一种工业园区环境监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种工业园区环境监测系统，包含中继路由、监控中心和由多个传感器节点组成的多个无线传感器网络，以及与无线传感器网络数量相等且一一对应的多个汇聚节点；所述汇聚节点包含一数据分析单元和一通讯单元，所述数据分析单元对传感器节点采集的数据按周期进行分析，对于采集的参数值在正常范围内的节点，通过通讯单元控制节点减少测量频率，对于采集的参数值超过正常范围，则通过通讯单元控制节点增大测量频率。能够对传感器节点采集的数据进行分析处理，有效地避免节点的浪费，能够更有效的分布节点，更准确的测量节点数据。
【专利说明】
—种工业园区环境监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种环境监测系统，尤其涉及一种工业园区环境监测系统，属于环境监测环保领域。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的发展，工业园区的发展日成规模，带动了我国GDP的大幅增长。但是日益加剧的环境污染与破坏也成了我们目前面临的首要问题，无论是煤化工业园区、钢铁工业园区，还是一些核工业园区，园区工业往往会产生诸如二氧化硫、一氧化硫、温度、湿度二氧化碳等环境因素对产品以及人们的生活和工作环境都有着至关重要的影响。
[0003]目前，环境变量的精确监测与管理对于提高环境控制精度、节约能源及促进生产有着重要的作用。目前我国工业园区的环境监测系统匮乏，即便是有，往往采用一些生物检测法，布线检测法严重浪费能源，由于工业园区不同位置的各项参数往往都不均匀和不同的，所以需要采集多个不同点的温度值进行综合评判，目前的大多数工业环境监测系统都不能有效地覆盖整个工业区，难以实现各个参数的统一性。
[0004]例如:专利申请号为“201410317675.9 ”的一种蜂窝式无线通讯的水质参数远程监测系统，包括呈蜂窝状分布的多个信息采集终端，网关，WEB服务器，数据库和监控端，所述信息采集终端将采集的多种水质数据通过ZIGBEE网络发送给网关；所述网关接收并将所述水质数据通过因特网协议发送给所述WEB服务器；所述WEB服务器对每个所述信息采集终端的所述水质数据进行集中处理及分析，得到结果数据，并将所述结果数据保存至所述数据库；所述监控端通过因特网协议与所述WEB服务器通信，实时观测所述WEB服务器中的所述结果数据。本发明采用蜂窝式采集终端、网关、服务器三方相辅相成的系统架构实现，可实现整个系统的运行、数据采集、数据处理、网页界面显示、客户监测等各个环节的简捷性和稳定性。该发明虽然也是利用无线传感网络进行数据采集监控，但是在数据准确和节约上面仍存在有待改进的空间。
[0005]又如:申请号为“201410264275.6” 一种基于无线传感器网络的智能家居系统，包括至少两个环境监测节点、至少两个设备监控节点、信息处理终端、数据远程传输模块和远程用户管理端，至少两个环境监测节点、至少两个设备监控节点均与信息处理终端连接，信息处理终端与数据远程传输模块连接，数据远程传输模块与远程用户管理端通信连接，信息处理终端包括用于处理接收和发送数据的第一微处理器单元、用于将第一微处理器单元处理得到的数据进行显示和用户触摸信号输入的TFT彩屏显示模块、用于与环境监测节点和设备监控节点相互通信的第一无线通信单元、用于串口通信和烧录程序的第一串口单元、以及第一供电单元。本发明灵活性良好、维护维修方便、扩展功能较高、智能化程度良好。该发明虽然也是利用无线传感网络进行数据采集监控，但是在数据准确和节约上面仍存在有待改进的空间。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的不足提供了一种利用无线传感器网络，且体积小、覆盖面广、功能多样化、便捷稳定的工业园区环境监测系统。
[0007]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种工业园区环境监测系统，包含中继路由、监控中心和由多个传感器节点组成的多个无线传感器网络，以及与无线传感器网络数量相等且一一对应的多个汇聚节点；所述无线传感器网络将采集的环境参数传输至汇聚节点，所述汇聚节点将环境参数信息汇总通过中继路由上传至监控中心；所述汇聚节点包含一数据分析单元和一通讯单元，所述数据分析单元对传感器节点采集的数据按周期进行分析，对于采集的参数值在正常范围内的节点，通过通讯单元控制节点减少测量频率，对于采集的参数值超过正常范围，则通过通讯单元控制节点增大测量频率。
[0008]优选的，所述传感器节点包含传感器单元、微处理器单元、通信单元和供电单元；所述传感器单元连接微处理器单元，所述微处理器单元连接通信单元，所述供电单元为传感器单元、微处理器单元和通信单元提供所需电源。
[0009]优选的，所述传感器节点之间通过无线连接。
[0010]优选的，所述传感器单元包含温湿度传感器、C02浓度传感器、CO浓度传感器和S02浓度传感器。
[0011]优选的，所述微处理器单元为AT32UC3A。
[0012]优选的，所述供电单元为可充电蓄电池。
[0013]优选的，所述湿度传感器为DS18B20，所述湿度传感器为HR202，所述C02浓度传感器为CDM416、CO浓度传感器为C0/CF-100和S02浓度传感器为2SH12。
[0014]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1、本发明体积小、覆盖面广、功能多样化、便捷稳定，易于操作，便于管理，能够有效地监测环境参数。
[0015]2、能够对传感器节点采集的数据进行分析处理，有效地避免节点的浪费，能够更有效的分布节点，更准确的测量节点数据。
[0016]3、感器节点通过无线通信方式形成多跳、自组织的无线传感器网络，该自组网能力强，可实时同步对工业园区的监测参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明系统结构图；
图2是本发明传感器节点结构示意图；
图3是本发明汇聚节点结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1所示，一种工业园区环境监测系统，包含中继路由、监控中心和由多个传感器节点组成的多个无线传感器网络，以及与无线传感器网络数量相等且一一对应的多个汇聚节点；所述无线传感器网络将采集的环境参数传输至汇聚节点，所述汇聚节点将环境参数信息汇总通过中继路由上传至监控中心；如图3所示，所述汇聚节点包含一数据分析单元和一通讯单元，所述数据分析单元对传感器节点采集的数据按周期进行分析，对于采集的参数值在正常范围内的节点，通过通讯单元控制节点减少测量频率，对于采集的参数值超过正常范围，则通过通讯单元控制节点增大测量频率。
[0019]如图2所示，所述传感器节点包含传感器单元、微处理器单元、通信单元和供电单元；所述传感器单元连接微处理器单元，所述微处理器单元连接通信单元，所述供电单元为传感器单元、微处理器单元和通信单元提供所需电源。所述传感器节点之间通过无线连接。所述传感器单元包含温湿度传感器、C02浓度传感器、CO浓度传感器和S02浓度传感器。所述微处理器单元为AT32UC3A。所述供电单元为可充电蓄电池。所述湿度传感器为DS18B20，所述湿度传感器为HR202，所述C02浓度传感器为CDM416、CO浓度传感器为C0/CF-100和S02浓度传感器为2SH12。
[0020]工作时，首先通过无线传感器网络对工业园区环境温湿度、C02浓度、CO浓度、S02浓度进行采集，并同时将环境参数汇聚到汇聚节点；汇聚节点对采集的数据进行分析处理，如果发现传感器节点采集的数据多属于正常值范围，则此时的传感器节点的作用不大，可以撤去，避免不必要的浪费，若发现测量的数据远远高于正常值，如果传感器节点的数量不够不能准确的进行测量数据，这种情况下可以通过增加传感器节点的数量，扩大传感器节点的覆盖范围是测量的数据更加准确。然后汇聚节点通过通讯单元将传感器网络采集的数据进行接收、整合并通过中继路由无线传输至监控中心；监控中心的工作人员通过数据分析处理准确掌握工业园区的各项环境参数。
[0021]该系统涉及到的一写具体的型号，数字式温湿度传感器是把温度和湿度，通过温、湿度敏感元件和相应电子电路转换成易于采集和读取的数字信号的传感器。本项目拟采用SHTlO传感器来完成温、湿度的采集。SHTlO是Sensir1n公司推出的新型集成数字式温、湿度传感器。该传感器采用CMOSens专利技术生产，具有超小体积(表面贴装)、响应速度快、接口简单、性价比高等特点，且其相对湿度和温度的测量兼有露点输出；功耗低，能自动休眠；长期稳定性非常出色。
[0022]CDM4161是费加罗公司生产的一种C02气体浓度测试模块，其在空气中对C02有很高的选择性，C02浓度的测量范围为400?4000 ppm，对一氧化碳和甲烷等气体不敏感，CDM4161内部集成的单片机可对传感器采集到的信号处理和自动校准，以使其输出的电平值与C02气体的浓度保持良好的线性关系.有别于固态或者液态电解质气体传感器，CDM4161是利用半导体材料的各种化学特性将空气中含有的特定气体(即待测气体)以适当的电信号检测和定量的器件。其优点是灵敏度高、响应速度快、体积小、寿命长、便于集成化、智能化，同时能使检测转换一体化。二氧化硫浓度传感器采用2SH12 二氧化硫半导体传感器，2SH12 二氧化硫传感器是高性能的气体检测传感器，可用于对工业中S02气体的检测。其对二氧化硫气体有有很好的选择性，灵敏度很高，同时具有良好的重复性和长期的稳定性及抗干扰，适合本系统的开发需求。微处理器作为整个节点的控制核心，要对来自各个方面的信息作最终的判断和控制。我们拟采用AVR32 AT32UC3A，其低功耗的特性和丰富强大的处理能力十分适合本系统的开发。
[0023]显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种工业园区环境监测系统，包含中继路由、监控中心和由多个传感器节点组成的多个无线传感器网络，以及与无线传感器网络数量相等且一一对应的多个汇聚节点；所述无线传感器网络将采集的环境参数传输至汇聚节点，所述汇聚节点将环境参数信息汇总通过中继路由上传至监控中心；其特征在于:所述汇聚节点包含一数据分析单元和一通讯单元，所述数据分析单元对传感器节点采集的数据按周期进行分析，对于采集的参数值在正常范围内的节点，通过通讯单元控制节点减少测量频率，对于采集的参数值超过正常范围，则通过通讯单元控制节点增大测量频率。
2.根据权利要求1所述工业园区环境监测系统，其特征在于:所述传感器节点包含传感器单元、微处理器单元、通信单元和供电单元；所述传感器单元连接微处理器单元，所述微处理器单元连接通信单元，所述供电单元为传感器单元、微处理器单元和通信单元提供所需电源。
3.根据权利要求1所述工业园区环境监测系统，其特征在于:所述传感器节点之间通过无线连接。
4.根据权利要求2所述工业园区环境监测系统，其特征在于:所述传感器单元包含温湿度传感器、C02浓度传感器、CO浓度传感器和S02浓度传感器。
5.根据权利要求2所述工业园区环境监测系统，其特征在于:所述微处理器单元为AT32UC3A。
6.根据权利要求2所述工业园区环境监测系统，其特征在于:所述供电单元为可充电蓄电池。
7.根据权利要求4所述工业园区环境监测系统，其特征在于:所述湿度传感器为DS18B20,所述湿度传感器为HR202，所述C02浓度传感器为CDM416、CO浓度传感器为CO/CF-1OO和S02浓度传感器为2SH12。
【文档编号】G01D21/02GK104197995SQ201410500217
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】胡晓荣, 俞娟, 胡瑜 申请人:无锡昊瑜节能环保设备有限公司