一种基于ZigBee&GPRS的无线环境监测网络，包括：由中央监控计算机和GPRS无线通信模块组成的中央监控层、由多个中继节点组成的中继层和由多个现场环境监测节点组成的现场监测层，所述中继节点集成有GPRS无线通信模块和ZigBee无线通信模块；所述现场环境监测节点集成有传感器模块、ZigBee无线通信模块。本发明专利技术采用模块化结构，组网简单，技术可靠，实时性强，性价比高，可扩展性好，可实时监测多种环境参数，提高了环境监测的效率，降低了成本。
Wireless environment monitoring network based on ZigBee&GPRS
A wireless environmental monitoring network based on ZigBee&GPRS, including: the relay layer central monitoring layer, composed of a central monitoring computer and GPRS wireless communication module is composed of a plurality of relay nodes and the monitoring layer is composed of a plurality of on-site environmental monitoring node, the relay node is integrated with a GPRS wireless communication module and wireless ZigBee the communication module; the on-site environmental monitoring node with integrated sensor module, wireless communication module ZigBee. The invention adopts a modularized structure, has simple networking, reliable technology, strong real-time performance, high cost performance and good expandability, and can monitor a plurality of environmental parameters in real time, thereby improving the efficiency of environmental monitoring and reducing the cost.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线环境监测领域，特别是一种基于&GPRS的无线环境监测网络。
技术介绍
随着社会经济的发展，工业化进程的不断推进，环境污染问题变得越来越突出。环境污染事件层出不穷，污染程度日趋严重，造成的危害也越来越大。面对日益严峻的环境压力，环境监测的需求已越来越迫切。环境保护已成为一个世界性的课题，得到了世界范围的广泛认同与重视。环境的好坏不仅关系到社会经济的可持续发展，而且直接影响到人类生活的水平，甚至关系到人类及地球上所有其他生物能否长期生存。如何加大环境监测力度， 提高环境监测的自动化、智能化和网络化水平已成为目前环境监测的主要问题。近年来，环境污染事故频频发生，如有毒气体泄露、有毒废水的随意排放造成河水、土地污染，危险化学品运输车发生交通事故引起危险品泄漏、爆炸等，这些环境事故不仅造成了大量的财产损失，也对事故现场人民群众的生产、生活秩序造成了严重影响，对自然环境和人民群众的身心健康造成了极大的危害，其破坏程度难以估计。这些环境污染事故之所以会造成如此巨大的损失，关键在于不能及时、准确地对污染事件进行实时监测，不能将污染信息进行快速的传播，致使污染治理工作难以进行进，而加大了污染事故的负面影响。嵌入式技术的发展，为研发先进的环境监测设备提供了越来越多的解决方案。 无线移动通信技术的发展，解决了环境监测节点分散造成的组网不便的问题，基于GPRS、 CDMA、ZigBee等无线通信技术的传感器网络已得到越来越广泛的应用。通过检索，发现与本专利技术相关的现有技术为，杭州电子科技大学蒋鹏等人的中国专利“基于ZigBee无线技术的水环境监测系统”中的描述，涉及一种基于ZigBee无线技术的水环境监测系统，其自述为该专利技术涉及一种基于ZigBee无线技术的水环境监测系统。该专利技术包括分布在水环境监测的区域中的多个水环境监测节点和一个数据视频基站。水环境监测节点是基于ZigBee无线技术，包括节点微处理器模块、节点ZigBee射频模块CCM20射频芯片、电源管理模块和水质参数采集模块。数据视频基站采用ARM-DSP双处理器架构，包括基站ZigBee射频模块CCM20射频芯片、CDMA传输模块HUAWEI-CM320、视频信号采集模块和微处理器模块。该专利技术可同时采集多种水质参数，数据通信能力强、网络覆盖范围广， 并且可实现视频信号的实时采集、处理和无线传输。该专利技术的不足之处在于①环境参数仅限于水质监测，适用范围比较狭窄；②该系统只是将水质参数通过基站发送出去，不涉及对水质参数的分析，不便于环境监测人员对水质的分析；③该系统没有设计人机交互层软件，不便于环境监测人员对监测数据的处理、分析。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的缺陷，提供一种组网简单、造价低廉、性能优越、操作方便的无线环境监测网络系统和方法，可以进行多方面的综合环境监测，使环境监测变得更加准确、快速、方便。本专利技术通过以下技术方案实现一种基于ZigBee&GPRS的无线环境监测网络，包括由中央监控计算机和GPRS无线通信模块组成的中央监控层、由多个中继节点组成的中继层和由多个现场环境监测节点组成的现场监测层，所述中继节点集成有GPRS无线通信模块和ZigBee无线通信模块；所述现场环境监测节点集成有传感器模块、ZigBee无线通信模块。现场环境监测节点的传感器模块主要包括温度/湿度传感器、光照传感器、气压传感器、风速/风向传感器、以及部分可燃/有害气体传感器(如一氧化碳、天然气、液化气、酒精等)，其可以实时采集环境监测数据，然后通过ZigBee无线通信模块直接或间接将环境监测数据发送至中继节点。中继节点不仅集成有ZigBee无线通信模块而且集成有GPRS无线通信模块，可以通过ZigBee无线通信模块与各个现场环境监测节点进行无线通信，直接或间接接收各个现场环境监测节点的环境监测数据，并将这些环境监测数据整理打包之后，按照一定的通信协议通过GPRS无线通信模块，利用现有的移动通信网络，将环境监测数据实时发送至中央监控中心，实现环境监测数据的远程无线传输。作为本专利技术的进一步改进，所述中继节点的电源管理模块都采用电池供电，避免了大量的线路铺设，可以方便地部署到野外的监测，点节约了成本，提高了效率。作为本专利技术的另一改进，采用模块化设计思路，将ZigBee无线通信电路和GPRS无线通信电路均设计为独立的电路模块，通过特定的接口与中继节点的其他功能模块连接在一起。本专利技术相对于传统的环境监测方案具有显著的进步，首先是将ZigBee无线通信模块设计为独立的电路模块，既降低了现场环境监测节点和中继节点电路设计的复杂度， 又可以降低成本，便于升级、维护。如果某个ZigBee无线通信模块出现故障，则只需更换该模块既可，无需更换整个现场环境监测节点或中继节点。同理，GPRS无线通信模块亦设计为独立的电路模块。采用模块化设计不仅可以降低成本、简化设计的复杂度，而且便于系统的升级、维护；其次采用电池供电，安装方便。在本专利技术中，现场环境监测节点和中继节点均采用电池供电。这样，现场环境监测节点和中继节点的安装位置可以不受电力供应的限制， 可以方便地部署在电力供应不便的偏远地带。同时，现场环境监测节点和中继节点均采用低功耗技术，在某些功能模块不工作时，可以暂时切断这些功能模块的电源，以降低电能消耗，而且两种节点的微处理器均可以工作在多种低功耗模式，最大限度地降低功耗，延长电池的使用寿命；第三，本专利技术可以监测多种环境参数，可扩展性好。现场环境监测节点可实时采集温度、湿度、光照、气压、风速、风向等基本环境参数，并实时监测大气中的部分可燃气体、有害气体(如一氧化碳、天然气、液化气、酒精等)的种类以及浓度；第四，本专利技术组网方便。现场监测层组网采用ZigBee无线通信方式，可以根据实际需要，方便地组织成星型、 树型或Mesh型等不同形式的ZigBee无线通信网络。这些ZigBee无线通信网络均可以方便地增加或减少通信节点，组网极为灵活方便；第五，本专利技术利用现有的移动通信网络进行远程通信，可靠性高，成本低。本专利技术的远程无线通信采用GPRS无线通信方式，利用现有的移动通信网络，实现环境监测数据的远程传输，无需自己组建远程通信网络，成本低，可靠性高，建设周期短。附图说明下面根据实施例和附图对本专利技术作进一步详细说明。图1是本专利技术的无线环境监测网络架构示意图；图2是本专利技术的中继节点功能示意图；图3是本专利技术的现场环境监测节点功能示意图；图4是本专利技术的中央监控软件功能框图；图5是本专利技术的星型ZigBee无线通信网络示意图；图6是本专利技术的树型ZigBee无线通信网络示意图；图7是本专利技术的Mesh型ZigBee无线通信网络示意图。图中1、中央监控层；2、中继层；3、现场监测层；4、GPRS无线通信；5、ZigBee无线通信； 11、中央监控中心；111、中央监控计算机；112、中央GPRS无线通信模块；21、中继节点；31、 现场环境监测节点；211、电源管理模块；212、微处理器模块；213、GPRS无线通信模块；214、 ZigBee无线通信模块；215、辅助功能模块；311、电源管理模块；312、微处理器模块；313、传感器模块；314、ZigBee无线通信模块；315、辅助功本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于ＺｉｇＢｅｅ＆ＧＰＲＳ的无线环境监测网络，包括：由中央监控计算机（１１１）和ＧＰＲＳ无线通信模块（１１２）组成的中央监控层（１）、由多个中继节点（２１）组成的中继层（２）和由多个现场环境监测节点（３１）组成的现场监测层（３）其特征在于，所述中继节点（２１）集成有ＧＰＲＳ无线通信模块（２１３）和ＺｉｇＢｅｅ无线通信模块（２１４）；所述现场环境监测节点（３１）集成有传感器模块（３１３）、ＺｉｇＢｅｅ无线通信模块（３１４）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：易建强，张建宏，余意，
申请(专利权)人：无锡中科京惠自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：32
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