[发明专利]分布式无线监控前端设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种由多个分离的无线监控节点组成的分布式无线监控系统前端设备。

背景技术

监控系统的设备通常由三部分组成：前端、终端和传输通道。前端设备主要对监控区域或物体进行检测，终端设备进行数据处理与控制、传输通道保障前端设备与终端设备的信号连接。现有的前端设备形式较多，主动式前端包括无线电雷达、激光雷达、超声波雷达、红外或激光对射装置等，被动式前端包括光电探测器、震动电缆等；终端设备的形式主要有：监控计算机、监视器或电视机、硬盘录像机或硬盘矩阵等；传输通道有电缆、光纤、微波、激光等。

有线前端设备需要有专用的供电与通讯电缆，对于线路难以架设的区域,如悬崖，安装困难或安装成本高。无线监控前端设备的出现解决了这一问题，无线监控前端设备是将无线传输技术应用在监控前端设备上，它可以将不同地点的现场信息实时通过无线通讯手段传送到监控中心，通过监控前端使用发电机或蓄电池的方式，可完全不需要供电与通讯电缆，但无线监控前端设备仍需要定时进行能源供给。现有监控前端设备由于每一个设备要覆盖区域较大，因些体积较大，隐蔽性差，对容易被破坏的监控区域，如监控环境复杂，传输距离远的边境线，需防雷击、过载、断电、电磁干扰和人为破坏等不安全的因素，前端设备难以持续有效地进行区域监控。现有前端设备的结构形态通常采用探测器集中在同一个设备结构中，所获得的信息没有相互验证的价值，只能通过算法或与其它设备信息融合降低漏警与虚警率。对于雷达或光电探测器而言，由于监控区域地势的多样性，也往往存在监控盲区。无线组网技术是近年来随着物联网技术的发展而逐渐成熟的一门技术，目前无线组技术中比较成熟有蜂舞技术(Zigbee)与凌力尔特公司推出的微尘网络技术(Dust Networks^TM)，这两种技术都是可自组织网络的近距离、低功耗、低成本、低数据率、低复杂度的双向无线通信技术。

发明内容

本发明针对现有技术监控前端设备的不足之处，提出一种将能量收集、监控、无线组网技术结合的，易于安装、隐蔽性强、分辨率高、无盲区、通讯链路可自愈的分布式无线监控前端设备。

本发明的上述目的可以通过下述技术解决方案予以实现。一种分布式无线监控前端设备，包括多个分离的分布式无线监控节点，每个分布式无线监控节点由能量收集模块、电源模块、监控模块、无线组网模块以及密闭外壳组成，电源模块为监控模块与无线组网模块供电，其特征在于：能量收集模块将从外界环境中收集的自然能量转换电能对电源模块进行充电；无线组网模块中的主控芯片定时器控制整个无线监控节点的电源休眠与定时唤醒；无线组网模块主控芯片根据邻域的节点分布，采用星状网络拓扑、树状网络拓扑以及网状网络拓扑三种模式之一进行无线网络自组织过程控制；监控模块无线组网模块进行信号通讯，当监控模块在监控区域检测到感兴趣的信息时，主控芯片将接收到的监控模块的通知信号作为告警信号发射的使能信号；告警信号通过无线自组织网络传输给中继设备或监控终端，或者与周边无线监控节点进行告警信息确认后再通过无线自组织网络传输给监控终端。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明将能量收集模块、电源模块、监控模块与无线组网模块联接，封装在密闭外壳内构成一个无线监控节点，通过多个分离的无线监控节点的无线通讯网络自组织构成分布式无线监控设备。在监控区域安装多个分离的无线监控节点构成分布式的无线监控前端设备，采用收集光能、热能或机械能自然能量转换电能对电源模块进行充电，电源模块为监控模块与无线组网模块提供电能，每个无线监控节点通过能量收集模块收集到的能量进行工作，无须架设供电线缆，易于安装。每个节点都能通过节点组成的无线通讯网络与终端通讯，这种分布式节点无线组网技术可用成熟的zigbee技术完成。由于一般情况下所有的分布式节点不会同时与终端进行通讯，只有在有告警信息出现的时候，才会向终端发送警告，多个分离的监控模块共同完成对一个区域的监控。

本发明在无线组网模块中采用唤醒控制，通过它的主控芯片定时器控制整个无线监控节点的电源休眠与定时唤醒，使整个无线监控节点只在唤醒时工作，其余时间休眠节能，解决了监控前端使用发电机或蓄电池供电设备复杂，使用寿命短，易导致供电缺失的问题。

本发明的无线监控节点的监控模块与无线组网模块可采用片上系统解决方案，做到小型化、低功耗。因此能量收集模块与电源模块也可以相应小型化，从而各个无线监控节点的体积会明显小于现有监控前端，具有更强的隐蔽性，不易被发现和破坏。