線的方式將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)有線的方式傳遞到數(shù)據(jù)收集中心，這樣往往加大了系統(tǒng)整體的成本。如果換成使用人工的方式定時(shí)去網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)拷貝數(shù)據(jù)，則對(duì)硬件的存儲(chǔ)容量、工人的工時(shí)增加等有更高或額外的要求，且不滿足監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)需求。此外，通過(guò)利用移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的GPRS網(wǎng)絡(luò)高覆蓋的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)在偏遠(yuǎn)地區(qū)部署系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程控制處理收集到的數(shù)據(jù)。
[0021].預(yù)警及時(shí)。通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上運(yùn)行的高層應(yīng)用程序，實(shí)時(shí)對(duì)采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比對(duì)，一旦超過(guò)閾值，會(huì)在遠(yuǎn)程中心服務(wù)器上通過(guò)紅色等醒目的文字、數(shù)字等信息進(jìn)行報(bào)警；同時(shí)，為了保證有效覆蓋和可能的大范圍覆蓋，可以通過(guò)遠(yuǎn)程中心服務(wù)器上運(yùn)行的短信群發(fā)系統(tǒng)給指定管理員或普通居民發(fā)送預(yù)警信息。
【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
圖1為本發(fā)明基于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明基于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流程圖；
圖3為本發(fā)明基于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)處理程序流程圖；圖4為本發(fā)明基于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
[0024]實(shí)施例:
如圖1所示，本發(fā)明基于水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分:水環(huán)境無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)1、GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)2，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施3、4、5和遠(yuǎn)程服務(wù)器7及Web應(yīng)用模塊組成。水環(huán)境無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)I接入GPRS網(wǎng)關(guān)