[发明专利]用于城市强对流天气预防的传感器网络

说明书

本发明提供了一种用于城市强对流天气预防的传感器网络，其特征在于，包括布置在待监测区域的多个位置固定不动的固定节点，所有固定节点发出的信号将待监测区域完全覆盖，用户通过移动智能终端与固定节点进行数据交互；所述传感器网络还包括搭载在无人机、无人车或无人船上的移动节点，移动节点从外部获取救援目标的位置信息后，将该位置信息发送给无人机、无人车或无人船的控制系统，由无人机、无人车或无人船搭载移动节点移动至救援目标位置处。本发明使得普通用户可以通过移动智能设备了解危害安全的因素，并进行一定权限的管理干预。而在城市强对流天气所造成的事故发生后，即使周边通信设施被破坏，救灾人员也可得到救灾辅助信息。

技术领域

本发明涉及一种用于预防城市强对流天气的传感器网络。

背景技术

随着我国城市的不断发展，城市生活也变得日益复杂，事故防治形势不容乐观，城市灾害的类型种类逐渐增多，其中城市火灾，强对流天气灾害占多数。

城市火灾是城市灾害防治的重点对象。由于城市火灾的蔓延趋势快、危机范围广等特点，在城市火灾预防与避险方面的研究相对较多。

相反，在城市强对流天气预防领域，鲜有稳定、高效、实用的系统。城市灾害中强对流天气一般属于小型空间中气象发生的现象，因为强对流天气产生的速度快、空间相对小，所以预报以及预警的工作拥有一定困难。然而，世界范围内的城市强对流天气的事故频率越来越高，危害程度只增不减。城市气象灾害越发呈现出高破坏性，高频次性，低稳定性，决定因素多元性。强对流天气灾害相对于其他城市灾害，它的破坏性更大，影响范围更广，预防工作更难。常见的强对流天气如雷暴、雷雨、短时强降水、暴雪、大风等，如果不能妥善的防治这些强对流天气灾害，其造成的经济损失以及人员伤亡将难以想象，甚至会发生链式反应，造成另外的一系列城市灾害。

发明内容

本发明的目的是：使得普通用户可以通过移动智能设备了解危害安全的因素，并进行一定权限的管理干预。而在城市强对流天气所造成的事故发生后，即使周边通信设施被破坏，救灾人员也可得到救灾辅助信息。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种用于城市强对流天气预防的传感器网络，其特征在于，包括布置在待监测区域的多个位置固定不动的固定节点，所有固定节点发出的信号将待监测区域完全覆盖，用户通过移动智能终端与固定节点进行数据交互；所述传感器网络还包括搭载在无人机、无人车或无人船上的移动节点，移动节点从外部获取救援目标的位置信息后，将该位置信息发送给无人机、无人车或无人船的控制系统，由无人机、无人车或无人船搭载移动节点移动至救援目标位置处，救援目标与移动节点建立通信后，由无人机、无人车或无人船完成避险救援任务；

固定节点与移动节点之间利用LoRa协议进行组网，组成分布式无线传感器网络系统，组网时，LoRa的物理层协议采用透明广播模式，仅移动节点是透明广播模式中的汇聚节点，所有固定节点都将数据通过LoRa透明广播传输给移动节点；

固定节点与移动节点的结构相同，包括主控模块、传感模块、定位模块、无线通信模块及供电模块，供电模块为主控模块、传感模块、定位模块及无线通信模块提供工作电压，传感模块用于采集节点周围的环境数据，定位模块用于给出当前节点的定位信息，无线通信模块包括用于实现节点间通信的低功耗广域网 LoRa单元及用于实现节点与移动智能终端通信的蓝牙单元；

将移动智能终端发送至固定节点或移动节点的数据帧定义为请求帧，请求帧由帧头部分、控制帧部分、数据请求帧部分、循环检错码部分组成，其中：

帧头部分包含当前请求帧的描述信息，帧头部分用于检测当前请求帧的完整性，以及过滤剔除非本传感器网络的数据帧，帧头部分中包括用于标识接收当前请求帧的是固定节点还是移动节点的节点标识位；

控制帧部分包含请求传感器数据或控制周边器件指令，控制帧部分中包括用于标识控制帧部分包含的是请求传感器数据或是控制周边器件指令的标识位，若标识位表示控制帧部分包含的是请求传感器数据，则帧指针直接指向数据请求帧部分，否则解析控制帧部分；