[实用新型]基于无线传感器网络的岩土工程安全监测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线传感器网络领域，尤其是一种基于无线传感器网络的岩土工程安全监测系统。

背景技术

目前，岩土工程安全监测主要是通过仪器观测和巡视检查方式对铁路、公路及水利水电工程主体结构、两岸边坡、地基基础、土体位移和沉降等状况做出评估，判断工程的安全情况，为监管人员提供管理依据，或者做出危险预警，以防止灾害事故的发生。现有监测方法存在的主要问题是：1、传感器安装埋设施工过程复杂，传感器信号线缆用量多，线缆布设施工量大，费工费时；2、埋设大量线缆造成现场施工管理困难，在混凝土中埋设的大量线缆还会降低结构强度，带来安全隐患，一旦在施工建设中损坏线缆将造成安全监测设备无法正常工作；3、在传感器安装埋设后，将信号线缆引至MCU(数据采集设备)，MCU负责将模拟信号转换为数字信号，MCU与PC机连接获取数据进行分析，在无人值守的情况下，通常会定期派出技术人员携带数据传输及存储设备前往现场连接MCU获取数据，因此在数据的采集和利用方面存在信号传输层次多、数据利用滞后、响应速度缓慢的缺陷。虽然，近年来广泛通过CDMA/GPRS公众无线数据网络获取数据的方法，但是，由于在数据远程传输环节存在多种不确定因素，其可靠性也受到质疑。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于无线传感器网络的岩土工程安全监测系统，该系统采用无线传感器网络进行传感器数据采集并通过通信网络传输到数据管理中心，解决了现场传感器安装埋设和信号线缆布设带来的问题，实现了安全监测数据即时采集、即时汇集和即时利用的功能。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于无线传感器网络的岩土工程安全监测系统，包括数据采集无线传感器网络、通信网络和数据管理中心，数据采集无线传感器网络通过通信网络与数据管理中心相连接，所述的数据采集无线传感器网络由传感器网络节点和传感器网络汇聚节点通过无线传感器网络连接构成。

而且，所述的传感器网络节点包括传感器、信号调理电路、微处理器、存储器、射频无线模块和电源模块，电源模块为微处理器供电，传感器连接到信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端与微处理器的I/O接口相连接，该微处理器还通过I/O接口与射频无线模块和存储器相连接。

而且，所述的传感器网络汇聚节点包括传感器、信号调理电路、微处理器、存储器、射频无线模块、数据通信模块和电源模块，电源模块为微处理器供电，传感器连接到信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端与微处理器的I/O接口相连接，该微处理器还通过I/O接口与射频无线模块、存储器和数据传输模块相连接。

而且，所述的电源模块为锂电池。

而且，所述的数据传输模块为GPRS通信模块、CDMA通信模块、卫星通信模块、以太网通信模块、现场总线通信模块或无线电台通信模块。

而且，所述的通信网络为GPRS通信网、CDMA通信网、卫星通信网、以太网、现场总线网络或无线电台。

而且，所述的数据管理中心由数据库服务器、应用服务器及客户端通过局域网连接构成。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本系统采用无线传感器网络进行传感器数据采集并通过通信网络传输到数据管理中心，融合了传感器自动识别技术、传感器数据自动采集技术、传感器数据的无线网络化传输技术、传感器现场数据自动分析技术、现场设备的网络化指令传输和解析执行技术，实现了安全监测数据的即时采集、即时汇集和即时利用功能，解决了现场传感器安装埋设和信号线缆布设带来的问题。

2、本系统的传感器网络节点和传感器网络汇聚节点具备自组织能力，在无线信号所及范围内，无需调试即可依照给定结构自动组成传感器智能化无线网络，通过自组织功能自主进行动态配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动组成转发数据的多跳无线网络系统，各传感器无线网络节点之间可以自由传送信息。

3、本系统的数据采集无线传感器网络具备自愈合能力，即当部分节点失效时，传感器网络的自组织性可以重新配置运行逻辑，进行网络修复，恢复网络的正常运行使得工作更加安全可靠。

4、本系统根据安全监测项目区域的大小，可以密集布置多种传感器，而不用考虑线缆布设拥挤度，减少了监测盲区；通过传感器无线网络采集和处理大量的数据，提高监测的准确度。

5、本系统鲁棒性强，经济效益好，节省线缆并简化了传感器的埋设施工；同时利用先进的无线局域网络技术达到自动组网、数据自由流动和汇集分析处理的目的，节省了大量线缆和布设施工量，同时现场无需调试。