CN102594595A

CN102594595A - 一种基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统

Info

Publication number: CN102594595A
Application number: CN2012100276794A
Authority: CN
Inventors: 林振华; 林兴华; 王静; 王智; 李凤荣; 王营冠
Original assignee: JIAXING WIRELESS SENSOR NETWORKS ENGINEERING CT CAS; Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: JIAXING WIRELESS SENSOR NETWORKS ENGINEERING CT CAS; Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明涉及一种基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统，包括指挥中心、有线部分和无线部分；有线部分包括摄像机和第一服务器；无线部分包括传感节点、汇聚中心和第二服务器；摄像机用于拍摄管网实时视频；第一服务器采用视频检测处理算法对摄像机拍摄的实时视频进行处理；传感节点用于获取管网的实时信息；汇聚中心用于接收传感节点获取的实时信息并将收到的实时信息传输给第二服务器；中央服务器根据第一服务器和第二服务器上传的信息做出相应的判断，将异常情况结合二维地图信息在指挥中心的显示屏上显示。本发明可以有效弥补视频监控系统的缺点，形成一个有效的抗毁能力强的监测系统。

Description

一种基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统

技术领域

本发明涉及城市管网监测技术领域，特别是涉及一种基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统，适用于石油管道、水利水渠、供水管道、天然气管道、城市用水河道等附属区域的监测。

背景技术

随着国民经济的发展，工农业对水、石油、天然气等的需求迅猛提高，管网运输的方式可以大幅降低运输成本，提供效率。输送水、石油、天然气等管网大部分避开人员密集区域，造成了管网附属区域供电麻烦的问题。输送水、石油、天然气等管网与众多的沟、河、铁路、公路等交叉，对监测系统布线造成一定的障碍。

目前对管网的监测大部分采用人工巡视和视频监控的方式。人工巡视只能周期性监测某个区域，无法对异常情况做出实时反应。视频监控的方式受到光照条件的影响，虽然红外摄像机可以弥补这个问题，但其个体单价偏高。不论哪一种摄像机，摄像机作为有向传感器，存在监控盲区。监控盲区如果被不法分子利用，破坏管网，造成生命财产损失。摄像机工作及视频传输需要耗用大量的电能，不适合于采用电池，而一旦电网供电出现问题，整个视频监控系统就会瘫痪。

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用于管网监测的混合系统，可以有效弥补视频监控系统的缺点，形成一个有效的抗毁能力强的监测系统。

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用于管网监测的混合系统，包括指挥中心、有线部分和无线部分；所述有线部分包括摄像机和第一服务器；所述无线部分包括传感节点、汇聚中心和第二服务器；所述摄像机通过网络与所述第一服务器相连；所述传感节点与所述汇聚中心无线连接；所述汇聚中心与第二服务器之间实现通信链接；所述第一服务器和第二服务器分别与指挥中心的中央服务器实现通信连接；所述摄像机用于拍摄管网实时视频；所述第一服务器采用视频检测处理算法对摄像机拍摄的实时视频进行处理；所述传感节点用于获取管网的实时信息；所述汇聚中心用于接收所述传感节点获取的实时信息并将收到的实时信息传输给所述第二服务器；所述中央服务器根据所述第一服务器和第二服务器上传的信息做出相应的判断，将异常情况结合二维地图信息在指挥中心的显示屏上显示。

所述传感节点接入震动传感器、声音传感器、红外传感器、磁敏传感器和倾角传感器，获取管网的实时信息。

所述传感节点采用电池供电，太阳能和电容作为辅助供电。

所述传感节点执行低功耗值守策略，所述传感节点与汇聚中心之间通过单跳或多跳进行通信。

所述传感器节点对获取的管网实时信息进行处理。

所述摄像机通过以太网或无线局域网与所述第一服务器相连。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本发明分为两部分：有线监测部分和无线监测部分。有线监测部分主要是视频监控系统，视频监控系统运行相关的算法，为指挥中心提供二维信息和预警信息。无线监测部分获取震动、声音、红外、倾角、流量等信息，为指挥中心提供一维信息和预警信息，并可以与视频监控系统联动。无线监测部分采用电池供电，并以太阳能和大电容作为辅助供电，确保系统长时间值守。无线监测部分的传感器可以弥补视频监控系统的盲区，形成全网覆盖，避免监测死角存在。

本发明可以对石油管道、水利水渠、供水管道、天然气管道、城市用水河道等附属区域监测，该混合系统解决了人工巡视无法对异常情况快速响应的问题，避免了全视频监控系统存在监控盲区和受天气影响的问题，能够对异常情况作出快速响应保障管网安全，是一种全天候的监测系统。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统，包括指挥中心、有线部分和无线部分；所述有线部分包括摄像机和第一服务器；所述无线部分包括传感节点、汇聚中心和第二服务器；所述摄像机通过网络与所述第一服务器相连，网络可以是以太网，也可以是无线局域网，采用的通信介质可以是双绞线，也可以是光纤；所述传感节点与所述汇聚中心无线连接；所述汇聚中心与第二服务器之间实现通信链接；所述第一服务器和第二服务器分别与指挥中心的中央服务器实现通信连接；所述摄像机用于拍摄管网实时视频；所述第一服务器采用视频检测处理算法(如时间差分法、光流法、背景差法等)对摄像机拍摄的实时视频进行处理；所述传感节点用于获取管网的实时信息；所述汇聚中心用于接收所述传感节点获取的实时信息并将收到的实时信息传输给所述第二服务器；所述中央服务器根据所述第一服务器和第二服务器上传的信息做出相应的判断，将异常情况结合二维地图信息在指挥中心的显示屏上显示。本发明的管网监测的混合系统的有线部分和无线部分可以单独存在，也可以互相互补，视频监测系统的盲区有小型无线监测网络补充，消除监测盲区。

其中，所述传感节点接入震动传感器、声音传感器、红外传感器、磁敏传感器和倾角传感器，获取管网的实时信息。传感节点向中心发送的信息可以是本地获取的信息，也可以是相关算法(如有时域方法、频域方法、参数化模型方法、高阶谱方法、时频域方法、非线性方法)获取的二次加工信息，还可以是监测结果信息。传感节点执行相关的低功耗值守策略，节点与中心之间通过单跳或多跳进行通信。传感节点采用电池供电，并以太阳能和大电容作为辅助供电，避免电力资源受限的情况下监测系统瘫痪。传感节点包括储能大电容，节点只有在电容的电量耗尽后才启用电池供电，节省电池充电次数。

如图1所示，该混合系统分为有线和无线两部分。有线监测系统主要是由摄像机5、网络4、服务器3组成的。网络4可以为以太网、无线局域网等，通信介质可以是双绞线、光纤等。有线监测系统采用有线供电，电力来源于供电公司。无线监测系统有传感节点1、汇聚中心2、服务器3组成的。传感节点1接入震动、声音、红外、磁敏、倾角等传感器，获取相关的信息。传感节点1采用电池供电，太阳能和大电容作为辅助供电。传感节点1与汇聚中心2之间通过无线链路8通信，省去布线麻烦。指挥中心的中央服务器6根据服务器3上传的信息在主显示屏7上显示相关的信息。

该混合系统的有线部分主要是视频监控系统，视频监控系统运行相关的视频检测处理算法，在发现异常情况下，及时以文字、声音、图片等形式给出预警信息，并及时将异常区域的视频监测情况切换到指挥中心的主显示屏上。该混合系统的无线部分包括各种传感节点组成的小型无线监测网络，传感节点能够获取震动、声音、红外、倾角、流量等信息。节点将获取的信息或信息处理结果及时通过无线网络采用单跳或多跳方式传送到汇聚中心，汇聚中心将上报的信息传送到指挥中心的中央服务器，指挥中心的中央服务器根据汇总的信息作出相应的判断，同样将异常情况以文字、声音、图片等形式给出，结合二维地图信息在指挥中心的显示屏上显示。传感节点采用电池供电，并以太阳能和大电容作为辅助供电，避免供电受限的情况下监测系统出现瘫痪。该混合系统的有线监测部分和无线监测部分并不是相互独立，可以交互联动。

不难发现，本发明可以对石油管道、水利水渠、供水管道、天然气管道、城市用水河道等附属区域监测，该混合系统解决了人工巡视无法对异常情况快速响应的问题，避免了全视频监控系统存在监控盲区和受天气影响的问题，能够对异常情况作出快速响应保障管网安全，是一种全天候的监测系统。

Claims

1.一种基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统，其特征在于，包括指挥中心、有线部分和无线部分；所述有线部分包括摄像机和第一服务器；所述无线部分包括传感节点、汇聚中心和第二服务器；所述摄像机通过网络与所述第一服务器相连；所述传感节点与所述汇聚中心无线连接；所述汇聚中心与第二服务器之间实现通信链接；所述第一服务器和第二服务器分别与指挥中心的中央服务器实现通信连接；所述摄像机用于拍摄管网实时视频；所述第一服务器采用视频检测处理算法对摄像机拍摄的实时视频进行处理；所述传感节点用于获取管网的实时信息；所述汇聚中心用于接收所述传感节点获取的实时信息并将收到的实时信息传输给所述第二服务器；所述中央服务器根据所述第一服务器和第二服务器上传的信息做出相应的判断，将异常情况结合二维地图信息在指挥中心的显示屏上显示。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统，其特征在于，所述传感节点接入震动传感器、声音传感器、红外传感器、磁敏传感器和倾角传感器，获取管网的实时信息。

3.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统，其特征在于，所述传感节点采用电池供电，太阳能和电容作为辅助供电。

4.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统，其特征在于，所述传感节点执行低功耗值守策略，所述传感节点与汇聚中心之间通过单跳或多跳进行通信。

5.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统，其特征在于，所述传感器节点对获取的管网实时信息进行处理。

6.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络用于管网监测的混合系统，其特征在于，所述摄像机通过以太网或无线局域网与所述第一服务器相连。