專利名稱：一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動探測系統(tǒng)，具體地說，涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城 市軌道交通站現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展的快速增長、城市規(guī)4莫的快速擴大，國內(nèi)城市如北 京、上海、廣州等地的地鐵建設(shè)正處于高速發(fā)展時期。城市軌道交通站具有客流量 大、地理環(huán)境復(fù)雜、空間相對狹窄等特點， 一旦發(fā)生安全事故，后果不堪設(shè)想。因 此，城市軌道交通安全防范變得越來越重要。但是，目前我國城市軌道交通安全防范主要采用傳統(tǒng)的有線視頻監(jiān)控手段，其 主要缺點是監(jiān)控范圍有限，只能對局部區(qū)域?qū)嵭幸曨l監(jiān)控。同時，該監(jiān)控手段單一， 缺乏對核、生化、爆炸物等的快速檢測，難以滿足城市軌道站的安全防范要求。針對目前城市軌道交通站傳統(tǒng)有線監(jiān)控手段的缺陷，我們提出了一種基于無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)。該系統(tǒng)全部采用無線傳輸方式， 無需重新布線，可以對現(xiàn)有軌道交通站內(nèi)核、生化、爆炸物等危險品進行現(xiàn)場移動 探測，解決了有線網(wǎng)絡(luò)無法探測的死角問題和監(jiān)控手段單一等問題，對于城市軌道 交通站安全防范系統(tǒng)建設(shè)具有重要的應(yīng)用價值。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場 移動探測系統(tǒng)，無需重新布線，可以對核、生化、爆炸物等危險品進行現(xiàn)場移動探 測和監(jiān)控，滿足現(xiàn)有的城市軌道交通站對核、生化、爆炸物等危險品的現(xiàn)場探測和 監(jiān)控需求。根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。系統(tǒng)包括如下裝置手持式移動探測節(jié)點，用于對核、生化、爆炸物等危險品的現(xiàn)場探測、節(jié)點與 無線基站之間的直接通信以及節(jié)點通過多跳方式與無線基站的通信，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示；無線基站(匯聚節(jié)點)，用于收集所屬區(qū)域內(nèi)的探測信息以及與監(jiān)控計算機端的無線基站進行無線通信，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示； 無線基站(監(jiān)控端)，用于與匯聚節(jié)點的無線通信； 監(jiān)控計算機，用于對移動探測節(jié)點進行實時監(jiān)控；如上所述，無線基站(匯聚節(jié)點)與手持式移動探測節(jié)點共同構(gòu)成移動無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)。所有移動探測節(jié)點與基站的通信均采用無線方式，基站(匯聚節(jié)點)和 監(jiān)控端基站通信采用無線方式，節(jié)點和節(jié)點之間通信采用無線方式，基站和監(jiān)控計 算機之間通信采用標準RS232接口或USB接口通過有線連接。本發(fā)明中采用標準接 口，滿足城市軌道交通站對核、生化、爆炸物等多種類危險品探測的需求。同時， 鑒于站內(nèi)復(fù)雜通信環(huán)境，自研通信算法及無線通信模塊，并全部釆用無線方式實現(xiàn) 探測信息的遠程傳輸，避免了布線對軌道交通站現(xiàn)有建筑設(shè)施的破壞。


圖1是本發(fā)明的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明的手持式移動探測節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是本發(fā)明的無線基站(匯聚節(jié)點)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
請參見圖1所示，本發(fā)明的現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)包括手持式移動探測節(jié)點11, 無線基站(匯聚節(jié)點)12,無線基站(監(jiān)控端)13和監(jiān)控計算機14。手持式移動探測節(jié)點11在軌道交通站內(nèi)對核、生化、爆炸物等危險品進行探 觀'J, 一旦探測到可疑物品，立即將報警信息發(fā)送到無線基站(匯聚節(jié)點)12,如果 手持式移動探測節(jié)點11離無線基站(匯聚節(jié)點)12較遠，則可以采用多跳方式將 報警信息傳送到無線基站(匯聚節(jié)點)12。無線基站(匯聚節(jié)點)12將接收到的報 警信息通過無線方式傳送到監(jiān)控端基站13,監(jiān)控端基站13通過RS232 口將報警信 息送到監(jiān)控計算機14。請參見圖2所示，手持式移動探測節(jié)點ll包括核、生化、爆炸物等危險品探測 模塊21、計算機模塊22、無線通信模塊23和電源模塊24。其中計算機模塊22包括 MCU部分25、 UART部分26和存儲器27部分；無線通信模塊23包括射頻部分28、AD/DA部分29和基帶數(shù)字信號處理器30。探測模塊21探測到核、生化、爆炸物等危險品時，通過UART部分26將探測數(shù) 據(jù)送到存儲器27進行緩存。嵌入式處理器25將存儲器27的數(shù)據(jù)讀出，送到數(shù)字信號 處理器30進行編碼、數(shù)字調(diào)制、擴頻等基帶處理，隨后將處理后的基帶數(shù)據(jù)通過D/A 部分29變換后送往射頻部分28，射頻部分28對模擬基帶信號進行載波調(diào)制、放大、 濾波后通過天線將射頻信號發(fā)送到無線基站(匯聚節(jié)點)12。當移動手持式探測節(jié)點接收數(shù)據(jù)時，射頻單元28把處理后的模擬基帶信號送到 A/D部分29，然后把變換后的數(shù)字基帶信號送到數(shù)字信號處理器30進行解擴、數(shù)字 解調(diào)、解碼等基帶處理，并將處理后的數(shù)據(jù)寫入存儲器27。請參見圖3所示，無線基站(匯聚節(jié)點)12主要包括電源模塊31、計算機模塊 32和無線通信模塊33。其中計算機模塊包括MCU部分34、 UART部分35和存儲器部 分36;無線通信模塊33包括射頻部分37、 AD/DA部分38和基帶數(shù)字信號處理器39。當無線基站(匯聚節(jié)點)12接收到所屬小區(qū)移動探測節(jié)點11的信號時，無線 通信模塊33對接收信號進行捕獲、跟蹤、解調(diào)、解擴和解碼等處理，并將處理后 的數(shù)據(jù)送到存儲器部分36，供MCU部分34進一步處理。當無線基站(匯聚節(jié)點)12發(fā)送數(shù)據(jù)時，MCU部分34讀出存儲器36的數(shù)據(jù)， 進行數(shù)據(jù)幀MAC子層的封裝，并送到無線通信模塊33進行編碼、數(shù)字調(diào)制、擴 頻等基帶處理和載波調(diào)制、放大等射頻處理，然后發(fā)往監(jiān)控端無線基站13。相對于手持式探測節(jié)點11，由于需要進行較遠距離傳輸，因此無線基站(匯 聚節(jié)點)12的射頻模塊37需要配備發(fā)送功率更大的功放。無線基站(監(jiān)控端)13的裝置與無線基站(匯聚節(jié)點)相同，包括電源模塊、 嵌入式處理器模塊、存儲器模塊和無線通信模塊，對傳輸數(shù)據(jù)進行編解碼、擴頻/ 解擴、調(diào)制/解調(diào)等處理，完成與無線基站(匯聚節(jié)點)間的無線信號傳輸。監(jiān)控計算機14為普通的P4計算機，通過RS232接口或USB接口與無線基站 13相連。監(jiān)控計算機14通過運行主機上的監(jiān)控軟件，實現(xiàn)對軌道交通站內(nèi)各移動 探測節(jié)點11的實時監(jiān)控。本發(fā)明的用于城市軌道交通站的現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)主要基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)。因此，為了能保障系統(tǒng)正常工作，必須有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧完成網(wǎng)絡(luò)管理、 資源調(diào)配、網(wǎng)絡(luò)路由、空中接入等功能。本發(fā)明自行設(shè)計了基于CSMA-CA的網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議棧，能夠滿足系統(tǒng)要求。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)，包括手持式移動探測節(jié)點(11)、無線基站(匯聚節(jié)點)(12)、監(jiān)控端基站(13)和監(jiān)控計算機(14)；其特征在于所述手持式移動探測節(jié)點隨機位于站內(nèi)某一區(qū)域，處于實時移動狀態(tài)；所述手持式移動探測節(jié)點由核、生化、爆炸物等危險品探測模塊、計算機模塊、無線通信模塊和電源模塊組成；其中，無線傳輸模塊由基帶數(shù)字信號處理器、AD/DA部分和射頻部分組成；計算機模塊由MCU部分、UART部分和存儲器部分組成；探測模塊探測到核、生化、爆炸物等危險品時，通過UART部分將探測數(shù)據(jù)送到存儲器進行緩存；MCU部分將存儲器的數(shù)據(jù)讀出，送到數(shù)字信號處理器進行編碼、數(shù)字調(diào)制、擴頻等基帶處理，隨后將處理后的基帶數(shù)據(jù)通過D/A變換后送往射頻部分，射頻部分對模擬基帶信號進行載波調(diào)制、放大、濾波后通過天線將射頻信號發(fā)送到無線基站(匯聚節(jié)點)；當移動手持式探測節(jié)點接收數(shù)據(jù)時，射頻單元把處理后的模擬基帶信號送到A/D進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后把變換后的數(shù)字基帶信號送到數(shù)字信號處理器進行解擴、數(shù)字解調(diào)、解碼等基帶處理，并將處理后的數(shù)據(jù)寫入存儲器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探 測系統(tǒng)，其特征在于所述無線基站(匯聚節(jié)點)處于站內(nèi)某一區(qū)域，負責收集 所屬區(qū)域內(nèi)手持式移動探測節(jié)點數(shù)據(jù)，并傳送到監(jiān)控端；所述無線基站(匯聚 節(jié)點)主要由電源模塊、計算機模塊和無線通信模塊組成；當無線基站(匯聚 節(jié)點)接收到所屬小區(qū)移動探測節(jié)點的信號時，無線通信;漠塊對接收信號進行 捕獲、跟蹤、解調(diào)、解擴和解碼等處理，并將處理后的數(shù)據(jù)送到存儲器模塊， 供嵌入式處理器進一步處理；當無線基站(匯聚節(jié)點)發(fā)送數(shù)據(jù)時，嵌入式處 理器模塊讀出存儲器模塊里的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)幀MAC子層的封裝，并送到無線 通信模塊進行編碼、數(shù)字調(diào)制、擴頻等基帶處理和載波調(diào)制、放大等射頻處理， 然后發(fā)往監(jiān)控端無線基站；相對于手持式探測節(jié)點，由于需要進行較遠距離傳 輸，因此無線基站(匯聚節(jié)點)的無線通信模塊需要配備發(fā)送功率更大的功放。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探 測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控端無線基站處于軌道交通站內(nèi)監(jiān)控處，負責與無 線基站(匯聚節(jié)點)進行無線傳輸；所述監(jiān)控端無線基站主要由電源模塊、計 算機模塊和無線通信模塊組成，對傳輸數(shù)據(jù)進行編解碼、擴頻/解擴、調(diào)制/解 調(diào)等處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控計算機為普通的P4計算機，通過RS232接口或USB 接口與無線基站相連；所述監(jiān)控計算機通過運行主機上的監(jiān)控軟件，實現(xiàn)對軌 道交通站內(nèi)各移動探測節(jié)點的實時監(jiān)控。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探 測系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?；贑SMA-CA技術(shù)，完成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理、 資源調(diào)配、網(wǎng)絡(luò)路由、網(wǎng)絡(luò)接入等功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通站現(xiàn)場移動探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括手持式移動探測節(jié)點、無線基站(匯聚節(jié)點)、監(jiān)控端基站和監(jiān)控計算機。手持式移動探測節(jié)點與無線基站(匯聚節(jié)點)共同構(gòu)成移動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。所有移動探測節(jié)點與無線基站(匯聚節(jié)點)的通信均采用無線方式，無線基站(匯聚節(jié)點)和監(jiān)控端基站通信采用無線方式，手持式移動節(jié)點之間通信采用無線方式，監(jiān)控端基站和監(jiān)控計算機之間通信采用標準RS232接口或USB接口連接，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧采用基于CSMA-CA技術(shù)自行設(shè)計。本發(fā)明的移動探測系統(tǒng)可以滿足城市軌道交通站對核、生化、爆炸物等多種類危險品現(xiàn)場實時移動探測的需求，解決有線探測的探測死角。同時，還可以避免布線對城市軌道交通站現(xiàn)有建筑設(shè)施的破壞。
文檔編號G08G1/042GK101271629SQ20081006007
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者朱明華 申請人:中科院嘉興中心微系統(tǒng)所分中心