[实用新型]基于无线网络的水闸安全监控系统

说明书

技术领域

本实用新型属于水运工程安全监控、嵌入式系统与无线通信技术相结合的交叉领域研究，具体涉及基于无线网络的水闸安全监控系统。 

背景技术

水闸作为重要的水利基础设施，在航运、灌溉、供水、防洪、水力发电、调节河道流量和改善水环境等方面具有举足轻重的作用，但目前水闸监控系统主要采用有线方式，有线分布式水闸监控系统通常采用以太网或现场总线网作为监控控制系统的网络联结方式，采用屏蔽网线、光线或电缆作为控制系统的有线通信介质。虽然个别工程采用无线方式，但也主要采用数传电台组网和微波作为系统的通信介质。这些有线和无线分布式水闸监控控制系统的网络建设和维护不便，而且费用比较昂贵。 

随着传感器技术、分布式信息处理技术、通信技术和图像采集编码技术的迅速发展，无线传感器网络应运而生。无线传感器网络使用简单方便，极大地节约了测试中由于反复布设有线数据采集设备而消耗的人力和物力，只需将设备置于被测部位即可实现信息的采集，采集到的参数数据通过ZigBee网络，视频数据通过第三代无线通信WCDMA/3G网络进行无线输，消除了长电缆传输带来的噪声干扰，整个测量系统具有极高的测量精度和抗干扰能力，采集现场整个网络具有较快的自组织和自修复能力，组网方便快捷、支持多种网络拓扑、具有低复杂度、快速、可靠、安全的优点。并且功耗低，解决电源更换的问题。系统将ZigBee技术、第三代无线通信WCDMA/3G技术和视频技术等很好的集成于一体，将采集的参数数据和视频数据实时传输到远程监控调度中心，从而实现对被测水闸的远程实时监控。整个系统保证了水闸无线远程实时监控系统鲁棒性、系统稳定性和监控实时性，构成恶劣环境中水闸无线监测、无线传输的数字化无线网络参数和视频监控系统，实现对所关心环境变量和水闸开合度和工作状况的在线高精度监测与传输，为确保整个水闸枢纽安全运行，建设了一套可靠的、能实现数据实时采集与传输的无线安全监控调度系统。 

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有水闸安全监控系统的不足，提出了无线传感器网络视频监控系统，克服现有有线分布式水闸监控系统劳动强度大、布线困难、成本高、监测范围有限以及实效性差、不可视频直观显示等弊端。 

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案： 

基于无线网络的水闸安全监控系统，系统由数据采集系统、数据传输系统、远程监控调度系统组成，数据采集系统包括参数采集节点、视频采集节点、路由节点和协调器节点，远程监控调度系统包括数据库服务器系统和监控调度中心，参数采集节点采集水闸环境参数、结构参数，视频采集节点采集水闸图像信息，参数采集节点将水闸环境参数、结构参数依次通过路由节点和协调器节点传输至数据传输系统，视频采集节点将水闸图像信息通过无线网络传输至数据传输系统，数据传输系统将闸门环境参数、结构参数和图像信息传输至数据库服务器系统，监控调度中心根据数据库服务器系统采集的信息自动控制闸门启闭，通过SMS及时发布预警短信。 

所述传感器组对水闸环境参数进行采集，传感器组设置于参数采集节点上，参数采集节点通过路由节点和协调器节点通信，协调器节点通过数据传输层和远程监控调度中心通信。 

所述的参数采集节点是基于ZigBee无线传感网络的，由集成了微处理器和无线收发器的CC2430模块、电源模块、数/模转换模块、时钟电路模块、存储电路模块、驱动控制输出模块、通讯接口电路模块共同组成。 

所述的视频采集节点主要由电源管理模块、存储模块、FPGA模块、视频采集模块、视频编码模块、嵌入式外围设备驱动模块、以及通讯接口模块组成，采集的视频信息通过WCDMA/3G网络传送到远程安全监控调度中心实时显示。 

所述的协调器节点采用ZigBee方式与路由节点连接，接收所有参数采集节点发送过来的数据，并通过第三代无线通信网络WCDMA/3G传到远程安全监控调度中心，同时接受远程监控调度中心发布的指令。 

所述的远程安全监控调度中心的主要任务是把底层发送过来的参数数据、视频数据、节点ID号等进行存储、挖掘分析和显示，并对底层进行指令发布，同时进行远程设备管 理和网络拓扑显示，出现险情或必要时，能通过SMS及时进行短信报警。 

所述采集信息主要包括水闸启闭控制和环境信息采集，通过图像视频采集和传感器参数采集，水闸启闭控制包括水闸开合度及工况、启闭电机状态，环境信息采集分一般性监测和专门性监测。