CN112291732B - 基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置 - Google Patents

基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112291732B
CN112291732B CN202011118362.2A CN202011118362A CN112291732B CN 112291732 B CN112291732 B CN 112291732B CN 202011118362 A CN202011118362 A CN 202011118362A CN 112291732 B CN112291732 B CN 112291732B
Authority
CN
China
Prior art keywords
environment information
data volume
small data
network
zigbee
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011118362.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112291732A (zh
Inventor
杨国栋
李志硕
李恩
田雨农
梁自泽
谭民
景奉水
龙晓宇
王昊
张延峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Automation of Chinese Academy of Science
Original Assignee
Institute of Automation of Chinese Academy of Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Automation of Chinese Academy of Science filed Critical Institute of Automation of Chinese Academy of Science
Priority to CN202011118362.2A priority Critical patent/CN112291732B/zh
Publication of CN112291732A publication Critical patent/CN112291732A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112291732B publication Critical patent/CN112291732B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明属于环境监测领域，具体涉及了一种基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置，旨在解决环境监测系统监测距离近、带宽低、功耗高和成本高的问题，还有布线复杂和节点灵活性差的问题。本发明包括通过小数据量环境信息采集模块和大数据量环境信息采集模块分别采集环境信息，通过小数据量环境信息传送模块将小数据量环境信息传送至主干网络，在主干网络中通过环境信息处理模块将大数据量环境信息和小数据量环境信息合并为总环境信息，再将总环境信息进行显示。本发明结合了Zigbee网络低功耗、低成本和组网能力强的优点和Mesh网络传输带宽大和传输距离远的优点，扩大了环境监测系统的监测范围，降低了监测成本。

Description

基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置
技术领域
本发明属于环境监测领域，具体涉及了一种基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置。
背景技术
目前，大范围的环境监测系统应用较少。环境监测大部分还是依靠人工来完成。人工的监测不仅消耗人力，而且不能保证数据的全面性和准确性。布置传感器网络进而代替人工监测逐渐成为行业趋势。
现有的有线传感器监测系统，数据可靠性强。但是，对于大范围的环境监测而言，有线传感器网络的布线便显得非常麻烦，而且可移动性、灵活性差、传输距离受限。
常见的无线传感器监测系统，基于Zigbee网络的监测系统，具有低功耗、低成本、组网能力强的优点，但是其传输带宽小、传输距离近，不能满足大范围的环境监测需求；基于Mesh网络的监测系统，具有传输带宽大、传输距离远的优势，但是Mesh自组网电台成本高、功耗大，限制了其应用场景。
总体来看，现有的环境监测系统均有缺陷，不能同时满足远距离、高带宽、低功耗、低成本的监测需求，因此提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即现有的环境监测系统监测距离近、带宽低、功耗高和成本高的问题，同时还有布线复杂和节点灵活性差的问题，本发明提供了一种基于混合模式自组网结构的环境监测系统，所述系统包括：小数据量环境信息采集模块、大数据量环境信息采集模块、小数据量环境信息传送模块、环境信息处理模块和环境信息显示模块；
所述小数据量环境信息采集模块，配置为通过混合模式环境检测网络中的小数据量环境信息传感器采集小数据量环境信息至分支网络；
所述大数据量环境信息采集模块，配置为通过混合模式环境检测网络中的大数据量环境信息传感器采集大数据量环境信息至主干网络；
所述小数据量环境信息传送模块，配置为分支网络将所述小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息，所述主干网络通过总线接口获取分支网络中的Zigbee协议的小数据量环境信息；
所述环境信息处理模块，配置为所述主干网络基于Zigbee协议的小数据量环境信息和大数据量环境信息生成Mesh自组网协议的总环境信息；
所述环境信息显示模块，将所述Mesh自组网协议的总环境信息发送至监控中心，监控中心将所述Mesh自组网协议的总环境信息进行储存、处理和显示；
其中，所述混合模式环境检测网络由分支网络、主干网络和监控中心组成；所述分支网络由协调器节点和小数据量传感器基于Zigbee协议自动路由构建；所述主干网络由Mesh自组网电台和大数据量传感器基于自组网协议构建；所述监控中心由高性能计算机构建。
进一步地，所述信息汇集模块包括：小数据量环境信息预处理单元、Zigbee协议转换单元、小数据量环境信息发射单元和小数据量环境信息接收单元；
小数据量环境信息预处理单元，配置为所述分支网络对所述小数据量环境信息进行预处理生成预处理后的小数据量环境信息；
Zigbee协议转换单元，将所述预处理后的小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息；
小数据量环境信息发射单元，通过射频收发设备将Zigbee协议的小数据量环境信息发送至所述总线接口；所述总线接口根据路由情况自动构建网络拓扑选择；
小数据量环境信息接收单元，配置为所述总线接口接收所述Zigbee协议的小数据量环境信息。
进一步地，所述总线接口基于两个Zigbee块和现场总线和总线接口端构建，两个Zigbee块通过现场总线连接后与总线接口端连接；
其中，所述两个Zigbee块互为热备份；所述两个Zigbee块分为主Zigbee块和从Zigbee块，所述主Zigbee块用于将接收自分支网络的所述Zigbee协议的小数据量环境信息传输至所述总线接口端，从Zigbee块用于通过现场总线监听主Zigbee块工作状态，当所述主Zigbee块工作异常时替代主Zigbee块向总线接口端传输所述将接收自分支网络Zigbee协议的小数据量环境信息。
进一步地，所述环境信息处理模块包括：环境信息汇集单元、汇集环境信息处理单元、总环境信息自组网协议转换单元和总环境信息传输单元；
所述环境信息汇集单元，基于所述Zigbee协议的小数据量环境信息和所述大数据量环境信息生成汇集环境信息；
所述汇集环境信息处理单元，对所述汇集环境信息进行滤波处理，生成总环境信息；
所述总环境信息自组网协议转换单元，对所述总环境信息进行自组网协议转换，生成Mesh自组网协议的总环境信息；
所述总环境信息传输单元，将所述Mesh自组网协议的总环境信息通过射频收发设备发送至所述监控中心。
进一步地，所述小数据量传感器包括温湿度传感器、烟雾传感器、震动传感器和光照传感器；
进一步地，所述大数据量传感器包括视觉传感器和声音传感器。
进一步地，所述分支网络的协调器节点通过Zigbee协议自动路由构建Zigbee网络，所述小数据量环境信息传感器搜索到所述Zigbee网络后发出入网请求，所述协调器确认后所述小数据量环境信息传感器加入Zigbee网络。
本发明的另一方面，提出了一种基于混合模式自组网结构的环境监测方法，所述方法包括：
步骤S10，通过混合模式环境检测网络中的小数据量环境信息传感器采集小数据量环境信息至分支网络；通过混合模式环境检测网络中的大数据量环境信息传感器采集大数据量环境信息至主干网络；
步骤S20，将所述小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息，所述主干网络通过总线接口获取分支网络中的Zigbee协议的小数据量环境信息；
步骤S30，配置为所述主干网络基于Zigbee协议的小数据量环境信息和大数据量环境信息生成Mesh自组网协议的总环境信息；
步骤S40,将所述Mesh自组网协议的总环境信息发送至监控中心，监控中心将所述Mesh自组网协议的总环境信息进行储存、处理和显示；
其中，所述混合模式环境检测网络由分支网络、主干网络和监控中心组成；所述分支网络由协调器节点和小数据量传感器基于Zigbee协议自动路由构建；所述主干网络由Mesh自组网电台和大数据量传感器基于自组网协议构建；所述监控中心由高性能计算机构建。
本发明的第三方面，提出了一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的基于混合模式自组网结构的环境监测方法。
本发明的第四方面，提出了一种处理装置，包括处理器、存储装置；所述处理器，适于执行各条程序；所述存储装置，适于存储多条程序；所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的基于混合模式自组网结构的环境监测方法。
本发明的有益效果：
(1)本发明基于混合模式自组网结构的环境监测系统，通过基于Zigebee构建分支网络并基于Mesh构建主干网络，结合了Zigbee网络低功耗、低成本和组网能力强的优点和Mesh网络传输带宽大和传输距离远的优点，扩大了环境监测系统的监测范围，降低了监测成本。
(2)本发明基于混合模式自组网结构的环境监测系统，通过以Mesh构建主干网络，由Zigbee构建分支网络，使整个环境监测系统的节点更具灵活性，布线简单。
(3)本发明基于混合模式自组网结构的环境监测系统，通过在Zigbee自动路由的形式将分支网络与主干网络适合的节点进行连接，并且采用了主Zigbee块和从Zigbee块的模式提高了环境监测系统的可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明第一实施例基于混合模式自组网结构的环境监测系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施例基于混合模式自组网结构的环境监测系统的原理示意图；
图3是本发明第一实施例基于混合模式自组网结构的环境监测系统的分支网络节点的结构示意图；
图4是本发明第一实施例基于混合模式自组网结构的环境监测系统的主干网络节点的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明提供一种基于混合模式自组网结构的环境监测系统，本系统包括：小数据量环境信息采集模块、大数据量环境信息采集模块、小数据量环境信息传送模块、环境信息处理模块和环境信息显示模块；
所述小数据量环境信息采集模块，配置为通过混合模式环境检测网络中的小数据量环境信息传感器采集小数据量环境信息至分支网络；
所述大数据量环境信息采集模块，配置为通过混合模式环境检测网络中的大数据量环境信息传感器采集大数据量环境信息至主干网络；
所述小数据量环境信息传送模块，配置为分支网络将所述小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息，所述主干网络通过总线接口获取分支网络中的Zigbee协议的小数据量环境信息；
所述环境信息处理模块，配置为所述主干网络基于Zigbee协议的小数据量环境信息和大数据量环境信息生成Mesh自组网协议的总环境信息；
所述环境信息显示模块，将所述Mesh自组网协议的总环境信息发送至监控中心，监控中心将所述Mesh自组网协议的总环境信息进行储存、处理和显示；
其中，所述混合模式环境检测网络由分支网络、主干网络和监控中心组成；所述分支网络由协调器节点和小数据量传感器基于Zigbee协议自动路由构建；所述主干网络由Mesh自组网电台和大数据量传感器基于自组网协议构建；所述监控中心由高性能计算机构建。
为了更清晰地对本发明基于混合模式自组网结构的环境监测系统进行说明，下面结合图1和图2对本发明方法实施例中各步骤展开详述。
本发明一种实施例的基于混合模式自组网结构的环境监测系统，小数据量环境信息采集模块、大数据量环境信息采集模块、小数据量环境信息传送模块、环境信息处理模块和环境信息显示模块，各模块功能详细描述如下：
所述小数据量环境信息采集模块，配置为通过混合模式环境检测网络中的小数据量环境信息传感器采集小数据量环境信息至分支网络；
在本实施例中，所述小数据量传感器包括温湿度传感器、烟雾传感器、震动传感器和光照传感器；
所述小数据量传感器包括但不仅限于上述三种传感器，符合Zigbee传输特性并且满足本发明中关于小数据量和大数据量区分的传感器均应视作本申请要求保护的范围。
所述温湿度传感器采用单总线通信模式。
所述烟雾传感器模块型号为MQ-2。烟雾传感器的输出信号经一个下拉电阻输出到LM393电压比较器。电压比较器的另一个输入信号是来自可调节的信号Sens_Adj，用户可以调节滑动变阻器V_R1的阻值来调节基准信号Sens_Adj的大小，从而改变触发烟雾报警的阈值。
所述光照传感器模块采用光敏电阻。光敏电阻与一个阻值为10K的电阻R18串联，中间电压输入到LM393电压比较器。电压比较器的另一个输入信号是来自可调节的信号Light_Adj，用户可以调节滑动变阻器V_R2的阻值来调节基准信号Light_Adj的大小，从而改变触发光强报警的阈值。
所述大数据量环境信息采集模块，配置为通过混合模式环境检测网络中的大数据量环境信息传感器采集大数据量环境信息至主干网络；
所述大数据量环境信息传感器包括但不仅限于视觉传感器和声音传感器，还有其他的环境信息传感器采集到的信息满足本申请的Mesh自组网协议传输特性的也应视为本发明要求保护的范围。
在本实施例中，所述大数据量传感器包括视觉传感器和声音传感器。
所述小数据量环境信息传送模块，配置为分支网络将所述小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息，所述主干网络通过总线接口获取分支网络中的Zigbee协议的小数据量环境信息；
在本实施例中，所述信息汇集模块包括：小数据量环境信息预处理单元、Zigbee协议转换单元、小数据量环境信息发射单元和小数据量环境信息接收单元；
如图3本发明第一实施例基于混合模式自组网结构的环境监测系统的分支网络节点的结构示意图所示：
小数据量环境信息预处理单元，配置为所述分支网络对所述小数据量环境信息进行预处理生成预处理后的小数据量环境信息；
在本实施例中，所述预处理的步骤包括：数据清理去噪、将各种环境信息汇总到一块进行数据融合和以z-stack协议栈的规定来储存和收发数据；即将采集回来的温湿度、光照信息等环境信息进行汇总、区分，并转换成Zigbee协议栈的标准收发格式。
Zigbee协议转换单元，将所述预处理后的小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息；
小数据量环境信息发射单元，通过射频收发设备将Zigbee协议的小数据量环境信息发送至所述总线接口；所述总线接口根据路由情况自动构建网络拓扑选择；
在本实施例中，所述总线接口基于两个Zigbee块和现场总线和总线接口端构建，两个Zigbee块通过现场总线连接后与总线接口端连接；
其中，如图4所示，所述两个Zigbee块互为热备份；所述两个Zigbee块分为主Zigbee块和从Zigbee块，所述主Zigbee块用于将接收自分支网络的所述Zigbee协议的小数据量环境信息传输至所述总线接口端，从Zigbee块用于通过现场总线监听主Zigbee块工作状态，当所述主Zigbee块工作异常时替代主Zigbee块向总线接口端传输所述将接收自分支网络Zigbee协议的小数据量环境信息。
小数据量环境信息接收单元，配置为所述总线接口接收所述Zigbee协议的小数据量环境信息。
所述环境信息处理模块，如图4所示，配置为所述主干网络基于Zigbee协议的小数据量环境信息和大数据量环境信息生成Mesh自组网协议的总环境信息；
在本实施例中，所述环境信息处理模块包括：环境信息汇集单元、汇集环境信息处理单元、总环境信息自组网协议转换单元和总环境信息传输单元
所述环境信息汇集单元，基于所述Zigbee协议的小数据量环境信息和所述大数据量环境信息生成汇集环境信息；
所述汇集环境信息处理单元，对所述汇集环境信息进行滤波处理，生成总环境信息；
所述总环境信息自组网协议转换单元，对所述总环境信息进行自组网协议转换，生成Mesh自组网协议的总环境信息；
总环境信息传输单元，将所述Mesh自组网协议的总环境信息通过射频收发设备发送至所述监控中心。
所述总环境信息传输单元，将所述Mesh自组网协议的总环境信息通过射频收发设备发送至所述监控中心；
其中，所述混合模式环境检测网络由分支网络、主干网络和监控中心组成；所述分支网络由协调器节点和小数据量传感器基于Zigbee协议自动路由构建；所述主干网络由Mesh自组网电台和大数据量传感器基于自组网协议构建；所述监控中心由高性能计算机构建。
在本实施例中，所述协调器节点由无线通信组件、电源管理组件、串口通信组件构成；所述小数据量传感器和串口通信组件均连接无线通信组件完成数据交互，电源管理组件为无线通信组件、小数据量传感器和串口通信组件供电。
所述电源管理组件提供两种供电方式，一种是通过USB-B型接口进行供电，另外一种是通过搭配了Micro-USB接口的小型电池供电。
所述串口通信组件可以实现CC2530与Mesh自组网电台的通信
在本实施例中，所述协调器节点通过主干网络总线接口将数据传输给自组网电台，由自组网电台实现远距离的无线传输。
在本实施例中，所述无线通信组件可由CC2530芯片及相关外设电路组成；所述串口通信组件可以实现CC2530与Mesh自组网电台的通信。
在本实施例中，温湿度传感器采用单总线通信模式。
在本实施例中，所述分支网络的协调器节点通过Zigbee协议自动路由构建Zigbee网络，所述小数据量传感器搜索到所述Zigbee网络后发出入网请求，所述协调器确认后所述小数据量传感器加入Zigbee网络。
需要说明的是，上述实施例提供的基于混合模式自组网结构的环境监测系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
本发明第二实施例的基于混合模式自组网结构的环境监测方法，本方法包括步骤S10-步骤S40,具体步骤详述如下：
步骤S10，通过混合模式环境检测网络中的小数据量环境信息传感器采集小数据量环境信息至分支网络；通过混合模式环境检测网络中的大数据量环境信息传感器采集大数据量环境信息至主干网络；
步骤S20，将所述小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息，所述主干网络通过总线接口获取分支网络中的Zigbee协议的小数据量环境信息；
步骤S30，配置为所述主干网络基于Zigbee协议的小数据量环境信息和大数据量环境信息生成Mesh自组网协议的总环境信息；
步骤S40,将所述Mesh自组网协议的总环境信息发送至监控中心，监控中心将所述Mesh自组网协议的总环境信息进行储存、处理和显示；
其中，所述混合模式环境检测网络由分支网络、主干网络和监控中心组成；所述分支网络由协调器节点和小数据量传感器基于Zigbee协议自动路由构建；所述主干网络由Mesh自组网电台和大数据量传感器基于自组网协议构建；所述监控中心由高性能计算机构建。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程及有关说明，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明第三实施例的一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的基于混合模式自组网结构的环境监测方法。
本发明第四实施例的一种处理装置，包括处理器、存储装置；处理器，适于执行各条程序；存储装置，适于存储多条程序；所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的基于混合模式自组网结构的环境监测方法。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于混合模式自组网结构的环境监测系统，其特征在于，所述系统包括：小数据量环境信息采集模块、大数据量环境信息采集模块、小数据量环境信息传送模块、环境信息处理模块和环境信息显示模块；
所述小数据量环境信息采集模块，配置为通过混合模式环境检测网络中的小数据量环境信息传感器采集小数据量环境信息至分支网络；
所述大数据量环境信息采集模块，配置为通过混合模式环境检测网络中的大数据量环境信息传感器采集大数据量环境信息至主干网络；
所述小数据量环境信息传送模块，配置为分支网络将所述小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息，所述主干网络通过总线接口获取分支网络中的Zigbee协议的小数据量环境信息；
具体包括：小数据量环境信息预处理单元、Zigbee协议转换单元、小数据量环境信息发射单元和小数据量环境信息接收单元；
小数据量环境信息预处理单元，配置为所述分支网络对所述小数据量环境信息进行预处理生成预处理后的小数据量环境信息；
Zigbee协议转换单元，将所述预处理后的小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息；
小数据量环境信息发射单元，通过射频收发设备将Zigbee协议的小数据量环境信息发送至所述总线接口；所述总线接口根据路由情况自动构建网络拓扑选择；
小数据量环境信息接收单元，配置为所述总线接口接收所述Zigbee协议的小数据量环境信息；
所述环境信息处理模块，配置为所述主干网络基于Zigbee协议的小数据量环境信息和大数据量环境信息生成Mesh自组网协议的总环境信息；
具体包括：环境信息汇集单元、汇集环境信息处理单元、总环境信息自组网协议转换单元和总环境信息传输单元；
所述环境信息汇集单元，基于所述Zigbee协议的小数据量环境信息和所述大数据量环境信息生成汇集环境信息；
所述汇集环境信息处理单元，对所述汇集环境信息进行滤波处理，生成总环境信息；
所述总环境信息自组网协议转换单元，对所述总环境信息进行自组网协议转换，生成Mesh自组网协议的总环境信息；
所述总环境信息传输单元，将所述Mesh自组网协议的总环境信息通过射频收发设备发送至监控中心；
所述环境信息显示模块，将所述Mesh自组网协议的总环境信息发送至监控中心，监控中心将所述Mesh自组网协议的总环境信息进行储存、处理和显示；
其中，所述混合模式环境检测网络由分支网络、主干网络和监控中心组成；所述分支网络由协调器节点和小数据量环境信息传感器基于Zigbee协议自动路由构建；所述主干网络由Mesh自组网电台和大数据量环境信息传感器基于自组网协议构建；所述监控中心由高性能计算机构建。
2.根据权利要求1所述的基于混合模式自组网结构的环境监测系统，所述总线接口基于两个Zigbee块和现场总线和总线接口端构建，两个Zigbee块通过现场总线连接后与总线接口端连接；
其中，所述两个Zigbee块互为热备份；所述两个Zigbee块分为主Zigbee块和从Zigbee块，所述主Zigbee块用于将接收自分支网络的所述Zigbee协议的小数据量环境信息传输至所述总线接口端，从Zigbee块用于通过现场总线监听主Zigbee块工作状态，当所述主Zigbee块工作异常时替代主Zigbee块向总线接口端传输所述将接收自分支网络Zigbee协议的小数据量环境信息。
3.根据权利要求1所述的基于混合模式自组网结构的环境监测系统，其特征在于，所述小数据量环境信息传感器包括温湿度传感器、烟雾传感器、震动传感器和光照传感器。
4.根据权利要求1所述的基于混合模式自组网结构的环境监测系统，其特征在于，所述大数据量环境信息传感器包括视觉传感器和声音传感器。
5.根据权利要求1所述的基于混合模式自组网结构的环境监测系统，所述分支网络的协调器节点通过Zigbee协议自动路由构建Zigbee网络，所述小数据量环境信息传感器搜索到所述Zigbee网络后发出入网请求，所述协调器确认后所述小数据量环境信息传感器加入Zigbee网络。
6.基于混合模式自组网结构的环境监测方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S10，通过混合模式环境检测网络中的小数据量环境信息传感器采集小数据量环境信息至分支网络；通过混合模式环境检测网络中的大数据量环境信息传感器采集大数据量环境信息至主干网络；
步骤S20，将所述小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息，所述主干网络通过总线接口获取分支网络中的Zigbee协议的小数据量环境信息；
具体包括：所述分支网络对所述小数据量环境信息进行预处理生成预处理后的小数据量环境信息；
将所述预处理后的小数据量环境信息转换为Zigbee协议的小数据量环境信息；
通过射频收发设备将Zigbee协议的小数据量环境信息发送至所述总线接口；所述总线接口根据路由情况自动构建网络拓扑选择；
所述总线接口接收所述Zigbee协议的小数据量环境信息；
步骤S30，配置为所述主干网络基于Zigbee协议的小数据量环境信息和大数据量环境信息生成Mesh自组网协议的总环境信息；
具体包括：
基于所述Zigbee协议的小数据量环境信息和所述大数据量环境信息生成汇集环境信息；
对所述汇集环境信息进行滤波处理，生成总环境信息；
对所述总环境信息进行自组网协议转换，生成Mesh自组网协议的总环境信息；
将所述Mesh自组网协议的总环境信息通过射频收发设备发送至监控中心；
步骤S40, 将所述Mesh自组网协议的总环境信息发送至监控中心，监控中心将所述Mesh自组网协议的总环境信息进行储存、处理和显示；
其中，所述混合模式环境检测网络由分支网络、主干网络和监控中心组成；所述分支网络由协调器节点和小数据量环境信息传感器基于Zigbee协议自动路由构建；所述主干网络由Mesh自组网电台和大数据量环境信息传感器基于自组网协议构建；所述监控中心由高性能计算机构建。
7.一种存储装置，其中存储有多条程序，其特征在于，所述程序适于由处理器加载并执行以实现权利要求6所述的基于混合模式自组网结构的环境监测方法。
8.一种处理装置，包括处理器，适于执行各条程序，以及存储装置，适于存储多条程序，其特征在于，所述程序适于由处理器加载并执行以实现权利要求6所述的基于混合模式自组网结构的环境监测方法。
CN202011118362.2A 2020-10-19 2020-10-19 基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置 Active CN112291732B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011118362.2A CN112291732B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011118362.2A CN112291732B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112291732A CN112291732A (zh) 2021-01-29
CN112291732B true CN112291732B (zh) 2021-07-23

Family

ID=74497626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011118362.2A Active CN112291732B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112291732B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112689293B (zh) * 2021-03-19 2021-06-22 北京智芯微电子科技有限公司 双层mac传感器网络控制方法、装置及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103200705A (zh) * 2013-02-25 2013-07-10 哈尔滨工业大学 一种用于水处理厂监控系统的双级无线网络
CN107592253A (zh) * 2017-09-25 2018-01-16 江苏英索纳智能科技有限公司 一种ZigBee‑IP混合网络
CN209345416U (zh) * 2019-03-28 2019-09-03 桂林理工大学 一种多网融合的环境数据采集装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101140695A (zh) * 2007-09-30 2008-03-12 浙江大学 基于ZigBee无线传感器网络的温室环境监控系统
TWI429905B (zh) * 2009-11-19 2014-03-11 Univ Nat Taiwan 具無線通訊能力之自動化遠端水質監測系統及其方法
US9730144B2 (en) * 2010-11-01 2017-08-08 Costa Apostolakis System and method for mixed-mesh wireless networking
CN204733387U (zh) * 2015-07-15 2015-10-28 福建师范大学 无线Mesh网络和云计算的特定人员跟踪装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103200705A (zh) * 2013-02-25 2013-07-10 哈尔滨工业大学 一种用于水处理厂监控系统的双级无线网络
CN107592253A (zh) * 2017-09-25 2018-01-16 江苏英索纳智能科技有限公司 一种ZigBee‑IP混合网络
CN209345416U (zh) * 2019-03-28 2019-09-03 桂林理工大学 一种多网融合的环境数据采集装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112291732A (zh) 2021-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101620771B (zh) 远程无线环境实时数据采集方法和装置
TWI414163B (zh) 異質無線感測網路橋接裝置以及異質無線感測網路橋接裝置之控制方法以及流量平衡方法
CN102064860A (zh) 基于蓝牙自组网的信息采集系统
CN105429970A (zh) 用于数字检波器的数据传输及控制方法、装置
CN112291732B (zh) 基于混合模式自组网结构的环境监测系统、方法和装置
CN101325530B (zh) 一种二级网络及其通信方法
Ünal Integration of ZigBee based GPS receiver to CAN network for precision farming applications
CN113064183A (zh) 一种多源融合的定位终端及定位方法
CN113036930B (zh) 一种电网数据通讯管理系统
CN101945495A (zh) 差频子网络通讯系统和方法
CN211121608U (zh) 一种基于LoRa的多通道振弦采集仪
CN104008640A (zh) 一种无线型数据采集终端
CN112950916A (zh) 一种基于ZigBee的无线抄表系统及其应用方法
CN208819044U (zh) 一种基于ZigBee的水质监测系统
CN105206028A (zh) 基于物联网的信息采集装置及系统
CN205299727U (zh) 一种基于ZigBee技术的电暖器控制装置
CN112363207B (zh) 一种基于AODV协议的LoRa组网地震监测系统及监测方法
US11356874B2 (en) Detecting network devices without joining a network
CN114465906A (zh) 网络拓扑的生成方法、装置、存储介质和电子装置
CN204598329U (zh) 传感器网络数据收集装置及系统
CN211296950U (zh) 分布式自组织无线窄带通信系统
CN201935816U (zh) 用于基础设施状态参数采集的探测装置以及网络系统
CN217897861U (zh) 压裂监测装置以及压裂监测系统
CN111405588B (zh) 一种高速无线测试网络系统架构
CN204730880U (zh) 基于Zigbee智能网络数字型环境检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant