基礎設施的無線傳感網絡監測方法以及系統的製作方法
2023-05-14 09:15:51 1
專利名稱：基礎設施的無線傳感網絡監測方法以及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及大型基礎設施監控領域，尤其涉及一種基礎設施的無線傳感網絡監測方法以及系統。
背景技術：
目前，在對大型基礎設施的監測方面應用的方法主要有三類人工監測、有線監測、無線監測。
無論西方還是我國，大型基礎設施的監測方法基本一直沿用依靠大規模的人力測量完成。這樣不僅耗費巨大，精度較低，更重要的是失去了對系統數據的全天候分析，進而導致對突發情況的反應、處理以及預警能力大大下降。對於不易進入的永久性使用設施，如地下埋藏的管道和極為繁忙的地下鐵，產生的影響就更為嚴重。
而現有的有線網絡監測系統多是由眾多有線機站配合一定量有線或無線傳感設備構成。這不僅需要鋪設大量的長距離線路以保障電源與信號的傳遞，進而大大增加了整套系統的成本；另外有線網絡監測系統無形中增添了高強度的後期維護費用，直接或間接地影響到了人員的作業效率；而且，潛在地，對這些基礎設施本身建築結構上也造成了不必要的損壞，從而增添了額外的安全隱患。諸多以上原因導致了有線傳感裝置不可能大面積、 大密度安裝，進而漏報、誤報現象嚴重。
而剛剛出現的無線監測方式(相對有線監測方法)，有兩種可能一種是，實現了無線的通訊但因無法解決高能耗問題，所以仍然需要電源線路；另一種是，從有線到整體無線的系統，卻產生了以下的幾點關鍵問題 1、傳輸頻率的單一性，以至於無法克服多路徑現象(multi-path)所常常帶來的信號強弱不確定性(即同一無線信號在可視路徑上的直接信號傳遞與其他反射、衍射的相互疊加 或抵消 )。其主要原因在於變頻、調頻技術對於硬體的需求過高，耗能過大，對於系統的整體協調性過強，而在電池能量極其有限的情況下，更使得這一技術難以實現； 2、信號採集頻率不適(過快或過慢)，至今沒有一個系統或方法敘述了對於大型基礎設施的信號採集速率，從而導致，不科學的無線系統協議，進而使整個系統的能耗均衡性無法控制。(即信號採集速率或過快或過慢)。這主要是因為傳統基礎設施的監測常採用埋藏式，即建築過程中與混凝土一次性埋設，使用性差、維護難，所以至今低於這一領域的監測與預警並沒有他多的科學性要求； 3、沒有一個系統對於無線監測網絡所在的環境進行深入探究，即建築用料、橫截面尺寸、建築物形狀以及特殊安裝環境對於傳感網絡布局的所帶來的影響，如線狀結構。使得具體系統因安裝因素考慮的缺乏性，大大降低了原有系統實現其應有功能的可靠性。主要原因是從無線傳感技術的角度缺乏對於土木工程等建築學科的連接。
4、對於無線監測網絡的安全性，沒有考慮。
5、單個支點能耗大，主要原因有二 A、現有設計以有線為主，那麼對於能耗設計方面並不注重； B、同時又缺乏相對應的分析方法，如對於支點不同模態(休眠、啟動、運行、發射、 信息處理模態)的能耗分析，不同無線發射功率時的能耗需求等等，導致單個支點壽命的不確定性，進而失去了對於單個支點的智能優化的先決條件。
6、缺乏龐大的網絡優化，進而系統壽命的不確定性。除了本發明外，並沒有一個實質性的方案或商業化產品對於大型(數量超過50個支點)的無線傳感網絡系統進行過設計、開發、應用。
7、在單個傳感支點之上的數據信號處理缺乏設計，使得冗繁信息重複發射，單個支點的能量有效使用率極低。
8、不具有大型基礎設監測中所需要的無線超高精度傳感器，進而大量數據的不可靠性使得相應的基礎設施預警的敏感性和即時性大大減低。
9、現有系統數據缺乏可視性，無法讓人們直觀的感受和理解到基礎設施的微小變化的嚴重性。
10、除了以上9點所導致的不可靠性以及整體所存在的不可靠性，導致這一系統、 方法無法適用於工業級生產的需要。
發明內容
本發明實施第一目的在於提供一種基礎設施的無線傳感網絡監測方法，採用該技術方案，採用該技術有利於使得無線網絡系統能耗低。
本發明實施第二目的在於提供一種基礎設施的無線傳感網絡監測系統，採用該技術方案，採用該技術有利於使得無線網絡系統能耗低。
本發明實施例提供的一種基礎設施的無線傳感網絡監測方法，包括 無線傳感支點周期性監測獲取基礎設施的狀態參數， 所述無線傳感支點根據本無線傳感支點到網關的路由信息，確定本無線傳感支點到網關是否需要經過無線中繼支點，如果無需經過無線中繼支點，則 將所述狀態參數封裝為數據信號，在所述數據信號中包含本無線傳感支點的標識作為發送支點標識，無線發送所述數據信號， 將所述狀態參數封裝為數據信號，在所述數據信號中包含本無線傳感支點的標識作為發送支點標識， 如果需經過無線中繼支點，則 將所述狀態參數封裝為數據信號，在所述數據信號中包含發送支點標識、以及下一無線中繼支點的標識，無線發送所述數據信號， 所述無線中繼支點接收數據信號，判定接收的數據信號中是否包含有本無線中繼支點的標識，如果是，則丟棄所述數據信號；否則，則將所述數據信號無線轉發至網關； 所述網關接收數據信號，判定接收的數據信號中的發送支點標識是否存儲在本網關中，如果是，則將所述數據信號中的基礎設施的狀態參數添加到伺服器終端的資料庫；否則，丟棄所述數據信號。
可選地，所述在所述數據信號中包含所述發送支點的標識，具體是 將所述發送支點的標識存儲在所述數據信號中的文件頭欄位中； 所述在所述數據信號中包含下一無線中繼支點的標識，具體是 將所述下一無線中繼支點的標識添加到所述數據信號中的文件頭欄位中。
可選地，所述無線傳感支點在非預警常態下以周期大於1分鐘小於或等於1小時的周期，監測獲取所述基礎設施的狀態參數。
可選地，所述基礎設施的狀態參數包括所述基礎設施的溫度、溼度、傾斜度、位移量。
可選地，所述無線傳感支點無線發送所述數據信號之前，還包括 將本無線傳感支點當前的功耗信息包含在所述數據信號中。
可選地，在步驟將所述數據信號中的基礎設施的狀態參數添加到伺服器終端的資料庫之後，還包括 所述伺服器終端定時查詢分析所述資料庫，當任一基礎設施最新的狀態參數值超出預定的極限時，則 所述伺服器終端向用戶發送預警信號，並且向所述基礎設施端的無線傳感支點返回調頻控制信號， 所述基礎設施端的無線傳感支點根據所述調頻控制信號，提高對所述基礎設施監測的頻率。
可選地，當任一基礎設施最新的狀態參數值未超出預定的極限時，則進一步判定所述基礎設施當前的狀態參數相對於上一周期的狀態參數的差距是否超過預定的差距極限，如果是，則 所述伺服器終端向用戶發送預警信號，並且向所述基礎設施端的無線傳感支點返回調頻控制信號， 所述基礎設施端的無線傳感支點根據所述調頻控制信號，提高對所述基礎設施監測的頻率。
可選地，當所述基礎設施當前的狀態參數相對於上一周期的狀態參數的差距未超過預定的差距極限，則進一步判定本基礎設施的狀態參數的累計平均值與本基礎設施的狀態參數初始值的差額是否高於預定的警戒極限，如果是，則 所述伺服器終端將預警等級下降一級，累計計數器清零。
可選地，無線傳感支點周期性監測獲取基礎設施的狀態參數，具體包括 無線傳感支點實時探測基礎設施的狀態，獲取模擬探測信號； 將所述模擬探測信號轉換成狀態數字數據， 將所述狀態參數封裝為數據信號，具體是 將所述狀態數字數據封裝成所述數據信號。
可選地，所述任一支點的標識具體為本支點中的射頻晶片的晶片標識，其中所述支點為所述無線傳感支點、或者所述無線中繼支點。
本發明實施例提供的一種基礎設施的無線傳感網絡監測系統，包括至少兩個無線傳感支點、與所述各支點無線連接的網關、以及與所述網關網際網路連接的伺服器終端； 其中，所述各無線傳感支點分別設置在待檢測的各基礎設施側，各無線傳感支點之間無線網絡連接； 所述各無線傳感支點包括 探測模塊、模數轉換器、高頻收發模塊； 其中，所述探測器，用於按照預定的頻率探測基礎設施的狀態，獲取模擬探測信號； 所述模數轉換器，與所述探測器電連接，用於將所述擬探測信號模數轉換成狀態數字數據； 所述高頻收發模塊包括處理模塊、封裝模塊、存儲模塊、通信接口， 所述存儲模塊中存儲有本無線傳感支點到網關的路由信息； 所述處理模塊，與所述存儲模塊電連接，用於查詢所述存儲模塊，確定本無線傳感支點到網關需要經過無線中繼支點； 所述封裝子模塊與所述處理模塊電連接，用於查詢所述存儲模塊本無線傳感支點到網關是否需要經過無線中繼支點； 所述封裝模塊與所述處理模塊電連接，用於將所述狀態數字數據封裝成數據信號，在所述數據信號中包含本無線傳感支點的標識，其中， 當所述處理模塊判定本無線傳感支點到所述網關需要經過無線中繼支點時，還在所述數據信號中包含所述需經過的下一無線中繼支點的標識，其中所述無線中繼支點為本系統中任一其他的無線傳感支點； 所述通信接口，與所述封裝模塊電連接，用於無線收發信號； 所述網關，用於接收數據信號，判定接收的數據信號中的發送支點標識是否存儲在本網關中，如果是，則將所述數據信號中的基礎設施的狀態參數添加到伺服器終端的資料庫；否則，丟棄所述數據信號。
可選地，所述網關包括高頻收發模塊、處理器， 其中，所述網關高頻收發模塊包括收發接口、存儲模塊、處理模塊， 所述收發接口，用於無線收發信號； 所述存儲模塊，存儲有本系統的所有支點的標識； 所述處理模塊，用於判定所述存儲模塊中是否存儲有當前數據信號中的發送支點的標識，如果是，則將所述數據信號轉發處理器；否則，丟棄所述數據信號； 所述處理模塊，用於將所述數據信號中的狀態參數添加到所述伺服器終端的資料庫。
可選地，在所述探測器的基板電路模塊外封裝有金屬屏蔽材料；和/或， 在所述無線傳感支點整體被包裹在一金屬殼內。
由上可見，應用本發明實施例的技術方案，由上可見，由於在本實施例中，在各基礎設施端設置無線傳感支點，各基礎設施的無線傳感支點均可以成為其他支點到網關的中繼路由支點，通過各支點間的通信協助，組成在能耗交底的網絡系統中實現了各個遠近支點間的數據通訊。使整個網絡系統能耗低、可靠性高、使用壽命高。相對於現有技術，避免了因單一支點受損而導致的整體網絡癱瘓問題。
另外，在伺服器終端側存儲有各基礎設施在任何時刻的狀態參數，可以對這些基礎設施進行系統的協同數據分析，使得誤報機率最低化，進一步促成了「聯合」預警，增強了整個系統的決策性能。
另外，在本實施例中，具體選用各支點中的射頻晶片的晶片標識作為本支點的標識，而不需自編標識，其中該支點既可以為無線傳感支點、也可以為無線中繼支點。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明的不當限定，在附圖中 圖1為本發明實施例1提供的一種基礎設施的無線傳感網絡監測方法流程示意圖； 圖2為本發明實施例1提供的一種根據資料庫信息進行基礎設施監測分析方法流程示意圖； 圖3為本發明實施例2提供的一種根據資料庫信息進行基礎設施監測系統的結構示意框圖； 圖4為本發明實施例2提供的系統中的無線傳感支點301的結構示意框圖； 圖5為本發明實施例2提供的系統中的網關302的結構示意框圖。
具體實施例方式下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。
實施例1 圖1為本實施例提供的一種基礎設施的無線傳感網絡監測方法流程示意圖，參見圖1所示，本流程主要包括以下步驟 步驟101 無線傳感支點周期性監測獲取基礎設施的狀態參數。
由於公共工程(橋梁、水壩、電站等大型建築)、地下工程(地下洞庫、地鐵隧道、 鐵路隧道、礦井等)、管道工程(石油、天然氣、自來水管道等)等基礎設施與社會的公共安全、利益密切相關，故需要對其進行高可靠性的監測。以便於人們根據監測結果分析這些基礎設施的可能出現的形變、裂縫、塌方等危險情況的監控與預警。
在本實施例方案中，可以在各需要被監測的各基礎設施側，分別固定一個無線傳感支點，由各無線傳感支點按照預定的周期監測該基礎設施當前的狀態參數。
無線傳感支點在基礎設施上的安裝位置及類型的選取是按照基礎設施建設及維護方面的專家的建議進行選擇的，比如，在某座大橋的橋墩上出現一條裂紋，橋梁專家建議監測該裂紋今後的變化情況，那麼，我們可以在該裂紋上方安裝一個位移傳感器，用來實時監測該裂紋今後的變化情況。
無線傳感支點中的傳感器可以根據要探測的狀態參數類型而確定，比如可以但不限於為傾斜角傳感器、位移傳感器等。
其中的該基礎設施狀態參數可以但不限於包括基礎設施的溫度、溼度、傾斜度、 位移量等狀態表徵值。
在本實施例中，對基礎設施的檢測頻率可以但不限於根據該基礎設施的狀態確定，比如 如果當前基礎設施處於安全常態時，此時在相當長一段時間內，基礎設施的狀態參數變化微小，此時可以採用長期監測頻率對該基礎設施進行監測，該監測頻率可以為若干分鐘監測一次甚至若干小時監測一次，這意味著略微的信息傳輸的延時得到允許，經過本發明人的測試，其數據信號傳輸可靠性達到99. 9999%。
如果當前的基礎設施處於預警等異常狀態時，則可以由控制端發送控制信號至該基礎設施側的無線傳感支點，調整該無線傳感支點的監測頻率，使其以較高的頻率對該基礎設施進行監測，比如1000Hz至IHz內的監測速率。
由於基礎設施在相當長的時段內處於安全常態，故採用上述的優選方案，既可以保證在常態下各無線傳感支點的功耗較低，具有較長的使用壽命，還有利於保證數據信號傳輸的傳輸可靠性。而在該基礎設施當前處於異常狀態時，此時該基礎設施的狀態變化會較快，故將監測頻率調整為較高的頻率，保證監測的及時性，便於監控端實時了解該基礎設施的實際變化狀況。
步驟102 無線傳感支點根據本無線傳感支點到網關的路由信息，判定本無線傳感支點到網關是否需要經過無線中繼支點，如果是，則執行步驟103 ；否則執行步驟108。
在組網時，在各無線傳感支點處存儲有本無線傳感支點到網管的路由信息，即本無線傳感支點的網絡信號傳輸到網關需經的路徑信息。
無線傳感支點根據該路由信息，確定本無線傳感支點到網關是否需要經過其他支點的中轉，即需要經過無線中繼支點。如果是，則執行步驟103 ；否則，跳轉至步驟108。
步驟103 無線傳感支點將當前的狀態參數封裝為數據信號，在當前數據信號中包含發送支點的標識、以及下一無線中繼支點的標識，無線發送該數據信號。
無線傳感支點按照預定的數據封裝格式，對當前狀態參數的數據信息進行數據加密封裝打包成數據信號，在進行數據打包時，將本無線傳感支點的標識(即信息發送支點的標識)、以及需經過的下一無線中繼支點的標識均包含在該數據信號中。
在本實施例中，可以但不限於將這本無線傳感支點的標識、以及需經過的下一無線中繼支點的標識，存放在該數據信號中的文件頭欄位中，以便在任一中繼支點或網關在收到該數據信號時，無需解密數據即可在文件頭欄位中讀取到這些信息，具體產生的有益效果在後續介紹。
另外，從無線網絡的安全性的角度還可以但不限於採用高級加密標準(Advanced Encryption Mandard，簡稱AES)數據加密，並將加密後的信息無線發送出去。
另外，在進行數據發送時，可以但不限於將對0511泡至MSOMHz帶寬，分為16個頻段，實現多路徑效應影響下的變頻技術。
步驟104 無線中繼支點接收數據信號。
以數據信號的傳輸路徑為順序對本實施例方案進行描述，當該無線傳感支點到網關需要經過無線中繼支點中轉時，則在無線中繼支點側，以一無線中繼支點為例，該無線中繼支點接收數據信號，執行步驟105。
步驟105 無線中繼支點判定當前接收的數據信號中是否包含有本無線中繼支點的標識，如果是，則執行步驟106 ；否則執行步驟107。
該無線中繼支點接收數據信號後，無線中繼支點判定數據信號中是否有本無線中繼支點的標識，如果是，則認為當前數據信號為發送到本端的有效信號，執行步驟106 ；否則，認為該數據信號為無效信號，執行步驟107。
在本實施例中，如果通信協議規定，在步驟103中，將無線傳感支點的標識、以及需經過的下一無線中繼支點的標識存放在該數據信號的文件頭中，則在本步驟時，可以由無線中繼支點的射頻模塊在收到數據後，直接在數據信號的文件頭中直接讀取支點的標識，根據這些標識查詢本無線中繼支點存儲器，而確定在該數據信號中是否包含有本無線中繼支點的標識，而不需交由數據解密模塊對該數據信息進行解密解析，有利於節省支點的功耗。
步驟106 無線中繼支點丟棄該數據信號，不對數據信號進行處理，返回。
如果在步驟105中，該無線中繼支點認為當前的數據信號不為本支點的有效信號時，則不對該數據信號進行任何的處理而直接丟棄該數據信號，返回步驟105，繼續進行數據接收。
步驟107 無線中繼支點將該數據信號無線轉發至網關，跳轉執行步驟109。
如果在步驟105中，該無線中繼支點認為當前的數據信號為本支點的有效信號時，可以但不限於按照現有技術將該數據信號轉發至網關。
在無線中繼支點對數據信號進行中繼轉發的過程中，可以但不限於按照以下方式進行 在本無線中繼支點中查詢本支點到網關的路由信息，按照該路由信息，確定是將該數據信息轉發至下一無線中繼支點進行轉發，還是直接無線發送出去給網關。具體可以參考無線傳感支點對數據信號的路由發送的描述。
步驟108 無線傳感支點將該狀態參數封裝為數據信號，並且在該數據信號中包含本無線傳感支點的標識作為發送支點標識，無線發送該數據信號。
在步驟102中，如果根據無線傳感支點端存儲的本無線傳感支點到網關的路由信息，確定該無線傳感器不需經過任何的無線中繼支點而向網關發送數據信號時，執行本步驟 無線傳感支點按照預定的封裝協議進行數據加密打包，在打包的過程中，在該數據信號中包含本無線傳感支點的標識作為發送支點標識，然後無線發送該數據信號。
在進行數據打包的過程中，可以但不限於如步驟103同理，將該發送支點的標識添加到該數據信號的文件頭中，該優選方案帶來的進一步有益效果可以參見步驟103、105 中的記載。
步驟109 網關接收數據信號。
在網關側，網關可以但不限於按照目前的無線通信協議，網關主動抓取接收數據信號。
步驟110 網關判定接收的數據信號中的發送支點標識是否存儲在本網關中，如果是，則執行步驟111 ；否則執行步驟112。
在本實施例的網關側存儲有本無線網絡系統中的各無線傳感支點的標識，如果是，則 網關接收數據信號後，網關判定接收的數據信號中的發送支點標識是否存儲在本網關中，如果是，則網關判定當前的數據信號為本網關的有效信號，執行步驟111 ；否則，認為該數據信號為本網關的無效信號，執行步驟112。
當步驟103中進行數據打包時，將發送支點的標識存儲在該數據信號的文件頭中，則可以直接讀取數據信號中的文件頭獲得發送支點標識，而不需解密其中的數據，進一步有利於節省網關的功耗。
步驟111 網關讀取數據信號中封裝的基礎設施的狀態參數，將該基礎設施的狀態參數添加到伺服器終端的資料庫。
當在步驟110中，該網關認為該數據信號為本網關的有效信號時，則執行本步驟 網關解密該數據信號，獲取其中包含的基礎設施的狀態參數，然後將其中的狀態參數添加到伺服器終端的資料庫中，使得在該資料庫中存儲有本網絡被監測的所有基礎設施在各時刻的狀態參數信息，以便監控端可以根據該資料庫進行資料庫分析進行監測。
步驟112 網關丟棄當前的數據信號，不對數據信號進行處理，返回。
當在步驟110中，該網關認為該數據信號為本網關的無效信號時，則執行本步驟 網關不對該數據信號繼續處理，而直接丟棄當前的數據信號。
需要說明的是，在本實施例中的無線中繼支點、無線傳感支點具體為根據該支點在當前的數據傳輸中的位置進行命名。而在實際中，各無線中繼支點對於本支點端的基礎設施監測，其實際為無線傳感支點，而無線傳感支點相對於其他的支點，其還可以為其他支點到網管的中繼路由支點。
在本實施例方案中，控制協議包含智能無線傳感支點控制協議、智能無線傳感繼電點控制協議、智能無線傳感網絡控制協議、智能無線傳感終端控制協議。作為整個網絡完成正常的智能支點與智能終端之間，智能支點與支點之間，完成通暢信息和指令的聯通。
各傳感支點除了其自身的物理測量、無線發出作業外，同時需要負責接收並轉發臨近支點的信息。這個過程中，協議以系統中每個支點通訊的可靠性、系統整體能耗平衡性和工作壽命、安裝成本等要素為組網準則，實現自行組網，完成網絡構造。並同時帶有智能的機動性，以實現網絡系統的自我診斷與不斷更新、調整，以及整個網絡系統的實時優化。 控制變頻部件，並協調各支點之間的協同變頻；同時對於新的傳感支點自動識別、入網；以及對整個傳感網絡系統的能量優化。同時，對於組網結構，該協議針對性地進行了，網狀網絡、樹狀網絡以及星狀網絡的自動可選功能，增加了該協議的對於不同安裝環境的適應性。 網絡最大可容納無線傳感支點數量可達到250個以上。
由上可見，由於在本實施例中，在各基礎設施端設置無線傳感支點，各基礎設施的無線傳感支點均可以成為其他支點到網關的中繼路由支點，通過各支點間的通信協助，組成在能耗交底的網絡系統中實現了各個遠近支點間的數據通訊。使整個網絡系統能耗低、 可靠性高、使用壽命高。相對於現有技術，避免了因單一支點受損而導致的整體網絡癱瘓問題。
經過發明人在本發明研究過程中的試驗監測，本系統網絡在正常運作狀態的總耗電量小於20毫安；休眠狀態下達到微安級別。整個系統以超低功耗設計，確保了對於整個無線系統的能量的綜合統籌，進而實現了智能無線傳感網絡的優化，使得通用電池的使用得以普及，真正實現了無線、非有線電源的獨立支點系統，在各支點端，採用1號電池作為能源即可支持該支點的長期工作需要。
另外，在伺服器終端側存儲有各基礎設施在任何時刻的狀態參數，可以對這些基礎設施進行系統的協同數據分析，使得誤報機率最低化，進一步促成了「聯合」預警，增強了整個系統的決策性能。
另外，在本實施例中，具體選用各支點中的射頻晶片的晶片標識作為本支點的標識，而不需自編標識，其中該支點既可以為無線傳感支點、也可以為無線中繼支點。
另外，經過本發明人在本發明研究過程中的測試，採用該技術方案實現了通過無線網絡的方式對基礎設施的監控，本實施例所示的無線傳感網絡監測技術相對於人工監測、有線網絡監測的各項網絡參數比對具體如表一所示 表一三種監測技術得到的各項監測指標比較表
權利要求
1.一種基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是，包括 無線傳感支點周期性監測獲取基礎設施的狀態參數，所述無線傳感支點根據本無線傳感支點到網關的路由信息，確定本無線傳感支點到網關是否需要經過無線中繼支點，如果無需經過無線中繼支點，則將所述狀態參數封裝為數據信號，在所述數據信號中包含本無線傳感支點的標識作為發送支點標識，無線發送所述數據信號，將所述狀態參數封裝為數據信號，在所述數據信號中包含本無線傳感支點的標識作為發送支點標識，如果需經過無線中繼支點，則將所述狀態參數封裝為數據信號，在所述數據信號中包含發送支點標識、以及下一無線中繼支點的標識，無線發送所述數據信號，所述無線中繼支點接收數據信號，判定接收的數據信號中是否包含有本無線中繼支點的標識，如果是，則丟棄所述數據信號；否則，則將所述數據信號無線轉發至網關；所述網關接收數據信號，判定接收的數據信號中的發送支點標識是否存儲在本網關中，如果是，則將所述數據信號中的基礎設施的狀態參數添加到伺服器終端的資料庫；否則，丟棄所述數據信號。
2.根據權利要求1所述的基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是， 所述在所述數據信號中包含所述發送支點的標識，具體是將所述發送支點的標識存儲在所述數據信號中的文件頭欄位中； 所述在所述數據信號中包含下一無線中繼支點的標識，具體是 將所述下一無線中繼支點的標識添加到所述數據信號中的文件頭欄位中。
3.根據權利要求1或2所述的基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是，包括 所述無線傳感支點在非預警常態下以周期大於1分鐘小於或等於1小時的周期，監測獲取所述基礎設施的狀態參數。
4.根據權利要求1或2所述的基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是， 所述基礎設施的狀態參數包括所述基礎設施的溫度、溼度、傾斜度、位移量。
5.根據權利要求1所述的基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是， 所述無線傳感支點無線發送所述數據信號之前，還包括將本無線傳感支點當前的功耗信息包含在所述數據信號中。
6.根據權利要求1所述的基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是，在步驟將所述數據信號中的基礎設施的狀態參數添加到伺服器終端的資料庫之後， 還包括所述伺服器終端定時查詢分析所述資料庫，當任一基礎設施最新的狀態參數值超出預定的極限時，則所述伺服器終端向用戶發送預警信號，並且向所述基礎設施端的無線傳感支點返回調頻控制信號，所述基礎設施端的無線傳感支點根據所述調頻控制信號，提高對所述基礎設施監測的頻率。
7.根據權利要求6所述的基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是，當任一基礎設施最新的狀態參數值未超出預定的極限時，則進一步判定所述基礎設施當前的狀態參數相對於上一周期的狀態參數的差距是否超過預定的差距極限，如果是， 則所述伺服器終端向用戶發送預警信號，並且向所述基礎設施端的無線傳感支點返回調頻控制信號，所述基礎設施端的無線傳感支點根據所述調頻控制信號，提高對所述基礎設施監測的頻率。
8.根據權利要求7所述的基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是，當所述基礎設施當前的狀態參數相對於上一周期的狀態參數的差距未超過預定的差距極限，則進一步判定本基礎設施的狀態參數的累計平均值與本基礎設施的狀態參數初始值的差額是否高於預定的警戒極限，如果是，則所述伺服器終端將預警等級下降一級，累計計數器清零。
9.根據權利要求1所述的基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是， 無線傳感支點周期性監測獲取基礎設施的狀態參數，具體包括 無線傳感支點實時探測基礎設施的狀態，獲取模擬探測信號；將所述模擬探測信號轉換成狀態數字數據， 將所述狀態參數封裝為數據信號，具體是 將所述狀態數字數據封裝成所述數據信號。
10.根據權利要求1所述的基礎設施的無線傳感網絡監測方法，其特徵是，所述任一支點的標識具體為本支點中的射頻晶片的晶片標識，其中所述支點為所述無線傳感支點、或者所述無線中繼支點。
11.一種基礎設施的無線傳感網絡監測系統，其特徵是，包括至少兩個無線傳感支點、與所述各支點無線連接的網關、以及與所述網關網際網路連接的伺服器終端；其中，所述各無線傳感支點分別設置在待檢測的各基礎設施側，各無線傳感支點之間無線網絡連接；所述各無線傳感支點包括 探測模塊、模數轉換器、高頻收發模塊；其中，所述探測器，用於按照預定的頻率探測基礎設施的狀態，獲取模擬探測信號； 所述模數轉換器，與所述探測器電連接，用於將所述擬探測信號模數轉換成狀態數字數據；所述高頻收發模塊包括處理模塊、封裝模塊、存儲模塊、通信接口， 所述存儲模塊中存儲有本無線傳感支點到網關的路由信息；所述處理模塊，與所述存儲模塊電連接，用於查詢所述存儲模塊，確定本無線傳感支點到網關需要經過無線中繼支點；所述封裝子模塊與所述處理模塊電連接，用於查詢所述存儲模塊本無線傳感支點到網關是否需要經過無線中繼支點；所述封裝模塊與所述處理模塊電連接，用於將所述狀態數字數據封裝成數據信號，在所述數據信號中包含本無線傳感支點的標識，其中，當所述處理模塊判定本無線傳感支點到所述網關需要經過無線中繼支點時，還在所述數據信號中包含所述需經過的下一無線中繼支點的標識，其中所述無線中繼支點為本系統中任一其他的無線傳感支點；所述通信接口，與所述封裝模塊電連接，用於無線收發信號；所述網關，用於接收數據信號，判定接收的數據信號中的發送支點標識是否存儲在本網關中，如果是，則將所述數據信號中的基礎設施的狀態參數添加到伺服器終端的資料庫； 否則，丟棄所述數據信號。
12.根據權利要求11所述的基礎設施的無線傳感網絡監測系統，其特徵是， 所述網關包括高頻收發模塊、處理器，其中，所述網關高頻收發模塊包括收發接口、存儲模塊、處理模塊，所述收發接口，用於無線收發信號；所述存儲模塊，存儲有本系統的所有支點的標識；所述處理模塊，用於判定所述存儲模塊中是否存儲有當前數據信號中的發送支點的標識，如果是，則將所述數據信號轉發處理器；否則，丟棄所述數據信號；所述處理模塊，用於將所述數據信號中的狀態參數添加到所述伺服器終端的資料庫。
13.根據權利要求11所述的基礎設施的無線傳感網絡監測系統，其特徵是， 在所述探測器的基板電路模塊外封裝有金屬屏蔽材料；和/或，在所述無線傳感支點整體被包裹在一金屬殼內。
全文摘要
本發明涉及大型基礎設施監控領域，公開了一種基礎設施的無線傳感網絡監測方法以及系統。系統包括至少兩個無線傳感支點、與所述各支點無線連接的網關、以及與所述網關網際網路連接的伺服器終端；其中，各無線傳感支點分別設置在待檢測的各基礎設施側；各無線傳感支點包括探測模塊、模數轉換器、高頻收發模塊。高頻收發模塊包括處理模塊、封裝模塊、存儲模塊、通信接口，處理模塊查詢存儲模塊，本無線傳感支點到網關需要經過無線中繼支點；封裝模塊將狀態數字數據封裝成數據信號，其中，當無線傳感支點到網關需要經過無線中繼支點時，還將需經過的下一無線中繼支點的標識封裝到數據信號中；通信接口無線收發信號；網關將數據信號中的基礎設施的狀態參數添加到伺服器終端的資料庫；否則，丟棄數據信號。
文檔編號H04W84/18GK102186186SQ20101057122
公開日2011年9月14日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者吳儼, 劉彬 申請人:無錫悟莘科技有限公司