CN106993007A - 基于多智能传感网络的安全生产监控系统 - Google Patents

基于多智能传感网络的安全生产监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多智能传感网络系统，用于安全生产监测监控领域。该发明的传感器部分，是以通用标准传感器为前端，采用Zigbee无线技术为传输媒介，后台中心服务处理前端发送回来的传感器数据，并支撑手机和客户端网内网外两种访问内部传感器数据模式；而视频监控部分，是以现有智能分析产品为依托，支持企业摸拟视频（需转化数字）、数字视频的接入。其特征在于包括传感器模节点、数据采集模块、Zigbee多功能网关模块、智能分析模块、数据库服务器模块、Web站点、中心服务器和后台客户端模块。

Description

基于多智能传感网络的安全生产监控系统
技术领域
本发明专利涉及一种安全生产监控系统，尤其是基于多智能传感网络的安全生产监控系统。
背景技术
物联网的愿景之一是能够测量以前从未测量过的变量。无论应用是监视基础设施老化 (例如桥梁、隧道或电力传输线的老化)，还是实时提供停车及交通信息，都需要无线传感器网络提供与有线网络类似的性能，而且适合实际部署。传感器网络要能够扩展至包含大量无线节点，而且在很多情况下，需要跨越很长的距离。
无线传感器网络要想得到广泛采用，必须适合实际部署，并能够可靠地运行很多年。为了实现这样的目标，无线传感器网络必须满足一些关键要求：
（1）在任何地方都能够放置传感器 ─测量点必须置于最适合检测的地方，但这种地方未必最适合通信。因此，放置传感器节点的地方常常未必便于通信连接或便于连接电力基础设施，而是常常处于富挑战性的环境中；
（2）很少需要维护─无线传感器网络必须能够在绝大部分情况下进行自我维护，而且任何物理维护(例如更换电池)都必须在无需“上门服务” 或没有技术人员到场的情况下完成；
（3）通信可靠性─必须能够可靠地与所有传感器通信，尽管这些传感器可能位于非常严苛的环境中；
（4）可扩展性─无线传感器网络必须满足各种类似但又不完全相同的部署要求，例如适合各种网络规模(传感器节点数量及覆盖的地域范围)、深度(即节点与数据出口点之间的无线跳转次数)及大小不同的数据流量等。
发明内容
该发明专利所要解决的问题是安全生产行业的重大危险源、化工等企业内的传感器布线困难，为重大危险源企业和化工企业打造一个安全、稳健的数字化监控平台，亦为安监部门更好的监测企业提供了新的手段。
该发明的传感器部分，是以通用标准传感器为前端，采用Zigbee无线技术为传输媒介，后台中心服务处理前端发送回来的传感器数据，并支撑手机和客户端网内网外两种访问内部传感器数据模式；而视频监控部分，是以现有智能分析产品为依托，支持企业摸拟视频（需转化数字）、数字视频的接入。
基于多智能传感网络的安全生产监控系统包括传感器节点、数据采集模块、Zigbee多功能网关模块、智能分析模块、数据库服务器模块、Web站点、中心服务器和后台客户端模块。其中：
传感器节点是对环境参数进行检测，并将得到的数据通过Zigbee发送给Zigbee多功能网关；
数据采集模块是对现有的开关量或模拟量传感器数据进行采集，并将采集结果通过Zigbee发送给Zigbee多功能网关；
Zigbee多功能网关接收来自传感器模块和数据采集模块发来的数据，并将数据通过WiFi经由WiFi路由器转发到机房；
智能分析模块对WiFi摄像机和网络摄像机的视频数据进行分析（也支持模拟摄象机经过编码器转数字视频后的接入），并将报警图片数据存入数据库服务器；
数据库服务器存储传感器数据信息和智能分析服务器产生的报警图片；
Web站点模块支撑外网用户访问传感器数据信息和报警图片信息；
中心服务器接收Zigbee发来的传感器数据信息，对传感器信息进行分析处理产生预警信息，将传感器数据及预警信息存入数据库，将智能分析服务器报警信息转发给客户端，接受客户端（本地、手机）请求，完成查询、设置与管理功能；
后台客户端包括手机客户端和本地客户端，其中，手机客户端实时浏览传感器数据和摄像机图像，接收摄像机预警信息和传感器预警信息，查询传感器及其预警数据和摄像机报警图片信息，设置与管理系统各项功能；本地客户端除了具备手机客户端的功能外，还可以支持远程浏览传感器数据和摄像机图像。
附图说明
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。
图1是基于多智能传感网络的安全生产监控系统的系统结构图（系统结构图）。
图2是传感器节点组成框图。
图3是传感器节点的工作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是基于多智能传感网络的安全生产监控系统的系统结构图。
基于多智能传感网络的安全生产监控系统包括传感器节点（1、2、3）、数据采集模块4、Zigbee多功能网关模块8、智能分析模块14、数据库服务器模块12、Web站点13、中心服务器15、后台客户端模块（16、17）。
所述传感器节点（1、2、3）支持Zigbee无线网络和有线网络，可以开发液位、气体、压力等传感器。
所述数据采集模块4也支持Zigbee无线网络和有线网络，并支持企业现场标准传感器接入，接入电流为4-20mA/0-20mA，接入电压为1-5V/0-10V等。
所述Zigbee多功能网关8支持Zigbee网络和WiFi网络的接入，并可以实现两网桥接。
所述Web站点13可以实现传感器数据实施浏览、报表管理、历史查询和配置管理等功能。
所述中心服务器15可以收集前端各个传感器采集的数据，实现数据的处理与预警，及数据的入库功能。
所述手机客户端16可以实现手机视频实时浏览，手机传感器数据实时查询。
所述本地客户端17可以对中心服务器15进行配置和管理，能够实现手机浏览器实施浏览、传感器数据查询和报表的处理等功能。
图2是传感器节点组成框图。
传感器节点由传感器模块20、处理器模块23、无线通信模块26和电源模块29组成。
所述传感器模块20包括采集数据的传感器21和A/D转换设备22，负责检测区域内信息的采集和数据转换。传感器21根据不同的目标特定采用不同的传感形态，如声纳、超声波、红外、温度、烟雾等。
所述处理器模块23采用STM32F103RET6，作为整个节点的控制核心，一般由单片机或微处理器、嵌入式操作系统、应用软件等组成，负责整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其它节点发来的数据。它将节点的位置信息、采集到的目标信息以及目标信息的空间时间变量综合分析，然后将处理结果送到数据传输单元或存储在本地。
所述无线通信模块26一般是由无线收发模块组成，负责数据的接收和发送。采用集成了无线通讯系统大部分功能的单片数字信号射频收发芯片27，再加少量外围器件即可构成专用或通用无线通信模块26，简化了射频前端的设计。它可以是节点之间的通信，也可以是节点和基站之间的通信。
所述电源模块29决定着传感器网络的寿命。当节点目前没有传感任务并且不需要为其他节点转发数据时，调节节点的无线通信模块26、数据采集模块进入休眠状态以节省能耗。同时为控制子节点选择合适的地点，提供较充足的能源，以便延长节点使用寿命，提高监测预警系统的有效性。
图3是传感器节点的工作流程图。
所述传感器节点上电开始30后，无线通信模块26首先系统初始化31，然后向网关发送入网请求32，待网关节点收到请求，给其分配网络地址，即入网成功33。入网后，查询是否有网关发来的指令需要接收，若有，则进行指令处理37，否则，直接由传感器采集数据38，并询问传感器节点是否仍然在网39，在网39，则将采集到的数据发送至网关40。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于多智能传感网络的安全生产监控系统，传感器部分是以通用标准传感器为前端，后台中心服务处理前端发送回来的传感器数据，并支撑手机和客户端网内网外两种访问内部传感器数据模式；而视频监控部分，是以现有智能分析产品为依托，支持企业摸拟视频（需转化数字）、数字视频的接入。
2.根据权利要求1所述基于多智能传感网络的安全生产监控系统，包括传感器节点、数据采集模块、Zigbee多功能网关模块、智能分析模块、数据库服务器模块、Web站点、中心服务器和后台客户端模块。
3.根据权利要求1所述基于多智能传感网络的安全生产监控系统，Zigbee多功能网关8支持Zigbee网络和WiFi网络的接入，并可以实现两网桥接。
4.根据权利要求1所述基于多智能传感网络的安全生产监控系统，传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块组成。
5.根据权利要求1所述基于多智能传感网络的安全生产监控系统，传感器模块包括采集数据的传感器和A/D转换设备，负责检测区域内信息的采集和数据转换。
6.根据权利要求1所述基于多智能传感网络的安全生产监控系统，处理器模块采用STM32F103RET6，负责整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其它节点发来的数据。
7.根据权利要求1所述基于多智能传感网络的安全生产监控系统，无线通信模块采用集成了无线通讯系统大部分功能的单片数字信号射频收发芯片，再加少量外围器件即可构成专用或通用无线通信模块，简化了射频前端的设计。
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