基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统和方法

1、一种基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统，其特征在于： 包括散布于监测目标区域的多数个信息采集节点、多数个中继节点、多 数个监控基站和远程服务器，每个信息采集节点都选择性的与一中继节 点或一监控基站无线连接，多数个中继节点与多数个监控基站组成链式 网，并负责将多数个信息采集节点的信息传送给监控基站，监控基站汇 聚所有接收到的网络信息，通过有线网络发送至远程服务器，实现环境 监控的信息化。
2、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控 系统，其特征在于：所述信息采集节点，其外壳封装由防水防压防腐蚀 的轻型材料构成，避免信息采集节点的内部电路受水、腐蚀性物质或其 它污染物质的破坏，外壳内设有微处理器、存储器、电源、无线通信模 块、身份标识模块和模数转换器，按常规连接；传感器和无线通信单元 的天线置于外壳外侧，以利传感器与被测物质充分接触。
3、根据权利要求1或2所述的基于无线传感器网络的河流流域污染 监控系统，其特征在于：所述信息采集节点，根据布设方式的不同，分 为两类：静止信息采集节点和移动信息采集节点，每个信息采集节点的 工作方式都为无线通信。
4、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控 系统，其特征在于：所述中继节点，包括外壳、微处理器、存储器、无 限通信单元、电源和身份标识模块，微处理器、存储器、电源、无线通 信单元和身份标识模块置于外壳内，按常规连接；无线通信单元的天线 置于外壳外侧，与信息采集节点无线通信。
5、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控 系统，其特征在于：所述监控基站，包括PC机、无线通信单元和计算 机网络通信接口，按常规连接，计算机网络通信接口通过有线网络与远 程服务器电连接；监控基站采用无线与有线通信相结合的方式进行通信。
6、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的河流流域污染监控 系统，其特征在于：所述多数个中继节点与一个监控基站组成链式网， 作为无线传感器网络的信宿节点汇聚网络传输的数据；同时通过有线网 络与远程服务器相连接，将信息采集节点采集的数据传输至远程服务器。
7、根据权利要求1或6所述的基于无线传感器网络的河流流域污染 监控系统，其特征在于：所述组成链式网，其链式无线网络的各个中继 节点、监控基站的身份和位置是已知的，节点与节点之间进行通信，并以 多跳的方式进行数据的传递。
8、根据权利要求1和6所述的基于无线传感器网络的河流流域污染 监控系统，其特征在于：所述组成链式网，其和多数个信息采集节点自 组成无线网络，链式网能确定移动信息采集节点的地理位置。
9、根据权利要求1或6所述的基于无线传感器网络的河流流域污染 监控系统，其特征在于：所述有线网络，为以太网或者Internet网。
10、一种基于无线传感器网络的河流流域污染监控系统的工作方法， 其特征在于：由分布于监控流域的信息采集节点将采集到的信息直接发 送到监控基站或中继节点，再经中继节点发送到监控基站，监控基站将 数据以有线的方式传给远程服务器；其具体步骤如下：
步骤a：启动整个系统，使监控基站和远程服务器处于预备接收数据 的状态，启动由多数个中继节点与多数个监控基站组成的链式网；
步骤b：在所监控流域内布撒多数个信息采集节点，信息采集节点是 静止的或顺水漂流的，布撒后，信息采集节点当即启动；
步骤c：信息采集节点检测能与之通信的中继节点，确定并通信后，信 息采集节点与中继节点组成自组的无线传感器网络，将采集的水质信息 传给中继节点，中继节点再将水质信息传给监控基站；
步骤d：或信息采集节点检测能与之通信的监控基站，确定并通信后， 直接将监测到的水质质量参数发给监控基站；
步骤e：所有的监控基站通过有线网与远程服务器相连，并将由中继 节点或信息采集节点传来的数据发送到远程服务器；
步骤f：远程服务器根据水质信息数据进行处理，并控制操作。
11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述步骤b中：如 果是静止信息采集节点，当其被布置于监控基站附近的位置，即直接与监 控基站通信，当其被布置于距监控基站的远处，不能与监控基站直接通信， 则通过中继节点与监控基站通信，此时静止信息采集节点和监控基站已经 开始通信，对流域水质进行实时监控；
如果是顺流而下的移动信息采集节点，由于射频通信的通信距离的限 制，在其顺流而下的过程中，移动信息采集节点漂流到监控基站附近时， 与监控基站直接通信，如果漂流出与通信基站直接通信的范围，则通过就近 的中继节点与监控基站通信，漂流期间，会与不同的中继节点进行通信。
12、根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述如果是顺流而 下的移动信息采集节点，并且整个流域有多个链式网，移动信息采集节点 可以与以监控基站为信宿节点的链式网动态地组成网络，当移动节点脱 离开一个监控基站的联网后，继续漂流会与另一个监控基站组成网络， 如果出现移动信息采集节点脱离一链式网的情况，则移动信息采集节点 应该记录脱离期间采集到的数据，一旦该移动信息采集节点重新进入另一 个链式网，则立即传送记录数据；如果不能直接与就近的监控基站组成网 络，即通过就近的中继节点与监控基站组成网络，进而传递信息。
13、根据权利要求10所述的方法，其特征在于：监控基站和信息采 集节点的信息交互方法，是信息采集节点和监控基站相互作用，信息采 集节点向监控基站发送所采集到的信息和其它信息，监控基站也向信息 采集节点广播信息；
信息采集节点的信息采集和传送方法，是由信息采集节点监测到水质 数据并直接或以接力的方式传送至就近的监控基站，或通过固定节点传 给监控基站，具体步骤如下：
步骤a：在信息采集节点布撒之前，先启动整个系统，使监控基站和 链式网和远程服务器处于预备接收数据的状态；
步骤b：信息采集节点布撒后，开始水质信息的采集，采集信息是通 过信息采集节点的传感器；
步骤c：采集到水质信息，如果能够直接传送给监控基站，则直接传 送；否则需要检测能与之通信的中继节点；
步骤d：信息采集节点检测到中继节点后，由微处理器控制，通过无 线收发单元传送信息，再由中继节点将信息传给监控基站；
步骤e：最后由监控基站通过有线网将信息传送给远程服务器。
14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述监控基站和信 息采集节点的信息交互方法，由监控基站通过广播控制信息控制节点工 作方式，具体步骤如下：
步骤a：监控基站广播测试信息，然后等待；
步骤b：信息采集节点收到广播信息后，直接给监控基站发送确认信 息；
步骤c：或中继节点收到广播信息后，发送给与之通信的信息采集节 点，信息采集节点再通过中继节点给监控基站发送确认信息；
步骤d：监控基站收到确认信息后，即确认与该信息采集节点的连 接；
步骤e：监控基站准备下一次发送广播信息；
步骤f：如果监控基站想控制单个信息采集节点，即广播带该信息采 集节点地址的广播信息。

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