CN102740506A - 基于无线传感网络的白蚁检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感网络的白蚁检测系统，包括定位系统、传感系统和远端管理平台，定位系统经传感系统与远端管理平台相连；定位系统由数个检测系统相互通讯连接而成，传感器系统包括传感器节点组、骨干节点和网关节点，远端管理平台包括管理终端模块、服务机组和数据分析模块，传感器节点组依次经骨干节点和网关节点与服务器机组相连，数据分析模块与服务器机组相连，服务机组与管理终端模块通讯。本发明重点解决了不同被测物体的检测点位置选取；基于分布式检测点的检测状态绘制白蚁活动路径；多种传感器标准化统一接口、多种环境能量获取的供电系统、户外环境中节点高防护等级的特殊封装与包装等关键问题。

Description

基于无线传感网络的白蚁检测系统

技术领域

 本发明涉及白蚁检测技术领域，尤其涉及一种基于无线传感网络的白蚁检测系统。

背景技术

白蚁带给人类的危害相当广泛，而且具有难以防治的特点。科技人员多年来一直在寻找良好的方法来进行白蚁防治。传统对白蚁防治技术的研究以预防和灭治技术为主，由于受各种检测技术发展水平的制约，有关白蚁检测技术的研究开展的相对少得多，目前主要的白蚁防治技术包括化学防治和物理屏障两种：

l、化学防治：将杀虫剂应用于土壤、木材或其他白蚁活动的环境，在白蚁源与保护目标(如建筑物)之间形成一个隔离带或杀死白蚁，是一种传统的、目前主要使用的白蚁防治方法。化学防治具有有效、成本较低、操作简便等优点，但同时一些有机磷类、除虫菊酯类以及化学防腐剂具有很强的毒性和残留，对环境和人类的健康造成了很大的威胁。

2、物理屏障：主要为沙砾、不锈钢网、金属网、白蚁防护罩、塑料膜及混凝土板、PVC板等，屏障在白蚁源与保护目标(如建筑物)之间形成一个隔离带，以阻止白蚁侵入和危害。物理屏障具有对环境和健康无风险，能长期预防白蚁危害的优点。但其缺点是成本非常高，屏障维护的要求高，与我国建筑业的实际状况不相适应，操作难度大等。

白蚁检测技术是近代发展起来的一项高科技技术，白蚁检测对于白蚁的有效防治十分必要，在白蚁危害的早期检测出白蚁的出现，有利于及时治理，避免经济损失的扩大；精确检测白蚁危害的位置还能在化学防治时对点施药，避免没有重点的大面积施药，有利于保护生态环境。由于白蚁活动的隐蔽性，对白蚁进行有效检测一直是困绕白蚁科技工作者的难题。早期的检测技术主要利用木料对白蚁的诱杀和采集而达到检测目的，近代则将一些电子技术等应用到白蚁活动的检测，包括将一些军用技术与民用技术改进后用于白蚁群体的检测和白蚁巢的探测。这类检测技术能替代现有的药物预防技术，大大减少了化学药物的使用，是一项不可多得的白蚁防治技术，具有很好的应用前景和进一步开发的潜力。

利用电子技术检测白蚁活动在国外开发得较多，已经形成的商品化产品多达十余种，其中Termtrac白蚁侦测器是澳大利亚利用雷达技术开发研制出的探测木材、石膏板、砖墙等结构内白蚁活动的电子设备，它能发射穿透各种材料的微波信号，当白蚁活动干扰了这些信号后，可通过液晶显示器观察，并且具有对建筑物不造成损害，对白蚁活动不惊扰的特点。TDS白蚁侦测器(Termite detection system)是根据白蚁活动释放较其它生物更多的CO2这一现象来侦测白蚁群体聚结的地点，具有高灵敏度，便于携带．只对白蚁具探测功能的特点．美国伊利诺斯州STG(Software Technologies Group，Inc)公司正在进行白蚁无线监测饵剂系统产品的开发，它由白蚁监测地下饵站、白蚁监测室内接收器、白蚁危害信息处理中心等组成，在地下饵站内装有白蚁活动无线探测器，可将白蚁在饵站内取食饵料的情况反馈给害虫防治公司内的白蚁危害信息处理中心，从而进行有效的白蚁防治，这是一项具有高技术含量，大量减少人力成本的白蚁防治新技术。除此之外，还有白蚁热成像探测仪，装有遥控摄像头的白蚁防治机器人等一系列白蚁活动侦测器。然而，这些检测装置和系统都极其昂贵，不能适应我国大范围的实际需要。此外，由于实际工作环境的复杂性，上述基于精密敏感元件的传感器往往在实际中使用效果并不理想。

我国则在近年来才有一些单位逐渐开始开展白蚁监控系统的研究与开发，从报道情况看，主要集中在监测装置的研究和开发，并获得了一些专利。也有个别单位开始对白蚁危害电子监测系统、利用网络技术进行白蚁动态监控等方面进行了探索。但目前国内所开发的白蚁监控系统的产品基本采用单个诱集装置，实际使用中存在着以下一系列问题。

使用有线联网型白蚁电子监测系统，属于并行连线或总线型控制网络架构，电子监测设备的供电，信号的传输都需要专门布线。这种方式的缺点是安装工程量大，现场需要铺设专用电缆，需要做定期线路保养和维护。特别是古老建筑的布线非常麻烦。并且目前的白蚁危害电子监测仪埋设分布广泛，不便于做大规模有线联网，然后传输到中央电脑中做综合数据处理。特别是在空旷地带，如大坝，水库等地点，而这些地方，也是白蚁活动监控的重点对象。

在监测时需要人工观察危害检测装置的状态，判断白蚁的危害程度，即使采用电子探测装置，在监测时也需要逐一用专用的设备读取相关的数据，这种方式的主要缺点在于工作量巨大，需要投入巨大的人力。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于无线传感网络的白蚁检测系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于无线传感网络的白蚁检测系统，包括检测系统、传感器节点组、网络传输模块和管理终端模块，检测系统依次经传感器节点组和网络传输模块与管理终端模块相连，传感器节点组包括数个传感器节点，传感器节点包括微控制器、传感器接口模块、传感器组和无线网络传输模块，传感器组经传感器接口模块与微控制器电连接，传感器接口模块经无线网络传输模块与管理终端模块相连。

作为优选，传感器组包括白蚁感知传感器、光照度传感器、温度传感器和湿度传感器。

作为优选，还包括光感模块和发光管，光感模块和发光管均与微控制器相连。

作为优选，无线网络传输模块包括射频发射电路、信号接收终端和GPRS数据传输模块，传感器接口模块电连接有射频发射电路，信号接收终端接收到射频发射电路发出的报警信号通过GPRS数据传输模块与管理终端模块相连。

作为优选，微控制器为单片机。

一种基于无线传感网络的白蚁检测方法，包括定位系统、传感系统和远端管理平台，所述定位系统经传感系统与远端管理平台相连；定位系统由数个检测系统相互通讯连接而成，所述传感器系统包括传感器节点组、骨干节点和网关节点，远端管理平台包括管理终端模块、服务机组和数据分析模块，传感器节点组依次经骨干节点和网关节点与服务器机组相连，数据分析模块与服务器机组相连，服务机组与管理终端模块通讯。

作为优选，服务机组与管理终端之间通过Internet / Ethernet或者GPRS方式通讯。

与现有技术相比，本发明的优点在于：重点解决了不同被测物体的检测点位置选取；基于分布式检测点的检测状态绘制白蚁活动路径、立体白蚁分布图，确定蚁穴所在地；多种传感器标准化统一接口、多种环境能量获取的供电系统、户外环境中节点高防护等级的特殊封装与包装等关键问题。本发明为白蚁防治提供了一套环保、高效、持续、动态的监测系统，引领了白蚁防治的发展方向。架设简单，节点自组网无需人员进行逐一配置，可以自动诊断、定位故障节点位置方便网络维护、降低运营成本，提高系统部署的便捷性，并显著降低系统的部署成本。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的传感器节点结构示意图；

图4为本发明的传感系统网络示意图；

图5为本发明的网络拓扑结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

作为本发明的一种实施方式，参阅图1、图2和图3，本发明包括检测系统、传感器节点组、网络传输模块和管理终端模块，检测系统依次经传感器节点组和网络传输模块与管理终端模块相连，传感器节点组包括数个传感器节点，传感器节点包括微控制器、传感器接口模块、传感器组和无线网络传输模块，传感器组经传感器接口模块与微控制器电连接，传感器接口模块经无线网络传输模块与管理终端模块相连。传感器组包括白蚁感知传感器、光照度传感器、温度传感器和湿度传感器。还包括光感模块和发光管，光感模块和发光管均与微控制器相连。无线网络传输模块包括射频发射电路、信号接收终端和GPRS数据传输模块，传感器接口模块电连接有射频发射电路，信号接收终端接收到射频发射电路发出的报警信号通过GPRS数据传输模块与管理终端模块相连。微控制器为单片机。

一种基于无线传感网络的白蚁检测方法，包括定位系统、传感系统和远端管理平台，所述定位系统经传感系统与远端管理平台相连；定位系统由数个检测系统相互通讯连接而成，所述传感器系统包括传感器节点组、骨干节点和网关节点，远端管理平台包括管理终端模块、服务机组和数据分析模块，传感器节点组依次经骨干节点和网关节点与服务器机组相连，数据分析模块与服务器机组相连，服务机组与管理终端模块通讯。服务机组与管理终端之间通过Internet / Ethernet或者GPRS方式通讯。

如图4所示，本系统中将RFID技术、智能嵌入式芯片技术、无线传感器网络相结合，应用于白蚁动态监控系统，对白蚁的特定活动通过光感原件发送信号给单片机，单片机驱动射频收发电路发送报警信号，通过接收终端接收白蚁检测装置发送的信号，并通过GPRS传输给后端管理平台，汇总到中央管理电脑，电脑系统能实时了解各个探测器工作情况及采集的数据，电脑系统自动经过程序处理，得出白蚁活动的统计数据，供政府决策部门使用。采用RFID和GPRS技术实现白蚁危害监测，是考虑到了该技术具有低成本、易实现、可靠的数据传输、低功耗以及各层次的安全性等特点。对比传统白蚁监测装置，这个系统最大限度地减低数据采集使用成本，节约了电源供给线路费用及信息传输路径费用，可组网成一个大型监控网络，非常适合大批量的推广。在房屋建筑、水库堤坝、山林果木等各个领域都可以得到应用。

如图5所示，传感网络的核心是传感器节点、骨干节点和网关节点。整个传感网络可以根据监测地域分为若个子网，子网内的监测信息由传感器节点负责采集，采集到的数据统一传送给子网内的骨干节点，传送方式为低功耗、短距离2.4GHz无线通讯。骨干节点有较大的数据上传带宽和传送距离，它们负责把各自子网中的数据信息上传至监测网的网关节点。网关节点具备协议转换功能，它将整个监测网络的数据转换成广域网数据包，通过Internet / Ethernet或者GPRS等方式发送给远端的服务器机组。服务器机组承担海量监测数据的存储、检索、显示以及数据分析、预测等应用功能。

尽管已经结合当前认作是一个最为实用和优选的实施例来描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而相反是旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的多种修改和同等布置。

Claims (7)

1. 一种基于无线传感网络的白蚁检测系统，包括检测系统、传感器节点组、网络传输模块和管理终端模块，所述检测系统依次经传感器节点组和网络传输模块与管理终端模块相连，其特征在于：所述传感器节点组包括数个传感器节点，所述传感器节点包括微控制器、传感器接口模块、传感器组和无线网络传输模块，所述传感器组经传感器接口模块与微控制器电连接，所述传感器接口模块经无线网络传输模块与管理终端模块相连。
2. 根据权利要求1所述的基于无线传感网络的白蚁检测系统，其特征在于：所述传感器组包括白蚁感知传感器、光照度传感器、温度传感器和湿度传感器。
3. 根据权利要求1所述的基于无线传感网络的白蚁检测系统，其特征在于：还包括光感模块和发光管，所述光感模块和发光管均与微控制器相连。
4. 根据权利要求1所述的基于无线传感网络的白蚁检测系统，其特征在于：所述无线网络传输模块包括射频发射电路、信号接收终端和GPRS数据传输模块，所述传感器接口模块电连接有射频发射电路，信号接收终端接收到射频发射电路发出的报警信号通过GPRS数据传输模块与管理终端模块相连。
5. .

   根据权利要求1或3所述的基于无线传感网络的白蚁检测系统，其特征在于：所述微控制器为单片机。
6. 一种基于无线传感网络的白蚁检测方法，其特征在于：包括定位系统、传感系统和远端管理平台，所述定位系统经传感系统与远端管理平台相连；

   所述定位系统由数个检测系统相互通讯连接而成，所述传感器系统包括传感器节点组、骨干节点和网关节点，所述远端管理平台包括管理终端模块、服务机组和数据分析模块，所述传感器节点组依次经骨干节点和网关节点与服务器机组相连，所述数据分析模块与服务器机组相连，所述服务机组与管理终端模块通讯。
7. 根据权利要求6所述的基于无线传感网络的白蚁检测方法，其特征在于：所述服务机组与管理终端之间通过Internet / Ethernet或者GPRS方式通讯。

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