[发明专利]用于城市强对流天气预防的传感器网络

摘要

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。

主权项

1.一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；仅当控制帧部分包含的是请求传感器数据，则解析数据请求帧部分，数据请求帧部分封装了控制请求内容、请求目标、以及返回数据的类型；循环检错码部分采用了CRC循环检测码，仅当固定节点或移动节点检测CRC循环检测码的结果正确时，才真正接收数据，否则判断为噪声数据，并废弃；固定节点与移动节点进行组网通信时将通信协议的数据包作为心跳包，采用的数据格式包括帧头部分、数据帧部分、位置信息帧部分及求和检错码部分，其中，帧头部分仅由数据长度以及播撒前就已经写入节点的唯一ID号组成；数据帧部分封装了所有传感器数据；位置信息帧部分封装了节点的定位信息的经纬度数据；求和检错码为数据帧部分与位置信息帧部分之和。