專利名稱：基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水運工程安全監(jiān)控、嵌入式系統(tǒng)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的交叉領(lǐng)域研究，具體涉及基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水閘作為重要的水利基礎(chǔ)設(shè)施，在航運、灌溉、供水、防洪、水力發(fā)電、調(diào)節(jié)河道流量和改善水環(huán)境等方面具有舉足輕重的作用，但目前水閘監(jiān)控系統(tǒng)主要采用有線方式，有線分布式水閘監(jiān)控系統(tǒng)通常采用以太網(wǎng)或現(xiàn)場總線網(wǎng)作為監(jiān)控控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)方式， 采用屏蔽網(wǎng)線、光線或電纜作為控制系統(tǒng)的有線通信介質(zhì)。雖然個別工程采用無線方式，但也主要采用數(shù)傳電臺組網(wǎng)和微波作為系統(tǒng)的通信介質(zhì)。這些有線和無線分布式水閘監(jiān)控控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護不便，而且費用比較昂貴。隨著傳感器技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、通信技術(shù)和圖像采集編碼技術(shù)的迅速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用簡單方便，極大地節(jié)約了測試中由于反復(fù)布設(shè)有線數(shù)據(jù)采集設(shè)備而消耗的人力和物力，只需將設(shè)備置于被測部位即可實現(xiàn)信息的采集，采集到的參數(shù)數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)，視頻數(shù)據(jù)通過第三代無線通信WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)進行無線輸，消除了長電纜傳輸帶來的噪聲干擾，整個測量系統(tǒng)具有極高的測量精度和抗干擾能力，采集現(xiàn)場整個網(wǎng)絡(luò)具有較快的自組織和自修復(fù)能力，組網(wǎng)方便快捷、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓撲、具有低復(fù)雜度、快速、可靠、安全的優(yōu)點。并且功耗低，解決電源更換的問題。系統(tǒng)將ZigBee技術(shù)、第三代無線通信WCDMA/3G技術(shù)和視頻技術(shù)等很好的集成于一體，將采集的參數(shù)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)竭h程監(jiān)控調(diào)度中心，從而實現(xiàn)對被測水間的遠程實時監(jiān)控。整個系統(tǒng)保證了水閘無線遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)魯棒性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和監(jiān)控實時性，構(gòu)成惡劣環(huán)境中水閘無線監(jiān)測、無線傳輸?shù)臄?shù)字化無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對所關(guān)心環(huán)境變量和水閘開合度和工作狀況的在線高精度監(jiān)測與傳輸，為確保整個水閘樞紐安全運行，建設(shè)了一套可靠的、能實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集與傳輸?shù)臒o線安全監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)的不足，提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，克服現(xiàn)有有線分布式水閘監(jiān)控系統(tǒng)勞動強度大、布線困難、成本高、監(jiān)測范圍有限以及實效性差、不可視頻直觀顯示等弊端。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，主要由環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器系統(tǒng)和監(jiān)控調(diào)度中心管理系統(tǒng)組成，系統(tǒng)主要包括傳感器組、參數(shù)采集節(jié)點、視頻節(jié)點、路由節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點、無線傳輸結(jié)構(gòu)和監(jiān)控調(diào)度中心，主要應(yīng)用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集傳輸技術(shù)、第三代無線通信技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)和SMS技術(shù)，對間門環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和視頻數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、處理、顯示和控制等操作，根據(jù)操作規(guī)程自動控制閘門啟閉，險情或必要時可以通過SMS及時發(fā)布預(yù)警短信。
所述傳感器組對水間環(huán)境參數(shù)進行采集，傳感器組設(shè)置于參數(shù)采集節(jié)點上，參數(shù)采集節(jié)點通過路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點通信，協(xié)調(diào)器節(jié)點通過數(shù)據(jù)傳輸層和遠程監(jiān)控調(diào)度中心通信。所述所述的參數(shù)采集節(jié)點是基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的，由集成了微處理器和無線收發(fā)器的CCM30模塊、電源模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、時鐘電路模塊、存儲電路模塊、驅(qū)動控制輸出模塊、通訊接口電路模塊共同組成。所述的視頻節(jié)點主要由電源管理模塊、存儲模塊、FPGA模塊、視頻采集模塊、視頻編碼模塊、嵌入式外圍設(shè)備驅(qū)動模塊、以及通訊接口模塊組成，采集的視頻信息通過 WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)傳送到遠程安全監(jiān)控調(diào)度中心實時顯示。所述的協(xié)調(diào)器節(jié)點采用ZigBee方式與路由節(jié)點連接，接收所有參數(shù)采集節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并通過第三代無線通信網(wǎng)絡(luò)WCDMA/3G傳到遠程安全監(jiān)控調(diào)度中心，同時接受遠程監(jiān)控調(diào)度中心發(fā)布的指令。所述的遠程安全監(jiān)控調(diào)度中心的主要任務(wù)是把底層發(fā)送過來的參數(shù)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、節(jié)點ID號等進行存儲、挖掘分析和顯示，并對底層進行指令發(fā)布，同時進行遠程設(shè)備管理和網(wǎng)絡(luò)拓撲顯示，出現(xiàn)險情或必要時，能通過SMS及時進行短信報警。所述采集信息主要包括水間啟閉控制和環(huán)境信息采集，通過圖像視頻采集和傳感器參數(shù)采集，水間啟閉控制包括水間開合度及工況、啟閉電機狀態(tài)，環(huán)境信息采集分一般性監(jiān)測和專門性監(jiān)測。所述一般性監(jiān)測項目包括間上下游水位、河道流量、流速、雨量、水流形態(tài)、沖刷和淤積等；所述專門性監(jiān)測主要根據(jù)水間工程的具體情況而定，根據(jù)個別工程需要，進行水平位移、伸縮縫、裂縫、墻后土壓力、混凝土碳化、地基反力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力等項目的監(jiān)測。本發(fā)明具有如下有益效果(1)融合傳感器技術(shù)、圖像采集和壓縮編碼技術(shù)、通信技術(shù)和嵌入式計算技術(shù)，結(jié)合ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和WCDMA/3G通信技術(shù)，組建具有無線數(shù)據(jù)采集、視頻信息采集、 無線傳輸功能的水閘智能無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對水閘環(huán)境參數(shù)和現(xiàn)場視頻的聯(lián)合監(jiān)控。(2)通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，采集節(jié)點與上層路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點構(gòu)成基于IEEE 802. 15. 4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，負責(zé)現(xiàn)場水閘環(huán)境信息的采集和傳輸，網(wǎng)絡(luò)具有自組織特征，可完成網(wǎng)絡(luò)智能組網(wǎng)、路由以及數(shù)據(jù)傳輸， 并根據(jù)不同需要采用不同的拓撲結(jié)構(gòu)，完成組網(wǎng)功能和響應(yīng)監(jiān)控調(diào)度中心發(fā)出的控制指令；(3)通過和WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)，視頻采集節(jié)點將采集的視頻信息高速傳輸給遠程安全監(jiān)控調(diào)度中心，避免了視頻信息通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬不足的弊端，保證了視頻信息流傳輸?shù)臅惩ā?4)基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)將ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與 WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)和hternet網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，采用先進的拓撲控制、節(jié)點定位、時間同步、網(wǎng)絡(luò)安全和設(shè)備管理技術(shù)手段，利用廉價、可靠的移動通信WCDMA/3G技術(shù)，發(fā)明了新型水閘無線安全監(jiān)控系統(tǒng)，具有實時、自動化監(jiān)測的特點，適合水間這種在野外惡劣環(huán)境下的監(jiān)測。(5)本發(fā)明構(gòu)建了水閘無線參數(shù)監(jiān)測-視頻數(shù)據(jù)采集-無線傳輸-實時監(jiān)控-圖像可視化體系，建立了基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，能兼顧常規(guī)監(jiān)測和視頻采集，克服了傳統(tǒng)有線監(jiān)控的諸多弊端，同時也增加了單純無線傳感網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控功能。(6)發(fā)明的基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，組網(wǎng)方便快捷、工作功耗低、價格低廉、傳輸視頻清晰可靠、支援多種網(wǎng)絡(luò)拓撲、具有低復(fù)雜度、實時、可靠、安全的特點。


圖1、本發(fā)明基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)架圖；圖2、本發(fā)明中水閘參數(shù)采集節(jié)點的結(jié)構(gòu)圖；圖3、本發(fā)明中視頻節(jié)點結(jié)構(gòu)圖；圖4、本發(fā)明中水閘ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖5、本發(fā)明中視頻采集流程具體實施例方式圖1是本發(fā)明基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)架圖。該系統(tǒng)可以分為三部分，第一部分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如圖中11所示；第二部分為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，如圖中12所示；第三部分為水閘遠程監(jiān)控系統(tǒng)，如圖中13所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11由參數(shù)采集節(jié)點、視頻采集節(jié)點、路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點組成，在基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)中，通過在參數(shù)采集節(jié)點上布置不同的傳感器，如雨量傳感器、流量傳感器、水位傳感器、流速傳感器和閘位計等，來采集水閘結(jié)構(gòu)參數(shù)和環(huán)境參數(shù)，通過2. 4GHz的ISM頻段，與上層路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點構(gòu)成基于IEEE 802. 15. 4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，路由節(jié)點通過連接鄰居節(jié)點來擴展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，通過多跳路由輔助下層子節(jié)點完成通信， 把數(shù)據(jù)傳給上層協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點負責(zé)啟動或建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)器一方面利用 ZigBee方式同路由節(jié)點連接，另一方面采用WCDMA/3G網(wǎng)絡(luò)與水閘遠程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)連接， 從而實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的遠程監(jiān)控；視頻節(jié)點采集圖像信號，將音視頻信號以及其他控制信號通過無線的方式傳輸給DVR，通過WCDMA與無線傳輸系統(tǒng)連接，傳輸?shù)竭h程監(jiān)控調(diào)度中心，實現(xiàn)視頻實時監(jiān)控。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)22由具有接入hternet網(wǎng)絡(luò)的WCDMA/3G 數(shù)傳設(shè)備構(gòu)成。WCDMA/3G數(shù)傳設(shè)備承擔(dān)數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)中繼和hternet接入等功能，所有參數(shù)采集節(jié)點和視頻采集節(jié)點的采集信息最終通過它傳輸?shù)剿g遠程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。遠程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)33，把底層發(fā)送過來的參數(shù)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)進行處理、存儲分析和顯示、預(yù)警發(fā)布、設(shè)備遠程管理、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)顯示、用戶管理，并對底層進行指令發(fā)布。監(jiān)控調(diào)度中心第一時間通過Internet、AP服務(wù)和GSM網(wǎng)絡(luò)將預(yù)警播報短信發(fā)送到相關(guān)負責(zé)人員手機，真正實現(xiàn)了監(jiān)測區(qū)域的實時監(jiān)控和預(yù)警發(fā)布。安全監(jiān)控調(diào)度中心通過WCDMA/3G 網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器節(jié)點通信，參數(shù)采集節(jié)點與路由節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點通過基于 IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，形成具有分布式處理的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。其中水間參數(shù)采集節(jié)點通過布置不同傳感器，將采集的水間環(huán)境參數(shù)成功發(fā)送給上層路由節(jié)點后，為節(jié)省能量，采用自動喚醒和事件喚醒機制，當(dāng)有接收到采集指令或參數(shù)超過閥值時，采集節(jié)點將被喚醒進行參數(shù)采集，把采集的數(shù)據(jù)向上傳輸給路由節(jié)點；視頻節(jié)點主要由電源管理模塊、存儲模塊、FPGA模塊、視頻采集模塊、視頻編碼模塊、嵌入式外圍設(shè)備驅(qū)動模塊、以及通訊接口模塊組成，實現(xiàn)圖像的采集和處理，水間采集現(xiàn)場整個無線網(wǎng)絡(luò)具有良好的網(wǎng)絡(luò)魯棒性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和監(jiān)控實時性，組網(wǎng)方便快捷、價格低廉、傳輸視頻清晰可靠。圖2是水閘參數(shù)采集節(jié)點的結(jié)構(gòu)圖，環(huán)境參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)采集傳感器布置于 ZigBee采集節(jié)點上，采集節(jié)點由CCM30模塊、電源模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、時鐘電路模塊、存儲電路模塊、驅(qū)動控制輸出模塊、通訊接口電路模塊共同組成，CC2430模塊集成了微處理器和無線收發(fā)器。圖3是視頻編碼壓縮節(jié)點結(jié)構(gòu)圖，工作原理如下(XD攝像頭采集的模擬信號，通過視頻解碼器轉(zhuǎn)換成BT. 656數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流，然后利用FPGA把接收到的視頻數(shù)據(jù)由Dl格式縮小為CIF格式，并將多路CIF格式視頻數(shù)據(jù)拼接為Dl分辨率的YCbCr 4:2: 2帶行、 場同步的數(shù)字視頻流數(shù)據(jù)，輸入到DM6437的視頻前端VPFE。除了這些基本功能外，還利用 FPGA實現(xiàn)如濾波、防眩光、目標(biāo)偵測、跟蹤等視頻處理功能。視頻處理前端VPFE中包括了 Previewer, Resizer, H3A模塊，可實現(xiàn)圖像大小的縮放以及自動對焦、自動白平衡、自動曝光。同時，DM6437將視頻數(shù)據(jù)壓縮成H. 264編碼的數(shù)據(jù)，存儲到硬盤等存儲設(shè)備。當(dāng)遠程用戶需要預(yù)覽或者回放時，通過WCDMA無線數(shù)傳設(shè)備將視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控服務(wù)器，然后回傳到包含智能手機、PDA、PC機或者平板電腦等個人終端上，實現(xiàn)視頻圖像監(jiān)控和云臺控制。圖4為水閘ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)圖。是以射頻芯片CCM30為主器件的硬件模塊，CC2430器件模塊主要組成部分包括復(fù)位電路、時鐘電路、電源轉(zhuǎn)換模塊、巴倫電路等，外接天線和電源模塊。CCM30射頻前端口的傳輸方式是差分形式，有兩個端口，而天線采用的是但端口，所以設(shè)置了巴倫電路，也就是天線阻抗電路，完成兩端口到單端口的轉(zhuǎn)換，巴倫電路主要由電容、電感和微帶線組成。圖5是視頻采集流程圖。(1)首先需要打開視頻設(shè)備；(2)然后利用VIDI0CGCAP命令來獲取視頻設(shè)備名稱、信號源的信息、設(shè)備支持的最大最小分辨率等視頻設(shè)備文件的性能參數(shù)；(3)接著對圖像屬性參數(shù)進行設(shè)定，圖像參數(shù)設(shè)定主要是設(shè)定圖像的亮度、對比度等參數(shù)，并對采集窗口、顏色模式、幀狀態(tài)初始化；(4)完成前面的設(shè)定等初始化工作后，進行視頻圖像采集，視頻圖像采集采用內(nèi)存映射方式，主要采用mmap方式對攝像頭進行內(nèi)存映射，把攝像頭對應(yīng)的設(shè)備文件映射到內(nèi)存區(qū)，這樣映射內(nèi)容區(qū)可進行讀寫，并且不同進程間可以實現(xiàn)共享，進程可以類似像訪問普通內(nèi)存一樣對文件進行訪問，繞過了內(nèi)核緩沖區(qū)， 加速了 I/O訪問，大大加速了攝像頭的采集效率；( 對采集的圖像進行壓縮等處理，然后進行網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，發(fā)送到遠程監(jiān)控調(diào)度中心，視頻信息數(shù)據(jù)量特別龐大，視頻壓縮處理節(jié)約存儲空間和帶寬，大大提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，本專利選用了國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4對采集的視頻數(shù)據(jù)進行壓縮編碼處理，保證基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)在有限的帶寬條件下， 實時的傳輸更多的視頻信息；(6)如果需要進一步采集圖像，繼續(xù)進行圖像采集，否則關(guān)閉視頻設(shè)備，結(jié)束圖像采集。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是(1)構(gòu)建了水閘無線參數(shù)監(jiān)測-視頻數(shù)據(jù)采集-無線傳輸-實時監(jiān)控-圖像可視化體系，建立了基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，兼顧常規(guī)監(jiān)測和視頻采集，克服了傳統(tǒng)有線監(jiān)控的諸多弊端，同時也增加了單純無線傳感網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控功能。(2)避免了現(xiàn)有水閘有線圖像監(jiān)控系統(tǒng)和有線參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)需要鋪設(shè)大量地上地下設(shè)備線路、成本高、施工周期長等諸多問題，具有更強的靈活性和方便性。(3)能自動實時監(jiān)測被測閘門開合度及運行狀況，實時無線監(jiān)測閘門環(huán)境參數(shù)，具有實時視頻監(jiān)視操作過程的功能等，為水閘工程的健康診斷提供實時可靠的分析資料和圖像信息，為水間安全運行提供保障。如上所述，對本水閘監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)發(fā)明的實施例進行了比較詳細的闡述，但針對本發(fā)明所做的等效變形與修改，對水運工程相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，這樣的修改例也包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、遠程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)組成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括參數(shù)采集節(jié)點、視頻采集節(jié)點、路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點，遠程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器系統(tǒng)和監(jiān)控調(diào)度中心，參數(shù)采集節(jié)點采集水間環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)，視頻采集節(jié)點采集水間圖像信息，參數(shù)采集節(jié)點將水閘環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)依次通過路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點傳輸至數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，視頻采集節(jié)點將水閘圖像信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將閘門環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和圖像信息傳輸至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器系統(tǒng)，監(jiān)控調(diào)度中心根據(jù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器系統(tǒng)采集的信息自動控制閘門啟閉，通過SMS及時發(fā)布預(yù)警短信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的參數(shù)采集節(jié)點包括傳感器組，傳感器組對水間環(huán)境參數(shù)進行采集，傳感器組設(shè)置于參數(shù)采集節(jié)點上，參數(shù)采集節(jié)點通過路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點通信，協(xié)調(diào)器節(jié)點通過數(shù)據(jù)傳輸層和遠程監(jiān)控調(diào)度中心通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的參數(shù)采集節(jié)點是基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的，由集成了微處理器和無線收發(fā)器的CCM30模塊、電源模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、時鐘電路模塊、存儲電路模塊、驅(qū)動控制輸出模塊、通訊接口電路模塊共同組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的視頻采集節(jié)點主要由電源管理模塊、存儲模塊、FPGA模塊、視頻采集模塊、視頻編碼模塊、嵌入式外圍設(shè)備驅(qū)動模塊、以及通訊接口模塊組成，采集的視頻信息通過第三代無線通信網(wǎng)絡(luò) WCDMA/3G傳送到遠程安全監(jiān)控調(diào)度中心實時顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的協(xié)調(diào)器節(jié)點采用ZigBee方式與路由節(jié)點連接，接收所有參數(shù)采集節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并通過第三代無線通信網(wǎng)絡(luò)WCDMA/3G傳到遠程安全監(jiān)控調(diào)度中心，同時接受遠程監(jiān)控調(diào)度中心發(fā)布的指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的采集信息主要包括水間啟閉控制和環(huán)境信息采集，通過圖像視頻采集和傳感器參數(shù)采集，水閘啟閉控制包括水間開合度及工況、啟閉電機狀態(tài)，環(huán)境信息采集分一般性監(jiān)測和專門性監(jiān)測。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述一般性監(jiān)測項目包括間門上下游水位、河道流量、流速、雨量、水流形態(tài)、沖刷和淤積等；所述專門性監(jiān)測根據(jù)水閘工程的具體情況而定，根據(jù)個別工程需要，進行水平位移、伸縮縫、裂縫、墻后土壓力、混凝土碳化、地基反力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力項目的監(jiān)測。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的水閘安全監(jiān)控系統(tǒng)，屬于水運工程安全監(jiān)控領(lǐng)域。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、遠程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)組成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括參數(shù)采集節(jié)點、視頻采集節(jié)點、路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點，遠程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器系統(tǒng)和監(jiān)控調(diào)度中心。本發(fā)明采用無線采集與無線傳輸技術(shù)，對水閘的環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和視頻數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、處理、顯示和控制等操作，并根據(jù)操作規(guī)程對閘門進行啟閉操作。本發(fā)明將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、第三代無線通信技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用到水閘管理中，從信息采集、傳遞、存儲到處理，一切以數(shù)字信息和圖像形式運轉(zhuǎn)，大大提高了水閘管理的效率、安全性。
文檔編號E02B7/20GK102572387SQ20111021128
公開日2012年7月11日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者周念東, 徐衛(wèi)亞, 梁桂蘭, 王林偉, 談小龍 申請人:河海大學(xué)