[发明专利]一种基于无线传感器网络的有毒气体监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及有毒气体监测技术领域，特别是涉及一种基于无线传感器网络的有毒气体监测系统。

背景技术

在化工厂中，由于操作失误或天气原因，很有可能会造成有毒气体的泄露，而现有的有毒气体监测系统存在如下问题：

(1)由于现有的大部分有毒气体监测系统是通常采用单个传感器进行监测，因此没有形成整体监测，很难对有毒气体扩散态势评估。

(2)传感器节点没有添加定位功能，随机布设时还需人工标定节点位置。

(3)传感器节点中无电量监测信息，不能及时更换节点代替电池耗尽节点。

(4)有毒气体监测没有考虑天气对有毒气体扩散的影响。

(5)无线数据传输依赖于公网。

现有专利申请“一种用于有毒气体探测的无线传感器网络系统”(申请号：200810059960.X)介绍了由大量有毒气体传感器、大量无线终端和一个无线接收端机组成的用于有毒气体探测的自组织的多跳无线传感器系统。但是该系统并没有将作为影响有毒气体扩散重要因素的天气因素考虑在内，因此天气因素变化的情况下无法准确对有毒气体的扩散进行探测。并且该系统的无线终端无定位模块、本地存储模块，因而无线终端的位置需要手工标定，发生网络错误时数据无法进行本地保存。无线终端与气体传感器之间的串行RS-232通信接口没有考虑防止雷击或静电隔离。大量无线终端无电量信息提供给监测终端，导致电池耗尽无线终端不能被及时更换。无线终端与无线接收端机通信采用冲突避免的信道侦听机制，可能造成网络延时严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于无线传感器网络的有毒气体监测系统，能够在各种天气情况下准确地对有毒气体扩散情况进行监测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于无线传感器网络的有毒气体监测系统，包括气体传感器、监测终端、至少两个传感器节点和至少两个汇聚节点，所述的有毒气体监测系统还包括气象传感器；所述的气象传感器用于接收监测区域内的气象信息；所述的气体传感器用于接收有毒气体信息信号，对有毒气体信息信号进行前端处理，并将处理的结果传输给所述的传感器节点；所述的传感器节点接入所述的气体传感器和气象传感器，用于收集得到的有毒气体信息信号和气象信息，将收到的有毒气体信息信号和气象信息与传感器节点自身电量信息和位置信息进行打包，并将打包数据发送至所述的汇聚节点；所述的汇聚节点将接收到的打包数据与汇聚节点自身电量信息和位置信息发送给所述的监测终端；所述的监测终端用于实时显示有毒气体的监测结果。

所述的传感器节点包括第一微控制器、第一外部接口模块、第一无线射频模块；所述的第一微控制器用于控制所述的第一外部接口模块和第一无线射频模块；所述的第一外部接口模块用于接入所述的气体传感器和气象传感器，形成接收有毒气体信息信号和气象信息的通道；所述的第一无线射频模块用于与汇聚节点和其他的传感器节点进行相互通信，实现数据传送；所述的第一外部接口模块为隔离的串行接口电路。

所述的传感器节点还包括与所述的第一微控制器相连的第一定位模块；所述的第一定位模块用于获取所述的传感器节点自身位置信息。

所述的传感器节点还包括与所述的第一微控制器、第一外部接口模块、第一无线射频模块和第一定位模块相连的第一电源模块；所述的第一电源模块用于向传感器节点中的各个模块提供电源并进行管理；所述的第一电源模块通过分压电路和第一微控制器得到传感器节点自身的电量信息。

所述的传感器节点还包括分别与所述的第一微控制器和第一电源模块相连的第一存储模块；所述的第一存储模块用于将接收到的有毒气体信息信号和气象信息进行存储。

所述的汇聚节点包括第二微控制器、第二外部接口模块、第二无线射频模块；所述的第二微控制器用于控制所述的第二外部接口模块和第二无线射频模块；所述的第二外部接口模块用于接入所述的监控终端；所述的第二无线射频模块用于与传感器节点和其他的汇聚节点进行相互通信，实现数据接收和转发。

所述的汇聚节点还包括与所述的第二微控制器相连的第二定位模块；所述的第二定位模块用于获取所述的汇聚节点自身位置信息。

所述的汇聚节点还包括与所述的第二微控制器、第二外部接口模块、第二无线射频模块和第二定位模块相连的第二电源模块；所述的第二电源模块用于向汇聚节点中的各个模块提供电源并进行管理。所述的第二电源模块通过分压电路和第二微控制器得到汇聚节点自身的电量信息。