CN112102576A - 一种低功耗无线监测终端、远程监控预警系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗无线监测终端、远程监控预警系统和存储介质。该监测终端包括处理器、无线收发模块和数据采集模块，在无需上报数据期间，处理器处于低功耗模式且无线收发模块处于关闭状态，数据采集模块包括数据采集单元和预警运算单元，数据采集单元定时采集数据并传给预警运算单元，预警运算单元若判断出所接收的数据超过预警阈值，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。该监测终端无需频繁启动处理器进行数据上报，降低耗能。

Description

一种低功耗无线监测终端、远程监控预警系统和存储介质

技术领域

本发明涉及远程监控设备技术领域，尤其涉及一种低功耗无线监测终端、远程监控预警系统和存储介质。

背景技术

为了防止森林火灾的发生，需要对林区进行防火监测。目前，多数是采用无线传感器网络来实现对林区的防火监测。无线传感器网络主要由若干个监测节点和基站组成，监测节点部署在林区中，采集林区的温湿度等信息然后通过无线传输的方式把数据传送给基站。采用传统的铺设电缆的方式进行供电会使供电成本很高，因此，监测节点只能配备有限的电源。在林区内阳光会被遮住，无法利用太阳能进行生电，而监测节点一般部署在无人的山林，人力和交通成本很高，不便于对监测节点进行维护。这使得监测节点的寿命在很大程度上依赖于电池的寿命，所以如何实现降低功耗是延长监测节点的寿命的关键。为此，领域内的技术人员提出了利用单片机对监测节点的工作状态进行定时，只在规定的时间内工作，采集信息，并向基站发送采集的数据信息，其他时间进入睡眠状态以节约电能。这样在一定程度上减少了耗能，但是为了避免发生险情时没有及时上报数据，监测节点的睡眠状态所持续的时间不能过长，使得监测节点的启动频率和数据上报频率较高，导致耗能还是较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低功耗无线监测节点，其无需频繁启动处理器进行数据上报，降低耗能。

为了解决上述技术问题，本发明的一种低功耗无线监测终端，包括处理器、无线收发模块和数据采集模块，在无需上报数据期间，处理器处于低功耗模式且无线收发模块处于关闭状态，数据采集模块包括数据采集单元和预警运算单元，数据采集单元定时采集数据并传给预警运算单元，预警运算单元若判断出所接收的数据超过预警阈值，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。

进一步地，预警运算单元若监测到超过预设时长未上报数据，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。

进一步地，所述低功耗模式是睡眠模式、停止模式或待机模式。

进一步地，乃无线防火监测终端。

进一步地，数据采集单元包括温度传感器。

一种远程监控预警系统，包括基站和若干个监测终端，基站与各个监测终端之间采用无线通信，监测终端采集数据然后把数据上报给基站，基站对接收到的数据进行上报，所述监测终端为如上所述的低功耗无线监测终端。

进一步地，还包括远程监控中心，所述基站无线通信连接至远程监控中心，基站在接收到监测终端采集的数据后把该数据上报给远程监控中心。

进一步地，乃林区防火监控预警系统。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被预警运算单元执行时实现以下步骤：

接收数据采集单元采集的数据；

若判断出所接收的数据超过预警阈值，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。

进一步地，所述程序被预警运算单元执行时还实现以下步骤：

若监测到超过预设时长未上报数据，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。

通常情况下，在未发生险情时所上报的数据是没什么用处的，而当数据临近出现险情的界限值时，所上报的数据就有利于监控人员获知监测节点所在位置的风险情况。为此，本发明的低功耗无线监测终端事先根据出现险情时的界限值设定预警阈值，当数据到达预警阈值但尚未到达界限值时，表明出现险情的概率很高，需要密切关注数据的走向，以达到及时发现险情的目的。因此，预警运算单元在判断出采集到的数据超过预警阈值时唤醒处理器，以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。而在预警运算单元判断出采集到的数据未超过预警阈值时，表明出现险情的概率较低，则无需唤醒处理器进行数据上报。如此一来，既达到了及时发现险情的目的，又无需频繁启动处理器进行数据上报，降低了耗能。

附图说明

图1是本发明提供的一种林区防火监控预警系统的结构框图；

图2是图1中的无线防火监测终端的结构框图。

具体实施方式

如图1所示的林区防火监控预警系统，包括若干个无线防火监测终端、基站和远程监控中心。无线防火监测终端部署在林区中，对林区各个监测点的空气温度进行监测。基站分别与各个无线防火监测终端、远程监控中心进行无线通信。无线防火监测终端采集空气温度然后把空气温度上报给基站，基站把所接收到的空气温度上报给远程监控中心以实现对各个监测点进行防火监控。

业内一般用森林火险天气等级来衡量森林火灾风险的高低，森林火险天气等级越高，意味着越容易发生火灾，因此，当监测点的森林火险天气等级更高时，对其所发生的温度变化应当更加敏感。为此，本实施例根据森林火险天气等级来设定无线防火监测终端的气温预警阈值，具体见下表第1、2列，森林火险天气等级越高，温度稍有升高便应当越警觉，故把对应的气温预警阈值设置得越低。为了保证监测点的空气温度在基站与远程监控中心的时效性，即使在空气温度未超过气温预警阈值情况下，无线防火监测终端仍需要定时上报空气温度，以更新基站与远程监控中心的数据。由于森林火险天气等级越高就越容易发生火灾，所以应当更加关注森林火险天气等级更高的监测点的温度变化，为此，本实施例还根据森林火险天气等级来设定无线防火监测终端的数据上报间隔时长，具体见下表第1、3列，森林火险天气等级越高，应当更加频繁地关注温度变化，故把对应的数据上报间隔时长设置地越短，即数据上报频率越高。假设监测点的空气温度为25°，若计算出该监测点的森林火险天气等级为一级，那么根据下表即可得出对应的气温预警阈值为25℃×(100％+50％)＝37.5℃，且对应的数据上报间隔时长为24小时；若计算出该监测点的森林火险天气等级为四级，就意味着火灾风险较高，对其所发生的温度变化应当更加敏感，如果37.5℃才警觉就太晚了，那么根据下表即可得出对应的气温预警阈值为25℃×(100％+20％)＝30℃，即只要达到30℃就警觉，且应当更加频繁地关注该监测点的温度变化，所以对应的数据上报间隔时长为6小时。

为了计算出各个监测点的森林火险天气等级，在系统初始化后，基站通知各个无线防火监测终端采集其所在的监测点的空气温度作为其中一个火险气象因子并传回本基站。基站自己采集最小相对湿度、前期或当日的降雨量及其后的连续无雨日数、最大风力等级、生物及非生物物候季节的影响订正指数这四个火险气象因子。基站在获取到上述五个火险气象因子后，根据LYT1172-95《全国森林火险天气等级》行业标准计算出各个监测点的森林火险天气等级，然后把各个监测点的森林火险天气等级发送给对应的无线防火监测终端。

无线防火监测终端如图2所示，包括处理器、无线收发模块、数据采集模块、电源管理模块和蓄电池，蓄电池经由电源管理模块给无线防火监测终端的其他模块供电。无线收发模块接收到基站下发的森林火险天气等级后传给处理器，处理器则根据所接收到的森林火险天气等级确定气温预警阈值和数据上报间隔时长。

无线防火监测终端的处理器在确定了气温预警阈值和数据上报间隔时长后，使无线防火监测终端进入低功耗监测模式。低功耗监测模式下，在无需上报数据期间，处理器处于睡眠模式、停止模式或待机模式等低功耗模式，且无线收发模块处于关闭状态。数据采集模块包括作为数据采集单元的温度传感器和预警运算单元。预警运算单元可以是具有计算功能的计算单元，如单片机等。温度传感器定时采集空气温度并传给预警运算单元。预警运算单元若判断出所接收的空气温度超过气温预警阈值，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块，从而上报火险预警信号并上报所采集的空气温度。基站在接收到火险预警信号以及对应的空气温度后，转发至远程监控中心以告知相关工作人员。预警运算单元若监测到未上报空气温度的时长超过了数据上报间隔时长，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而把当前所采集的空气温度上报给基站。不管无线防火监测终端是由于温度超过气温预警阈值而上报空气温度，还是由于未上报空气温度的时长超过了数据上报间隔时长而上报空气温度，基站在接收到新的空气温度后，均会重新计算对应的无线防火监测终端所在监测点的森林火险天气等级，并发送给该无线防火监测终端以使其重新确定气温预警阈值和数据上报间隔时长。

本发明给出的方法，其中的全部或部分步骤可以通过建立程序模块构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成，这些计算机程序指令存储于计算机可读存储介质。

Claims (10)

1.一种低功耗无线监测终端，包括处理器、无线收发模块和数据采集模块，在无需上报数据期间，处理器处于低功耗模式且无线收发模块处于关闭状态，其特征在于：数据采集模块包括数据采集单元和预警运算单元，数据采集单元定时采集数据并传给预警运算单元，预警运算单元若判断出所接收的数据超过预警阈值，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。

2.如权利要求1所述的低功耗无线监测终端，其特征在于：预警运算单元若监测到超过预设时长未上报数据，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。

3.如权利要求1所述的低功耗无线监测终端，其特征在于：所述低功耗模式是睡眠模式、停止模式或待机模式。

4.如权利要求1所述的低功耗无线监测终端，其特征在于：乃无线防火监测终端。

5.如权利要求4所述的低功耗无线监测终端，其特征在于：数据采集单元包括温度传感器。

6.一种远程监控预警系统，包括基站和若干个监测终端，基站与各个监测终端之间采用无线通信，监测终端采集数据然后把数据上报给基站，基站对接收到的数据进行上报，其特征在于：所述监测终端为如权利要求1至5任一项所述的低功耗无线监测终端。

7.如权利要求6所述的远程监控预警系统，其特征在于：还包括远程监控中心，所述基站无线通信连接至远程监控中心，基站在接收到监测终端采集的数据后把该数据上报给远程监控中心。

8.如权利要求7所述的远程监控预警系统，其特征在于：乃林区防火监控预警系统。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被预警运算单元执行时实现以下步骤：

接收数据采集单元采集的数据；

若判断出所接收的数据超过预警阈值，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。

10.如权利要求9所述的计算机可读存储介质，其特征在于所述程序被预警运算单元执行时还实现以下步骤：

若监测到超过预设时长未上报数据，则唤醒处理器以使处理器启动无线收发模块从而上报所采集的数据。

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