專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，屬于山洪監(jiān)測領域。
背景技術：
山丘區(qū)小流域由于山高坡陡、河流源短流急，在暴雨天氣下易于發(fā)生山洪災害。我國山洪災害的防御策略是“以防為主，防重于搶”，防御防治的方法是既要采取工程措施，提高工程防洪標準，也要采取非工程措施，建立綜合防洪減災體系，提高防災抗風險能力。但是，目前我國絕大多數(shù)山丘區(qū)小流域沒有監(jiān)測預報和預警系統(tǒng)，即使有監(jiān)測站點，也因單點局部水情的預報精度不高，報汛段次太少，使得山丘區(qū)山洪災害的預報預警非常薄弱，無法從整體的角度對整個山區(qū)的山洪動向進行預警。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是為了解決現(xiàn)有山洪監(jiān)測預報和預警系統(tǒng)的單點局部水情的預報精度不高的問題，提供了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)。本實用新型所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，它包括多個采集終端和服務器，每個采集終端均與服務器進行無線通信；采集終端包括終端處理器、多普勒超聲流量計、超聲波水位傳感器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和終端無線射頻模塊，多普勒超聲流量計的輸出端與終端處理器的流速信號輸入端相連；超聲波水位傳感器的輸出端與終端處理器的水位信號輸入端相連；程序存儲器的預置程序輸出端與終端處理器的預置程序輸入端相連；終端處理器的存儲輸入輸出端與數(shù)據(jù)存儲器的存儲輸入輸出端相連；終端處理器的數(shù)據(jù)輸出端與終端無線射頻模塊的輸入端相連，終端無線射頻模塊將采集終端采集到的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去；服務器包括匯聚點處理器、匯聚點無線射頻模塊和A/D轉換電路，匯聚點無線射頻模塊接收采集終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，匯聚點無線射頻模塊的輸出端與A/D轉換電路的模擬信號輸入端相連，A/D轉換電路的數(shù)字信號輸出端與匯聚點處理器的輸入端相連，匯聚點處理器的控制指令輸出端與匯聚點無線射頻模塊的控制端相連。本實用新型的優(yōu)點:本實用新型適用于對山丘區(qū)整個區(qū)域山洪動向的監(jiān)測。它在山洪監(jiān)測系統(tǒng)的物理架構中，作為監(jiān)測站的前端傳感觸角，擴大山丘區(qū)小流域水位和流速收集的信息量，提高水情信息的收集時效。并且結合后臺的處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了山洪地質(zhì)災害監(jiān)測、預警、響應三個工作環(huán)節(jié)的自動化、一體化。從而為規(guī)避山洪風險，避免或減少山洪災害導致的人員傷亡和財產(chǎn)損失，有效防御山洪災害、實施指揮決策和調(diào)度以及搶險救災提供了保障。及時開展這項對人類未來生活影響深遠的前沿科技研究，對整個國家的社會經(jīng)濟將有重大的戰(zhàn)略意義。本實用新型能夠準確監(jiān)測山洪的動向:通過無線射頻模塊發(fā)來的數(shù)據(jù)，傳送給后臺處理系統(tǒng)，利用現(xiàn)在已經(jīng)有的山洪預測的后臺模型，對山丘區(qū)中山洪發(fā)生的可能性進行預警。本實用新型能夠實時監(jiān)測:在網(wǎng)絡節(jié)點接收到服務器發(fā)來的查詢命令后，MSP430模塊控制無線射頻模塊及時把采集的信息發(fā)送出去，有利于及時掌握山丘區(qū)的水情信息從而了解山洪的發(fā)展動向。

圖1是本實用新型所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)的結構框圖；圖2是采集終端的結構框圖；圖3是服務器的結構框圖。
具體實施方式
具體實施方式
一:下面結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，它包括多個采集終端I和服務器2，每個采集終端I均與服務器2進行無線通信；采集終端I包括終端處理器1-1、多普勒超聲流量計1-2、超聲波水位傳感器1-3、程序存儲器1-4、數(shù)據(jù)存儲器1-5和終端無線射頻模塊1-7，多普勒超聲流量計1-2的輸出端與終端處理器1-1的流速信號輸入端相連；超聲波水位傳感器1-3的輸出端與終端處理器1-1的水位信號輸入端相連；程序存儲器1-4的預置程序輸出端與終端處理器1-1的預置程序輸入端相連；終端處理器1-1的存儲輸入輸出端與數(shù)據(jù)存儲器1-5的存儲輸入輸出端相連；終端處理器1-1的數(shù)據(jù)輸出端與終端無線射頻模塊1-7的輸入端相連，終端無線射頻模塊1-7將采集終端I采集到的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去；服務器2包括匯聚點處理器2-1、匯聚點無線射頻模塊2-2和A/D轉換電路2_3，匯聚點無線射頻模塊2-2接收采集終端I發(fā)送的數(shù)據(jù)，匯聚點無線射頻模塊2-2的輸出端與A/D轉換電路2-3的模擬信號輸入端相連，A/D轉換電路2-3的數(shù)字信號輸出端與匯聚點處理器2-1的輸入端相連，匯聚點處理器2-1的控制指令輸出端與匯聚點無線射頻模塊2-2的控制端相連。本實施方式中程序存儲器1-4用于存儲預置的程序。終端處理器1-1采用型號為MSP430的單片機來實現(xiàn)。匯聚點處理器2-1選取ARM9開發(fā)平臺來實現(xiàn)。終端無線射頻模塊1-7和匯聚點無線射頻模塊2-2都采用型號為CC2520射頻芯片來實現(xiàn)。本實施方式能夠實現(xiàn)自動采集山丘區(qū)小流域的水情信息，并對信息進行判斷、存儲和傳輸。為實現(xiàn)最遠監(jiān)測節(jié)點信息的傳輸，設計節(jié)點間的傳輸路徑，在控制能耗的基礎上，選擇最優(yōu)路徑進行傳輸。本實施方式利用無線射頻模塊構成無人值守監(jiān)測節(jié)點，匯聚點ARM9開發(fā)平臺發(fā)送命令控制采集的周期。多個采集終端I構成監(jiān)測網(wǎng)絡，從系統(tǒng)的角度監(jiān)測某一個山丘區(qū)。當在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)異常時，匯聚點ARM9開發(fā)平臺發(fā)送多次采集命令，并把數(shù)據(jù)傳送到后臺處理器。后臺處理器利用現(xiàn)在已有的山洪預測的模型，處理數(shù)據(jù)并進行山洪預警。工作過程:MSP430單片機接收ARM9開發(fā)平臺發(fā)送的查詢命令，通過控制輸入輸出端輸出指令給超聲波水位傳感器1-3和多普勒超聲流量計1-2，使超聲波水位傳感器1-3和多普勒超聲流量計1-2采集端采集信號；同時MSP430單片機的采集信號控制輸入端接收超聲波水位傳感器1-3和多普勒超聲流量計1-2輸出端的信號；MSP430單片機將所采集的水位、流速通過采集信號輸出端輸出給終端無線射頻模塊1-7，同時MSP430單片機將獲得的水位、流速通過數(shù)據(jù)地址總線輸出給數(shù)據(jù)存儲器1-5 ；終端無線射頻模塊1-7對接收到的水位、流速信息進行分析判斷，選擇是否直接發(fā)給匯聚點ARM9開發(fā)平臺，還是發(fā)送給臨近節(jié)點的終端無線射頻模塊1-7之后再發(fā)給匯聚點ARM9開發(fā)平臺，匯聚點ARM9開發(fā)平臺根據(jù)接收結果發(fā)出控制信號給匯聚點無線射頻模塊2-2向上一級發(fā)送。
具體實施方式
二:本實施方式對實施方式一作進一步說明，采集終端I還包括顯示器1-6，終端處理器1-1的顯示信號輸出端與顯示器1-6的顯示信號輸入端相連。顯示器1-6選取型號為SSD-1306液晶屏。所述顯示器1-6的工作流程為:MSP430單片機通過采集信號輸入端獲取超聲波水位傳感器1-3和多普勒超聲流量計1-2采集的水情信息，然后通過輸出端將水情信息傳輸給顯不器1-6。
權利要求1.基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，它包括多個采集終端(I)和服務器(2)，每個采集終端(I)均與服務器(2)進行無線通信； 采集終端(I)包括終端處理器(1-1)、多普勒超聲流量計(1-2)、超聲波水位傳感器(1-3)、程序存儲器(1-4)、數(shù)據(jù)存儲器(1-5)和終端無線射頻模塊(1-7)， 多普勒超聲流量計(1-2)的輸出端與終端處理器(1-1)的流速信號輸入端相連； 超聲波水位傳感器(1-3)的輸出端與終端處理器(1-1)的水位信號輸入端相連； 程序存儲器(1-4)的預置程序輸出端與終端處理器(1-1)的預置程序輸入端相連； 終端處理器(1-1)的存儲輸入輸出端與數(shù)據(jù)存儲器(1-5)的存儲輸入輸出端相連； 終端處理器(1-1)的數(shù)據(jù)輸出端與終端無線射頻模塊(1-7)的輸入端相連，終端無線射頻模塊(1-7)將采集終端(I)采集到的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去； 服務器(2)包括匯聚點處理器(2-1)、匯聚點無線射頻模塊(2-2)和A/D轉換電路(2-3)， 匯聚點無線射頻模塊(2-2)接收采集終端(I)發(fā)送的數(shù)據(jù)，匯聚點無線射頻模塊(2-2)的輸出端與A/D轉換電路(2-3)的模擬信號輸入端相連，A/D轉換電路(2-3)的數(shù)字信號輸出端與匯聚點處理器(2-1)的輸入端相連，匯聚點處理器(2-1)的控制指令輸出端與匯聚點無線射頻模塊(2-2)的控制端相連。
2.根據(jù)權利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，采集終端(I)還包括顯示器(1-6)，終端處理器(1-1)的顯示信號輸出端與顯示器(1-6)的顯示信號輸入端相連。
3.根據(jù)權利要求2所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，顯示器(1-6)選取型號為SSD-1306液晶屏。
4.根據(jù)權利要求1或2所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，終端處理器(1-1)采用型號為MSP430的單片機來實現(xiàn)。
5.根據(jù)權利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，匯聚點處理器(2-1)選取ARM9開發(fā)平臺來實現(xiàn)。
6.根據(jù)權利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，終端無線射頻模塊(1-7)和匯聚點無線射頻模塊(2-2)都采用型號為CC2520射頻芯片來實現(xiàn)。
專利摘要基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，屬于山洪監(jiān)測領域，本實用新型為解決現(xiàn)有山洪監(jiān)測預報和預警系統(tǒng)的單點局部水情的預報精度不高的問題。本實用新型所述基于無線傳感器網(wǎng)絡的山洪監(jiān)測系統(tǒng)，它包括多個采集終端和服務器，每個采集終端均與服務器進行無線通信；采集終端包括終端處理器、多普勒超聲流量計、超聲波水位傳感器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和終端無線射頻模塊，多普勒超聲流量計采集的流速信號和超聲波水位傳感器采集的水位信號給終端處理器，程序存儲器中預置程序；數(shù)據(jù)存儲器存儲采集數(shù)據(jù)；終端無線射頻模塊將采集終端采集到的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送出去；服務器包括匯聚點處理器、匯聚點無線射頻模塊和A/D轉換電路。
文檔編號G08B21/10GK202976408SQ201220753779
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者劉嘉新, 趙永輝, 郎紅, 張捐凈, 苑九海 申請人:東北林業(yè)大學