CN201967217U - 基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统 - Google Patents

基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其包括多个用于采集助航灯灯光效果并控制助航灯工作的无线传感器灯光节点、一个或多个网关节点以及远端控制监控中心，所述无线传感器灯光节点与所述网关节点无线连接，所述网关节点与所述远端控制监控中心无线连接。本实用新型的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统采用无线传感器网络技术监视助航灯状态信息和传输灯光控制命令，实现了机场助航灯运行状态实时监视和控制，进而实现了机场助航灯光科学有效的管理，同时大大降低了人力成本。

Description

基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统
技术领域
本实用新型涉及无线传感器网络应用技术领域，尤其涉及基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统。
背景技术
航空运输因其具有快速、高效、受地理空间限制较少等优势，在救灾过程中起着重要作用。机场作为架设“空中生命线”的桥头堡，是实现快速应急物流、保证在黄金时间内进行有效救援的关键环节，对救灾具有重要的支撑意义。因自然灾害的不可预见性，机场跑道灯光常常遭到破坏，不能及时修复，需要临时大量布置助航灯对飞机夜航进行灯光保障。助航灯光设备的布设，有着严格的要求，机场跑道两侧的助航灯必须保持在一条直线上。为保障飞机安全顺利起降，保障分队每天必须派出大量人员全天巡查助航灯光设备工作状态。
在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术存在如下问题：
(1)助航灯布设和回收方式存在安装麻烦，维护困难，人力耗费大的问题。
根据机场跑道长短，助航灯数量巨大，通常超过500至800个，现有的助航灯采取人工单个布设的方式，布设时间长，劳动强度大。助航灯根据蓄电池时间工作，超过工作时间，灯光失效，需要对每个助航灯人工回收，重新充电。
(2)助航灯布设要求性高，现有助航灯不能自动检测是否在一条直线上。
机场跑道两侧的助航灯必须保持在一条直线上。正常情况，助航灯布设采取沿跑道线布设。一旦遇到地震等特殊情况，出现跑道线损毁现象，需要测绘人员采取水平测距方式重新测量，重新划线。人工对已布设的助航灯按个进行调整，保证助航灯呈直线布设。
(3)机场管理中心不能及时获得失效助航灯的位置信息。
现有助航灯管理方式采取人工巡查方式查找失效的助航灯。每隔1小时派出巡查队，沿线检查助航灯光，发现失效助航灯，用步话机通知机场管理中心，告知失效助航灯的位置。机场管理中心派出维护队携带一定数量的助航灯，对失效助航灯进行更换。
(4)机场管理中心不能及时获得失效助航灯的数量信息。
现有助航灯管理方式采取人工巡查方式查找失效的助航灯，但助航灯数量巨大，人工巡查过程中难以避免统计失效助航灯数量误差的出现。
(5)机场管理中心不能对灯光进行智能控制，实现分段控制和分区控制。
现有助航灯采用蓄电池模式驱动，助航灯只有开启和关闭两种工作模式，助航灯一旦开启，只能常亮，不能实现现代机场管理模式中的分段和分区灯光管制。
(6)现有助航灯工作模式，导致工作时间短。
现有助航灯采用蓄电池模式驱动，一旦电池耗尽，助航灯失效，需重新人工回收更换助航灯。机场管理中心不能根据任务需要，及时关闭无用的助航灯，延长助航灯工作时间。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其采用无线传感器网络技术监视助航灯状态信息和传输灯光控制命令，实现了机场助航灯运行状态实时监视和控制，进而实现了机场助航灯光科学有效的管理，同时大大降低了人力成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其包括多个用于采集助航灯灯光效果并控制助航灯工作的无线传感器灯光节点、一个或多个网关节点以及远端控制监控中心，所述无线传感器灯光节点与所述网关节点无线连接，所述网关节点与所述远端控制监控中心无线连接。
本实用新型的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统的无线传感器灯光节点采集助航灯的状态信息，同时转发其它无线传感器灯光节点状态信息到网关节点，并接受控制命令操作灯光开启或关闭，控制助航灯的工作时间。而网关节点收集各传感器灯光节点状态信息，同远端控制监控中心完成数据交换。远端控制监控中心接收网关节点传输的助航灯状态信息，同时向网关节点发送远端控制监控中心的控制命令。这样，远端控制监控中心可以对分散助航灯进行集中统一管理，通过无线指令对助航灯的实时监视和控制。此外，本实用新型的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统安装方便、可靠性高、受环境影响小、维护成本低且自动化度高。
进一步地，所述无线传感器灯光节点包括电源、与所述电源连接的数据采集模块、与所述数据采集模块连接的第一处理器、与所述第一处理器连接的助航灯驱动模块和与所述第一处理器连接的第一无线通信模块。
具体地，所述数据采集模块包括感光传感器。所述电源包括蓄电池或太阳能储能电池。所述第一处理器为嵌入式ARM处理器或MSP430系列单片机。所述第一无线通信模块为射频收发器CC2420。
更进一步地，所述网关节点包括电源、用于与所述第一无线通信模块进行通信的第二无线通信模块、用于对所述第二无线通信模块接收到的数据信息进行融合和分析的第二处理器和用于与所述远端控制监控中心进行数据交互的远程通信模块，所述远程通信模块和所述第二无线通信模块分别与所述第二处理器连接，所述远程通信模块、第二无线通信模块和第二处理器分别与所述电源连接。
优选地，所述远程通信模块为GPRS传输模块。
通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
附图说明
图1为本实用新型基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统的一个实施例的结构示意图。
图2为图1中的无线传感器灯光节点的结构框图。
图3为图1中的网关节点的结构框图。
图4为图3所示网关节点的远程通信模块的结构框图。
图5为图2所示无线传感器灯光节点的网络初始化流程图。
图6为图3所示网关节点的网络初始化流程图。
具体实施方式
现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本实用新型提供了一种基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，采用无线传感器网络技术监视助航灯状态信息和传输灯光控制命令，实现了机场助航灯运行状态实时监视和控制，大大降低了人力成本，达到了机场助航灯光科学有效的管理。
下面将结合附图详细阐述本实用新型实施例的技术方案。如图1所示，本实施例的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统包括多个用于采集助航灯灯光效果并控制助航灯工作的无线传感器灯光节点、一个或多个网关节点以及远端控制监控中心，所述无线传感器灯光节点与所述网关节点无线连接，所述网关节点与所述远端控制监控中心无线连接。图中的白框表示所述无线传感器灯光节点，黑框表示所述网关节点。
下面结合图1说明本实施例的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统的工作原理。所述无线传感器灯光节点分布在机场跑道两侧的监控区域，处于通信距离内的无线传感器灯光节点自主组建成小规模无线传感器网络，无线传感器灯光节点之间的虚线表示无线传感器灯光节点的数据在网络内进行流动，数据最终汇聚至网络中的网关节点，网关节点与远程控制监控中心进行信息交互。无线传感器灯光节点监测到自身以及周围节点的灯光信息，将监测到的数据通过监测范围内的无线传感器网络发送至网关节点，在数据的传输过程中，网络将自主对数据的传输路由进行寻优。网关节点接收到网络中所有无线传感器灯光节点的灯光信息，并根据无线传感器灯光节点的位置和光照强度对监控区域内的光照信息作一个全局的分析，得出此时该监控区域内的光照强度分布图。并将此图发送至远程控制监控中心进行进一步的分析。远程控制监控中心接收到各个监控区域的光照强度分布，然后与当前各个区域的光照强度要求值进行比照分析，最终计算得出各个区域内无线传感器灯光节点的控制信号，并发送至相应区域的网管节点，网关节点通过无线传感器网络将无线传感器灯光节点的控制信息发送至网络内的相应节点，控制区域内各个无线传感器灯光节点的光照，使其满足用户的要求。
如图2所示，所述无线传感器灯光节点包括电源、与所述电源连接的数据采集模块、与所述数据采集模块连接的第一处理器、与所述第一处理器连接的助航灯驱动模块和与所述第一处理器连接的第一无线通信模块。具体地，在本实施例中，所述电源包括蓄电池或太阳能储能电池、以及低功耗电源管理电路；所述数据采集模块包括感光传感器和信号处理电路；所述第一处理器选择低功耗高性能的MSP430系列芯片；所述助航灯驱动模块根据芯片类型和任务要求，自行编写，控制灯光开启或关闭，控制各部件协调有序工作，此为本领域技术人员熟知，在此省略详细描述；所述第一无线通信模块采用TI公司的低功耗基于802.15.4协议的CC2420为系统无线通信的核心器件。所述第一处理器还可以为嵌入式ARM处理器。
如图3所示，所述网关节点包括电源、用于与所述第一无线通信模块进行通信的第二无线通信模块、用于对所述第二无线通信模块接收到的数据信息进行融合和分析的第二处理器和用于与所述远端控制监控中心进行数据交互的远程通信模块，所述远程通信模块和所述第二无线通信模块分别与所述第二处理器连接，所述远程通信模块、第二无线通信模块和第二处理器分别与所述电源连接。
结合图4，在本实施例中，所述远程通信模块为通用的工业GPRS传输模块，包括调制单元、数字信号处理单元和基带处理单元，其能够与现行GPRS网络进行交互通信和信息传输，可将现场灯光分布和强弱等相关信息实时传输远程监控管理中心，借助后台强大的处理和存储能力，对数据进行分析处理，采取更加合理的方式控制灯光效果，及时发现失效灯光。
图5为前述无线传感器灯光节点的网络初始化流程图，图6为前述网关节点的网络初始化流程图。如图5和图6所示，所述无线传感器灯光节点的网络初始化过程其实就是无线传感器灯光节点自主组建网络，并在网络内注册自身信息的过程，而所述网关节点的网络初始化过程就是其确定网络内各个无线传感器灯光节点的路由位置和节点信息，并对整个网络内的节点信息进行统一管理和登记。
结合图5和图6，无线传感器灯光节点完成自身硬件初始化后，便开启无线通信，搜寻其通信范围内的同等节点的信息，一旦搜寻到其他无线传感器灯光节点，并与其建立通信链路并交换彼此的路由和位置信息。无线传感器灯光节点不断通过与其邻居节点的信息交换，通过多跳传输与网关节点建立通信链路，然后将自身信息发送至网关节点，在得到网关节点的有效回复后便可认为无线传感器灯光节点与网关节点通信正常，该无线传感器灯光节点已经融入网络。网关节点的硬件初始化后，开启所述第二无线通信模块，搜寻监控范围内的无线传感器灯光节点信息，一旦有无线传感器灯光节点发来请求信息，便将该无线传感器灯光节点信息进行登记，并对请求节点进行回复。当对网络内的所有无线传感器灯光节点信息进行登记后，网关节点完成初始化。

Claims (8)

1.一种基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其特征在于：包括多个用于采集助航灯灯光效果并控制助航灯工作的无线传感器灯光节点、一个或多个网关节点以及远端控制监控中心，所述多个无线传感器灯光节点之间以自组网方式无线连接，所述无线传感器灯光节点与所述网关节点无线连接，所述网关节点与所述远端控制监控中心无线连接。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其特征在于：所述无线传感器灯光节点包括电源、与所述电源连接的数据采集模块、与所述数据采集模块连接的第一处理器、与所述第一处理器连接的助航灯驱动模块和与所述第一处理器连接的第一无线通信模块。
3.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其特征在于：所述数据采集模块包括感光传感器。
4.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其特征在于：所述电源包括蓄电池或太阳能储能电池。
5.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其特征在于：所述第一处理器为嵌入式ARM处理器或MSP430系列单片机。
6.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其特征在于：所述第一无线通信模块为射频收发器CC2420。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其特征在于：所述网关节点包括电源、用于与所述第一无线通信模块进行通信的第二无线通信模块、用于对所述第二无线通信模块接收到的数据信息进行融合和分析的第二处理器和用于与所述远端控制监控中心进行数据交互的远程通信模块，所述远程通信模块和所述第二无线通信模块分别与所述第二处理器连接，所述远程通信模块、第二无线通信模块和第二处理器分别与所述电源连接。
8.根据权利要求3所述的基于无线传感器网络的机场助航灯光智能控制系统，其特征在于：所述远程通信模块为GPRS传输模块。
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