[发明专利]地质灾害预警的无线低功耗传感网络系统及其使用方法

权利要求书

1.一种地质灾害预警的无线低功耗传感网络系统，包括无线监测点(1)，其特征是：还包括预警点(2)和监测云(3)，

无线监测点(1)包括传感器(11)、检测电路(12)、微处理器(13)、无线通信模块(14)和电源(15)，传感器(11)、检测电路(12)、微处理器(13)和无线通信模块(14)通过信号线依次连接，电源(15)通过导线分别连接传感器(11)、检测电路(12)、微处理器(13)和无线通信模块(14)；

预警点(2)包括远程终端单元(21)、预警指示装置(22)和不间断电源(23)，远程终端单元(21)通过信号线连接预警指示装置(22)，不间断电源(23)通过导线分别连接远程终端单元(21)和预警指示装置(22)；

各个无线监测点(1)通过无线通信模块(14)和预警点(2)的远程终端单元(21)或监测云(3)无线连接，预警点(2)的远程终端单元(21)和监测云(3)无线连接。

2.如权利要求1所述的地质灾害预警的无线低功耗传感网络系统，其特征是：

无线通信模块(14)和远程终端单元(21)之间的无线连接选用LoRa无线传输协议，无线通信模块(14)和监测云(3)之间的无线连接选用NB-IoT无线传输协议，无线通信模块(14)和智能移动终端之间的无线连接选用蓝牙无线传输协议，远程终端单元(21)和监测云(3)之间的无线连接选用LTE无线传输协议；

传感器(11)包括测量降水量的水位传感器、测量岩石位移的加速度传感器、测量岩石裂缝的位移传感器和测量土壤温湿度的温湿度传感器；

电源(15)选用锂亚电池，电源(15)内置电量管理模块；

预警指示装置(22)包括告警扬声器和告警显示屏。

3.如权利要求2所述的地质灾害预警的无线低功耗传感网络系统，其特征是：

无线通信模块(14)包含远程通信模块和本地配置通信模块，所述的远程通信模块采用LoRa无限传输协议或NB-IoT无线传输协议以用于传输监测数据；所述的本地配置通信模块采用BLE无线传输协议以用于现场调试与配置；

检测电路(12)包括数字电位计(121)和比较器(122)，数字电位计(121)的分压抽头端连接到比较器(122)的IN-端，各个传感器(11)的输出电压信号都输入到比较器(122)的IN+端，比较器(122)的OUT端连接到微处理器(13)的中断输入引脚；

数字电位计(121)的工作电流典型值为5μA/2.7V，比较器(122)的工作电流最大值小于0.2μA/0.9～6V，数字电位计(121)和比较器(122)在启动后一直处于工作状态，微处理器(13)在平时处于低功耗休眠状态，使检测电路(12)的待机电流不大于5.2μA。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的地质灾害预警的无线低功耗传感网络系统的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：

①配置监测云(3)的平台账户、项目、设备信息；

②布置预警点(2)的远程终端单元(21)、预警指示装置(22)和不间断电源(23)，用智能移动终端配置所连接的预警点(2)的IP地址参数，并查看预警点(2)远程终端单元(21)的状态；

③布置无线监测点(1)的传感器(11)、检测电路(12)、微处理器(13)、无线通信模块(14)和电源(15)；

④用智能移动终端通过蓝牙唤醒现场的无线监测点(1)，然后进行调试，配置阈值、上传采样率、所需连接的远程终端单元(21)的编号或IP地址参数；

⑤现场的无线监测点(1)经调试后，默认每小时采样一次数据并上传至远程终端单元(21)或监测云(3)，若超过所设阈值，则立刻触发一次报警，并提升采样率至每十分钟一次；

⑥远程终端单元(21)或监测云(3)接收到无线监测点(1)的报警信号后，触发内置的分析程序，通过远程终端单元(21)驱动预警指示装置(22)，显示或播报相应报警信息；

⑦报警时，远程终端单元(21)或监测云(3)通知同一监测区域的所有无线监测点(1)进行加密采样；

⑧监测云(3)根据报警等级，通过电子邮件、短信通知用户(4)。

5.如权利要求4所述的地质灾害预警的无线低功耗传感网络系统的使用方法，其特征是：

步骤②时：远程终端单元(21)的状态包括SIM卡状态、信号状态、拨号上网状态、电池电量情况、与监测云(3)的连接情况、与本地无线监测点(1)或预警点(2)的连接情况；

步骤⑤时：

检测电路(12)包括数字电位计(121)和比较器(122)，数字电位计(121)的分压抽头端连接到比较器(122)的IN-端，各个传感器(11)的输出电压信号都输入到比较器(122)的IN+端，比较器(122)的OUT端连接到微处理器(13)的中断输入引脚；

从监测云(3)下发适当的触发门限参数给各个无线监测点(1)，无线监测点(1)通过微处理器(13)的SPI接口将接收到的触发门限参数写入数字电位计(121)，将数字电位计(121)的分压端输出调整到预设参数值后再输入到比较器(122)的IN-端；各个传感器(11)输出电压信号直接输入到比较器(122)的IN+端，当IN+端的电压低于IN-端的电压时，比较器(122)的OUT端向微处理器(13)输出低电平，微处理器(13)处于休眠状态，当IN+端的电压高于IN-端的电压时，比较器(122)的OUT端向微处理器(13)输出高电平，使微处理器(13)产生中断并唤醒微处理器(13)，随后微处理器(13)触发一次报警。