CN1968032A - 基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统。包括监控中心、汇聚节点、网关、传感器节点和纯路由节点，所述汇聚节点与网关采用有线通信连接，网关与监控中心通过Internet网或专用网进行有线通信连接，传感器节点、纯路由节点和汇聚节点采用无线多跳组网方式进行通信连接。其技术方案为：本发明的优点是：采用无线传感器网络的无线多跳通信方式，能适应网络动态变化，具有自组织、自治、自适应等智能系统的特点，每个节点既具有传感器功能，又具有路由功能；节点的冗余布设使系统具有高可靠性；系统建设成本较低，安装和维护方便，可以大范围的实施推广，有实际应用价值；能适应野外无人值守、无通信线路、无市电供电的实时监测需要。

Description

基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统

技术领域

本发明涉及智能交通系统，更具体地说涉及一种基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统。

背景技术

道路环境状况信息实时采集系统是智能道路管理的重要组成部分，是智能交通系统的基础。道路的环境状况信息包括有：道路上路基、桥梁、隧道状况，道路积水状况，道路中涵洞或两侧的山体可能出现的塌方或滑坡状况，雨、雪、雾等天气对道路的影响以及交通情况等。将这些道路环境状况信息的实时采集到监控中心，成为交通管理的依据，这对于道路的畅通及其上行驶车辆的安全有着重大现实意义。但面对日益广泛密集的公路网，如采用传统的有线传输信息采集系统，则由于其网络建设成本高、维护困难、灵活性低，很难大范围实施和推广。

近年，有人提出利用移动电话的蜂窝网来建立道路环境状况信息实时采集系统，这种系统在运行时必须要租用运营商的网络，使运行成本非常高，实际使用价值不大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，设计一种具有安装维护方便灵活，运行成本低，可大范围实施推广的基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统。该系统是采用近年来发展起来的无线传感器网络(WSN)新技术，利用大量廉价的具有通信与计算能力的微小传感器节点密集布设在无人值守的监控区域而构成的智能自治测控网络系统。其具体实施技术方案如下：

包括监控中心、汇聚节点、网关、传感器节点和纯路由节点，所述汇聚节点与网关采用有线通信连接，网关与监控中心通过Internet网或专用网进行有线通信连接，传感器节点、纯路由节点和汇聚节点采用无线多跳组网方式进行无线通信连接，构成一个自组织的无线传感器网络。

所述汇聚节点和网关安装在具有交流供电、能有线接入Internet网或专用网的场所。

所述传感器节点包括路基监测传感器节点、桥梁状况监测传感器节点、积水监测传感器节点、塌方监测传感器节点、能见度监测传感器节点、风速监测传感器节点及车流量、车速监测传感器节点，它们分别安置在所述道路的对应检测点上。

所述传感器节点由传感器、射频模块、微控制器、电源组成，传感器、射频模块和电源分别与微控制器的对应端口连接。

所述纯路由节点由射频模块、微控制器、电源组成，射频模块和电源分别与微控制器的对应端口连接。

本发明的有益效果是：1)采用无线传感器网络(WSN)的无线多跳通信方式，能适应网络动态变化，具有自组织、自治、自适应等智能系统的特点，每个节点既具有传感器功能，又具有路由功能；2)节点的冗余布设使系统具有高可靠性；3)系统建设成本较低，安装和维护方便，可以大范围的实施推广，有实际应用价值；4)能适应野外无人值守、无通信线路、无市电供电的实时监测需要。

附图说明

图1本发明系统的结构示意图。

图中，1是监控中心，2是汇聚节点，3是网关，4是传感器节点，5是纯路由节点，6是光纤或电缆，7是无线通信信道，8是收费站，9是加油站，10是休息区等其他场所。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

本实施例是设置在某段高速公路上的道路状况信息采集系统。

请对照图1，本系统由监控中心1，3个设置于收费站的汇聚节点2，3个网关3，50个传感器节点4和200个纯路由节点5组成。汇聚节点2与网关3之间采用RS-232通信协议的短距离有线通信连接，网关与监控中心通过Internet网或高速公路收费系统专用网的光纤6或电缆6进行有线通信连接，传感器节点、纯路由节点和汇聚节点采用无线多跳组网方式通信连接，构成一个自组织的无线传感器网络。

汇聚节点2和网关3安装在收费站8或加油站9或休息区10等具有交流供电、能有线接入Internet网或专用网的场所。

50个传感器节点中包含12个路基监测传感器节点、8个桥梁状况监测传感器节点、2个积水监测传感器节点、6个塌方监测传感器节点、3个能见度监测传感器节点、3个风速监测传感器节点和16个车流量监测传感器节点。其中：路基监测传感器节点安置在松软地基的地段，采用地面坚实度传感器；桥梁状况监测传感器节点，安置在桥梁和隧道中，采用加速度或振动传感器；积水监测传感器节点安置在地势低洼处，采用水位传感器；塌方监测传感器节点安置在该高速公路两侧山体的陡坡处，采用红外或光敏传感器；能见度监测传感器节点、风速监测传感器节点和车流量监测传感器节点均布在该高速公路的各路段上。

传感器节点4由传感器、射频模块、微控制器、电源组成，传感器、射频模块和电源分别与微控制器的对应端口连接。各传感器节点4具有路由功能，传感器节点4和纯路由节点5多跳组网，通过无线信道7向汇聚节点2传递感知信息。

纯路由节点5由射频模块、微控制器、电源组成，射频模块和电源分别与微控制器的对应端口连接。它与传感器节点4的区别仅仅在于无传感器。

节点的通信距离50-1000米可控，将传感器节点4布置在适当的位置，再加入大量的纯路由节点5，保持足够的冗余。在部分存在对通信有影响的物体的路段，需进一步加大节点密度。

本发明中路基、桥梁状况、积水和塌方监测采用时间驱动和事件驱动相结合的数据采集模式；能见度、风速和车流量监测采用时间驱动的数据采集模式。路基和桥梁状况监测的数据采集周期为5分钟；积水和塌方数据采集周期为2分钟；能见度状况监测的数据采集周期为10分钟；车流量监测的数据采集周期为1分钟。

本系统工作时，传感器节点4定时采集到道路环境信息，通过无线传感器网络向汇聚节点2汇报道路环境状况信息，汇聚节点2通过RS-232连接将信息送至网关3用，网关3再利用Internet网或高速公路收费系统专用网与远程监控中心1连接，监控中心1收集到道路环境状况信息，利用网络管理软件对信息进行处理。

Claims (5)

1、基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统，包括监控中心、汇聚节点、网关、传感器节点和纯路由节点，所述汇聚节点与网关采用有线通信连接，网关与监控中心通过Internet网或专用网进行有线通信连接，传感器节点、纯路由节点和汇聚节点采用无线多跳组网方式进行无线通信连接，构成一个自组织的所述无线传感器网络。

2、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统，其特征在于所述汇聚节点和网关安装在具有交流供电、有线接入Internet网或专用网的场所。

3、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统，其特征在于所述传感器节点包括路基监测传感器节点、桥梁状况监测传感器节点、积水监测传感器节点、塌方监测传感器节点、能见度监测传感器节点、风速监测传感器节点及车流车速监测传感器节点，它们分别安置在所述道路的对应检测点上。

4、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统，其特征在于所述传感器节点由传感器、射频模块、微控制器、电源组成，传感器、射频模块和电源分别与微控制器的对应端口连接。

5、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的道路环境状况信息实时采集系统，其特征在于所述纯路由节点由射频模块、微控制器、电源组成，射频模块和电源分别与微控制器的对应端口连接。