專利名稱：一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市管網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，適用于石油管道、水利水渠、供水管道、天然氣管道、城市用水河道等附屬區(qū)域的監(jiān)測。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)對水、石油、天然氣等的需求迅猛提高，管網(wǎng)運(yùn)輸?shù)姆绞娇梢源蠓档瓦\(yùn)輸成本，提供效率。輸送水、石油、天然氣等管網(wǎng)大部分避開人員密集區(qū)域，造成了管網(wǎng)附屬區(qū)域供電麻煩的問題。輸送水、石油、天然氣等管網(wǎng)與眾多的溝、河、 鐵路、公路等交叉，對監(jiān)測系統(tǒng)布線造成一定的障礙。目前對管網(wǎng)的監(jiān)測大部分采用人工巡視和視頻監(jiān)控的方式。人工巡視只能周期性監(jiān)測某個區(qū)域，無法對異常情況做出實(shí)時反應(yīng)。視頻監(jiān)控的方式受到光照條件的影響，雖然紅外攝像機(jī)可以彌補(bǔ)這個問題，但其個體單價偏高。不論哪一種攝像機(jī)，攝像機(jī)作為有向傳感器，存在監(jiān)控盲區(qū)。監(jiān)控盲區(qū)如果被不法分子利用，破壞管網(wǎng)，造成生命財產(chǎn)損失。攝像機(jī)工作及視頻傳輸需要耗用大量的電能，不適合于采用電池，而一旦電網(wǎng)供電出現(xiàn)問題，整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)就會癱瘓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，可以有效彌補(bǔ)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的缺點(diǎn)，形成一個有效的抗毀能力強(qiáng)的監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，包括指揮中心、有線部分和無線部分；所述有線部分包括攝像機(jī)和第一服務(wù)器；所述無線部分包括傳感節(jié)點(diǎn)、匯聚中心和第二服務(wù)器；所述攝像機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與所述第一服務(wù)器相連；所述傳感節(jié)點(diǎn)與所述匯聚中心無線連接；所述匯聚中心與第二服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)通信鏈接；所述第一服務(wù)器和第二服務(wù)器分別與指揮中心的中央服務(wù)器實(shí)現(xiàn)通信連接；所述攝像機(jī)用于拍攝管網(wǎng)實(shí)時視頻；所述第一服務(wù)器采用視頻檢測處理算法對攝像機(jī)拍攝的實(shí)時視頻進(jìn)行處理；所述傳感節(jié)點(diǎn)用于獲取管網(wǎng)的實(shí)時信息；所述匯聚中心用于接收所述傳感節(jié)點(diǎn)獲取的實(shí)時信息并將收到的實(shí)時信息傳輸給所述第二服務(wù)器；所述中央服務(wù)器根據(jù)所述第一服務(wù)器和第二服務(wù)器上傳的信息做出相應(yīng)的判斷，將異常情況結(jié)合二維地圖信息在指揮中心的顯示屏上顯示。所述傳感節(jié)點(diǎn)接入震動傳感器、聲音傳感器、紅外傳感器、磁敏傳感器和傾角傳感器，獲取管網(wǎng)的實(shí)時信息。所述傳感節(jié)點(diǎn)采用電池供電，太陽能和電容作為輔助供電。所述傳感節(jié)點(diǎn)執(zhí)行低功耗值守策略，所述傳感節(jié)點(diǎn)與匯聚中心之間通過單跳或多跳進(jìn)行通信。所述傳感器節(jié)點(diǎn)對獲取的管網(wǎng)實(shí)時信息進(jìn)行處理。
所述攝像機(jī)通過以太網(wǎng)或無線局域網(wǎng)與所述第一服務(wù)器相連。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明分為兩部分有線監(jiān)測部分和無線監(jiān)測部分。有線監(jiān)測部分主要是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的算法，為指揮中心提供二維信息和預(yù)警信息。無線監(jiān)測部分獲取震動、聲音、紅外、傾角、流量等信息，為指揮中心提供一維信息和預(yù)警信息，并可以與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動。無線監(jiān)測部分采用電池供電，并以太陽能和大電容作為輔助供電，確保系統(tǒng)長時間值守。無線監(jiān)測部分的傳感器可以彌補(bǔ)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的盲區(qū)，形成全網(wǎng)覆蓋， 避免監(jiān)測死角存在。本發(fā)明可以對石油管道、水利水渠、供水管道、天然氣管道、城市用水河道等附屬區(qū)域監(jiān)測，該混合系統(tǒng)解決了人工巡視無法對異常情況快速響應(yīng)的問題，避免了全視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在監(jiān)控盲區(qū)和受天氣影響的問題，能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r作出快速響應(yīng)保障管網(wǎng)安全， 是一種全天候的監(jiān)測系統(tǒng)。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，包括指揮中心、有線部分和無線部分；所述有線部分包括攝像機(jī)和第一服務(wù)器；所述無線部分包括傳感節(jié)點(diǎn)、匯聚中心和第二服務(wù)器；所述攝像機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與所述第一服務(wù)器相連，網(wǎng)絡(luò)可以是以太網(wǎng)，也可以是無線局域網(wǎng)，采用的通信介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纖；所述傳感節(jié)點(diǎn)與所述匯聚中心無線連接；所述匯聚中心與第二服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)通信鏈接；所述第一服務(wù)器和第二服務(wù)器分別與指揮中心的中央服務(wù)器實(shí)現(xiàn)通信連接；所述攝像機(jī)用于拍攝管網(wǎng)實(shí)時視頻；所述第一服務(wù)器采用視頻檢測處理算法(如時間差分法、光流法、背景差法等)對攝像機(jī)拍攝的實(shí)時視頻進(jìn)行處理；所述傳感節(jié)點(diǎn)用于獲取管網(wǎng)的實(shí)時信息；所述匯聚中心用于接收所述傳感節(jié)點(diǎn)獲取的實(shí)時信息并將收到的實(shí)時信息傳輸給所述第二服務(wù)器；所述中央服務(wù)器根據(jù)所述第一服務(wù)器和第二服務(wù)器上傳的信息做出相應(yīng)的判斷，將異常情況結(jié)合二維地圖信息在指揮中心的顯示屏上顯示。本發(fā)明的管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)的有線部分和無線部分可以單獨(dú)存在，也可以互相互補(bǔ)，視頻監(jiān)測系統(tǒng)的盲區(qū)有小型無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充，消除監(jiān)測盲區(qū)。其中，所述傳感節(jié)點(diǎn)接入震動傳感器、聲音傳感器、紅外傳感器、磁敏傳感器和傾角傳感器，獲取管網(wǎng)的實(shí)時信息。傳感節(jié)點(diǎn)向中心發(fā)送的信息可以是本地獲取的信息，也可以是相關(guān)算法(如有時域方法、頻域方法、參數(shù)化模型方法、高階譜方法、時頻域方法、非線性方法)獲取的二次加工信息，還可以是監(jiān)測結(jié)果信息。傳感節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相關(guān)的低功耗值守策略，節(jié)點(diǎn)與中心之間通過單跳或多跳進(jìn)行通信。傳感節(jié)點(diǎn)采用電池供電，并以太陽能和大電容作為輔助供電，避免電力資源受限的情況下監(jiān)測系統(tǒng)癱瘓。傳感節(jié)點(diǎn)包括儲能大電容， 節(jié)點(diǎn)只有在電容的電量耗盡后才啟用電池供電，節(jié)省電池充電次數(shù)。如圖I所示，該混合系統(tǒng)分為有線和無線兩部分。有線監(jiān)測系統(tǒng)主要是由攝像機(jī) 5、網(wǎng)絡(luò)4、服務(wù)器3組成的。網(wǎng)絡(luò)4可以為以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等，通信介質(zhì)可以是雙絞線、 光纖等。有線監(jiān)測系統(tǒng)采用有線供電，電力來源于供電公司。無線監(jiān)測系統(tǒng)有傳感節(jié)點(diǎn)I、 匯聚中心2、服務(wù)器3組成的。傳感節(jié)點(diǎn)I接入震動、聲音、紅外、磁敏、傾角等傳感器，獲取相關(guān)的信息。傳感節(jié)點(diǎn)I采用電池供電，太陽能和大電容作為輔助供電。傳感節(jié)點(diǎn)I與匯聚中心2之間通過無線鏈路8通信，省去布線麻煩。指揮中心的中央服務(wù)器6根據(jù)服務(wù)器 3上傳的信息在主顯示屏7上顯示相關(guān)的信息。該混合系統(tǒng)的有線部分主要是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的視頻檢測處理算法，在發(fā)現(xiàn)異常情況下，及時以文字、聲音、圖片等形式給出預(yù)警信息，并及時將異常區(qū)域的視頻監(jiān)測情況切換到指揮中心的主顯示屏上。該混合系統(tǒng)的無線部分包括各種傳感節(jié)點(diǎn)組成的小型無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，傳感節(jié)點(diǎn)能夠獲取震動、聲音、紅外、傾角、流量等信息。節(jié)點(diǎn)將獲取的信息或信息處理結(jié)果及時通過無線網(wǎng)絡(luò)采用單跳或多跳方式傳送到匯聚中心， 匯聚中心將上報的信息傳送到指揮中心的中央服務(wù)器，指揮中心的中央服務(wù)器根據(jù)匯總的信息作出相應(yīng)的判斷，同樣將異常情況以文字、聲音、圖片等形式給出，結(jié)合二維地圖信息在指揮中心的顯示屏上顯示。傳感節(jié)點(diǎn)采用電池供電，并以太陽能和大電容作為輔助供電， 避免供電受限的情況下監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓。該混合系統(tǒng)的有線監(jiān)測部分和無線監(jiān)測部分并不是相互獨(dú)立，可以交互聯(lián)動。不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明可以對石油管道、水利水渠、供水管道、天然氣管道、城市用水河道等附屬區(qū)域監(jiān)測，該混合系統(tǒng)解決了人工巡視無法對異常情況快速響應(yīng)的問題，避免了全視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在監(jiān)控盲區(qū)和受天氣影響的問題，能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r作出快速響應(yīng)保障管網(wǎng)安全，是一種全天候的監(jiān)測系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，其特征在于，包括指揮中心、 有線部分和無線部分；所述有線部分包括攝像機(jī)和第一服務(wù)器；所述無線部分包括傳感節(jié)點(diǎn)、匯聚中心和第二服務(wù)器；所述攝像機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與所述第一服務(wù)器相連；所述傳感節(jié)點(diǎn)與所述匯聚中心無線連接；所述匯聚中心與第二服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)通信鏈接；所述第一服務(wù)器和第二服務(wù)器分別與指揮中心的中央服務(wù)器實(shí)現(xiàn)通信連接；所述攝像機(jī)用于拍攝管網(wǎng)實(shí)時視頻；所述第一服務(wù)器采用視頻檢測處理算法對攝像機(jī)拍攝的實(shí)時視頻進(jìn)行處理；所述傳感節(jié)點(diǎn)用于獲取管網(wǎng)的實(shí)時信息；所述匯聚中心用于接收所述傳感節(jié)點(diǎn)獲取的實(shí)時信息并將收到的實(shí)時信息傳輸給所述第二服務(wù)器；所述中央服務(wù)器根據(jù)所述第一服務(wù)器和第二服務(wù)器上傳的信息做出相應(yīng)的判斷，將異常情況結(jié)合二維地圖信息在指揮中心的顯示屏上顯不O
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感節(jié)點(diǎn)接入震動傳感器、聲音傳感器、紅外傳感器、磁敏傳感器和傾角傳感器，獲取管網(wǎng)的實(shí)時信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感節(jié)點(diǎn)采用電池供電，太陽能和電容作為輔助供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感節(jié)點(diǎn)執(zhí)行低功耗值守策略，所述傳感節(jié)點(diǎn)與匯聚中心之間通過單跳或多跳進(jìn)行通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器節(jié)點(diǎn)對獲取的管網(wǎng)實(shí)時信息進(jìn)行處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機(jī)通過以太網(wǎng)或無線局域網(wǎng)與所述第一服務(wù)器相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于管網(wǎng)監(jiān)測的混合系統(tǒng)，包括指揮中心、有線部分和無線部分；有線部分包括攝像機(jī)和第一服務(wù)器；無線部分包括傳感節(jié)點(diǎn)、匯聚中心和第二服務(wù)器；攝像機(jī)用于拍攝管網(wǎng)實(shí)時視頻；第一服務(wù)器采用視頻檢測處理算法對攝像機(jī)拍攝的實(shí)時視頻進(jìn)行處理；傳感節(jié)點(diǎn)用于獲取管網(wǎng)的實(shí)時信息；匯聚中心用于接收傳感節(jié)點(diǎn)獲取的實(shí)時信息并將收到的實(shí)時信息傳輸給第二服務(wù)器；中央服務(wù)器根據(jù)第一服務(wù)器和第二服務(wù)器上傳的信息做出相應(yīng)的判斷，將異常情況結(jié)合二維地圖信息在指揮中心的顯示屏上顯示。本發(fā)明可以有效彌補(bǔ)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的缺點(diǎn)，形成一個有效的抗毀能力強(qiáng)的監(jiān)測系統(tǒng)。
文檔編號H04W84/18GK102594595SQ201210027679
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者李鳳榮, 林興華, 林振華, 王智, 王營冠, 王靜 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所, 中國科學(xué)院嘉興無線傳感網(wǎng)工程中心