CN202976408U - 基于无线传感器网络的山洪监测系统 - Google Patents

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赵永辉
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Abstract

基于无线传感器网络的山洪监测系统，属于山洪监测领域，本实用新型为解决现有山洪监测预报和预警系统的单点局部水情的预报精度不高的问题。本实用新型所述基于无线传感器网络的山洪监测系统，它包括多个采集终端和服务器，每个采集终端均与服务器进行无线通信；采集终端包括终端处理器、多普勒超声流量计、超声波水位传感器、程序存储器、数据存储器和终端无线射频模块，多普勒超声流量计采集的流速信号和超声波水位传感器采集的水位信号给终端处理器，程序存储器中预置程序；数据存储器存储采集数据；终端无线射频模块将采集终端采集到的数据以无线方式发送出去；服务器包括汇聚点处理器、汇聚点无线射频模块和A/D转换电路。

Description

基于无线传感器网络的山洪监测系统
技术领域
本实用新型涉及基于无线传感器网络的山洪监测系统，属于山洪监测领域。
背景技术
山丘区小流域由于山高坡陡、河流源短流急，在暴雨天气下易于发生山洪灾害。我国山洪灾害的防御策略是“以防为主，防重于抢”，防御防治的方法是既要采取工程措施，提高工程防洪标准，也要采取非工程措施，建立综合防洪减灾体系，提高防灾抗风险能力。但是，目前我国绝大多数山丘区小流域没有监测预报和预警系统，即使有监测站点，也因单点局部水情的预报精度不高，报汛段次太少，使得山丘区山洪灾害的预报预警非常薄弱，无法从整体的角度对整个山区的山洪动向进行预警。
发明内容
本实用新型目的是为了解决现有山洪监测预报和预警系统的单点局部水情的预报精度不高的问题，提供了一种基于无线传感器网络的山洪监测系统。
本实用新型所述基于无线传感器网络的山洪监测系统，它包括多个采集终端和服务器，每个采集终端均与服务器进行无线通信；
采集终端包括终端处理器、多普勒超声流量计、超声波水位传感器、程序存储器、数据存储器和终端无线射频模块，
多普勒超声流量计的输出端与终端处理器的流速信号输入端相连；
超声波水位传感器的输出端与终端处理器的水位信号输入端相连；
程序存储器的预置程序输出端与终端处理器的预置程序输入端相连；
终端处理器的存储输入输出端与数据存储器的存储输入输出端相连；
终端处理器的数据输出端与终端无线射频模块的输入端相连，终端无线射频模块将采集终端采集到的数据以无线方式发送出去；
服务器包括汇聚点处理器、汇聚点无线射频模块和A/D转换电路，
汇聚点无线射频模块接收采集终端发送的数据，汇聚点无线射频模块的输出端与A/D转换电路的模拟信号输入端相连，A/D转换电路的数字信号输出端与汇聚点处理器的输入端相连，汇聚点处理器的控制指令输出端与汇聚点无线射频模块的控制端相连。
本实用新型的优点：本实用新型适用于对山丘区整个区域山洪动向的监测。它在山洪监测系统的物理架构中，作为监测站的前端传感触角，扩大山丘区小流域水位和流速收集的信息量，提高水情信息的收集时效。并且结合后台的处理系统，实现了山洪地质灾害监测、预警、响应三个工作环节的自动化、一体化。从而为规避山洪风险，避免或减少山洪灾害导致的人员伤亡和财产损失，有效防御山洪灾害、实施指挥决策和调度以及抢险救灾提供了保障。及时开展这项对人类未来生活影响深远的前沿科技研究，对整个国家的社会经济将有重大的战略意义。
本实用新型能够准确监测山洪的动向：通过无线射频模块发来的数据，传送给后台处理系统，利用现在已经有的山洪预测的后台模型，对山丘区中山洪发生的可能性进行预警。
本实用新型能够实时监测：在网络节点接收到服务器发来的查询命令后，MSP430模块控制无线射频模块及时把采集的信息发送出去，有利于及时掌握山丘区的水情信息从而了解山洪的发展动向。
附图说明
图1是本实用新型所述基于无线传感器网络的山洪监测系统的结构框图；
图2是采集终端的结构框图；
图3是服务器的结构框图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于无线传感器网络的山洪监测系统，它包括多个采集终端1和服务器2，每个采集终端1均与服务器2进行无线通信；
采集终端1包括终端处理器1-1、多普勒超声流量计1-2、超声波水位传感器1-3、程序存储器1-4、数据存储器1-5和终端无线射频模块1-7，
多普勒超声流量计1-2的输出端与终端处理器1-1的流速信号输入端相连；
超声波水位传感器1-3的输出端与终端处理器1-1的水位信号输入端相连；
程序存储器1-4的预置程序输出端与终端处理器1-1的预置程序输入端相连；
终端处理器1-1的存储输入输出端与数据存储器1-5的存储输入输出端相连；
终端处理器1-1的数据输出端与终端无线射频模块1-7的输入端相连，终端无线射频模块1-7将采集终端1采集到的数据以无线方式发送出去；
服务器2包括汇聚点处理器2-1、汇聚点无线射频模块2-2和A/D转换电路2-3，
汇聚点无线射频模块2-2接收采集终端1发送的数据，汇聚点无线射频模块2-2的输出端与A/D转换电路2-3的模拟信号输入端相连，A/D转换电路2-3的数字信号输出端与汇聚点处理器2-1的输入端相连，汇聚点处理器2-1的控制指令输出端与汇聚点无线射频模块2-2的控制端相连。
本实施方式中程序存储器1-4用于存储预置的程序。
终端处理器1-1采用型号为MSP430的单片机来实现。
汇聚点处理器2-1选取ARM9开发平台来实现。
终端无线射频模块1-7和汇聚点无线射频模块2-2都采用型号为CC2520射频芯片来实现。
本实施方式能够实现自动采集山丘区小流域的水情信息，并对信息进行判断、存储和传输。为实现最远监测节点信息的传输，设计节点间的传输路径，在控制能耗的基础上，选择最优路径进行传输。
本实施方式利用无线射频模块构成无人值守监测节点，汇聚点ARM9开发平台发送命令控制采集的周期。多个采集终端1构成监测网络，从系统的角度监测某一个山丘区。当在监测区域内出现异常时，汇聚点ARM9开发平台发送多次采集命令，并把数据传送到后台处理器。后台处理器利用现在已有的山洪预测的模型，处理数据并进行山洪预警。
工作过程：
MSP430单片机接收ARM9开发平台发送的查询命令，通过控制输入输出端输出指令给超声波水位传感器1-3和多普勒超声流量计1-2，使超声波水位传感器1-3和多普勒超声流量计1-2采集端采集信号；同时MSP430单片机的采集信号控制输入端接收超声波水位传感器1-3和多普勒超声流量计1-2输出端的信号；
MSP430单片机将所采集的水位、流速通过采集信号输出端输出给终端无线射频模块1-7，同时MSP430单片机将获得的水位、流速通过数据地址总线输出给数据存储器1-5；
终端无线射频模块1-7对接收到的水位、流速信息进行分析判断，选择是否直接发给汇聚点ARM9开发平台，还是发送给临近节点的终端无线射频模块1-7之后再发给汇聚点ARM9开发平台，汇聚点ARM9开发平台根据接收结果发出控制信号给汇聚点无线射频模块2-2向上一级发送。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，采集终端1还包括显示器1-6，终端处理器1-1的显示信号输出端与显示器1-6的显示信号输入端相连。
显示器1-6选取型号为SSD-1306液晶屏。
所述显示器1-6的工作流程为：MSP430单片机通过采集信号输入端获取超声波水位传感器1-3和多普勒超声流量计1-2采集的水情信息，然后通过输出端将水情信息传输给显示器1-6。

Claims (6)

1.基于无线传感器网络的山洪监测系统，其特征在于，它包括多个采集终端(1)和服务器(2)，每个采集终端(1)均与服务器(2)进行无线通信；
采集终端(1)包括终端处理器(1-1)、多普勒超声流量计(1-2)、超声波水位传感器(1-3)、程序存储器(1-4)、数据存储器(1-5)和终端无线射频模块(1-7)，
多普勒超声流量计(1-2)的输出端与终端处理器(1-1)的流速信号输入端相连；
超声波水位传感器(1-3)的输出端与终端处理器(1-1)的水位信号输入端相连；
程序存储器(1-4)的预置程序输出端与终端处理器(1-1)的预置程序输入端相连；
终端处理器(1-1)的存储输入输出端与数据存储器(1-5)的存储输入输出端相连；
终端处理器(1-1)的数据输出端与终端无线射频模块(1-7)的输入端相连，终端无线射频模块(1-7)将采集终端(1)采集到的数据以无线方式发送出去；
服务器(2)包括汇聚点处理器(2-1)、汇聚点无线射频模块(2-2)和A/D转换电路(2-3)，
汇聚点无线射频模块(2-2)接收采集终端(1)发送的数据，汇聚点无线射频模块(2-2)的输出端与A/D转换电路(2-3)的模拟信号输入端相连，A/D转换电路(2-3)的数字信号输出端与汇聚点处理器(2-1)的输入端相连，汇聚点处理器(2-1)的控制指令输出端与汇聚点无线射频模块(2-2)的控制端相连。
2.根据权利要求1所述基于无线传感器网络的山洪监测系统，其特征在于，采集终端(1)还包括显示器(1-6)，终端处理器(1-1)的显示信号输出端与显示器(1-6)的显示信号输入端相连。
3.根据权利要求2所述基于无线传感器网络的山洪监测系统，其特征在于，显示器(1-6)选取型号为SSD-1306液晶屏。
4.根据权利要求1或2所述基于无线传感器网络的山洪监测系统，其特征在于，终端处理器(1-1)采用型号为MSP430的单片机来实现。
5.根据权利要求1所述基于无线传感器网络的山洪监测系统，其特征在于，汇聚点处理器(2-1)选取ARM9开发平台来实现。
6.根据权利要求1所述基于无线传感器网络的山洪监测系统，其特征在于，终端无线射频模块(1-7)和汇聚点无线射频模块(2-2)都采用型号为CC2520射频芯片来实现。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105825636A (zh) * 2016-05-27 2016-08-03 厦门精图信息技术有限公司 基于物联网的全天候水流监测及预警系统
CN107560680A (zh) * 2017-11-03 2018-01-09 广州市久元自动化设备有限公司 防洪流量无线数据监控系统

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