[发明专利]一种基于无线传感器网络技术的集装箱监测系统

说明书

技术领域

本发明属环境监测领域，尤其涉及一种基于无线传感器网络技术的集装箱监测系统。

背景技术

近年来随着我国经济的迅猛发展，集装箱运输行业取得了跨越式的发展，其中海上运输是集装箱运输的主力。根据各港的统计数据，我国港口危险品集装箱运量约占集装箱总吞吐量的1%，2010年我国港口危险品集装箱运量预计已达到140万TEU，2015年将达到230万TEU。这些危险品集装箱在运输和存储过程中极易发生安全事故，所以对集装箱内部环境的温湿度情况及危险品泄漏情况进行监测是十分必要的。同时海上运输由于地理跨度大、运输时间长，对危险品集装箱的监测更是不容小觑。

目前在公路集装箱运输中已经有基于GPRS、RFID等技术的无线监测系统，其主要是对集装箱内部温、湿度进行监测，并针对不同的危险品监测氧气含量、二氧化碳含量等不同的环境参数，以监测集装箱内部环境是否适宜危险品安全存贮以及危险品的变质和泄露情况等。但是这种系统由于需要借助移动通信网络，大规模应用成本较高，并且在偏远地区信号很差或无信号，所以在海上运输的应用受到很大的限制。此外，RFID作为一种被动式技术，不能有效地进行自动实时监测。综上所述，海上集装箱运输特别需要一种实时性及可靠性高、成本低廉、易于部署及使用的集装箱监测系统，而且该系统要能满足监测项目多及更换频繁的需求。

无线传感器网络是由多节点组成的面向任务的无线自组织网络，它涉及传感器技术、嵌入式计算技术、网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多个领域，通过各类型传感器对目标信息进行实时监测，由嵌入式计算软件对信息进行处理，并通过无线通信网络将信息汇聚后传送至远程用户。无线传感器网络具有以下特点：（1）无线传感器网络可以实现自组织网络，形成一个高效实时的自动监测系统；（2）无线传感器网络易于部署及使用，且成本低廉；（3）无线传感器网络节点功耗低，网络寿命长。基于无线传感器网络技术的上述特点，用它来监测集装箱内温度、湿度及其它与货物相关的重要气体的浓度等环境参数，一定能更好的保障集装箱在运输中的安全，提早发现安全隐患并将可能的损失降到最低。

发明内容

本发明提供一种基于无线传感器网络技术的集装箱监测系统，该系统可同时监测集装箱内多个环境参数，且传感器模块即插即用，在保证可靠性的前提下实现系统快速灵活的部署。

本发明的功能实现主要是通过以下技术方案解决：

一种基于无线传感器网络技术的集装箱监测系统，包括无线传感器网络及计算机监测中心；无线传感器网络主要由监测节点、路由节点和协调节点组成，监测节点负责传感器模块数据采集发送，采用统一标准的传感器接口，传感器模块即插即用；路由节点负责数据转发；协调节点与计算机监测中心相连，计算机监测中心将其汇总的数据进行处理、存储、分析及发布等。

协调节点、路由节点及监测节点硬件上相同的部分为通讯及控制模块、电源模块。通讯及控制模块可以采用具有处理器内核的ZigBee模块，如JN5148模块。电源模块负责锂电池的充电管理，并给其它模块提供合适的工作电压。三种节点硬件上的区别在于：协调节点具有串口模块，可与电脑的串口相连并通信；监测节点若干具有统一标准的传感器接口，可以连接具有该接口的传感器模块。监测节点可以选择固定在集装箱门内侧，其天线固定在集装箱门外侧。

监测节点的传感器接口由四根线组成，其分别为通过多路复用开关扩展I²C总线得到的SDA线、CLK线、提供或控制传感器模块电源的电源控制线、地电平线。其中SDA线、CLK线分别为I²C总线的数据线及时钟线，每个接口的这两根线是用多路复用开关扩展I²C总线得到的；电源控制线作用是控制每一个接口所连接的传感器模块供电，每个接口的电源控制线需要都单独控制。