基于無線傳感器網絡的微量爆炸物監測系統的制作方法

本發明涉及公共安全監測技術領域，具體涉及基于無線傳感器網絡的微量爆炸物監測系統。

背景技術：

相關技術中，應用的炸藥類檢測系統主要是光譜類儀器，比如基于核子四極諧振法，基于x射線法等，不能微型化，價格高，顯然不能滿足公共安全監測的需求。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供基于無線傳感器網絡的微量爆炸物監測系統。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

提供了基于無線傳感器網絡的微量爆炸物監測系統，包括爆炸物傳感監測模塊、報警模塊和爆炸物測控管理中心，所述的報警模塊與爆炸物測控管理中心遠程通信連接，爆炸物傳感監測模塊用于通過無線傳感器網絡采集微量爆炸物的化學量參數信息，并將微量爆炸物的化學量參數信息發送至爆炸物測控管理中心，爆炸物測控管理中心對微量爆炸物的化學量參數信息進行分析處理，在化學量參數信息異常時將化學量參數信息和異常爆炸物的定位信息發送至報警模塊進行報警。

本發明的有益效果為：通過無線傳感器網絡實現了微量爆炸物的智能監測，成本低。

附圖說明

利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。

圖1本發明的結構框圖；

圖2是本發明監控基站的連接框圖。

附圖標記：

爆炸物傳感監測模塊1、報警模塊2、爆炸物測控管理中心3、電源管理模塊10、計算機接口20、無線通信模塊30、中央處理器40。

具體實施方式

結合以下實施例對本發明作進一步描述。

參見圖1、圖2，本實施例提供的基于無線傳感器網絡的微量爆炸物監測系統，包括爆炸物傳感監測模塊1、報警模塊2和爆炸物測控管理中心3，所述的報警模塊2與爆炸物測控管理中心3遠程通信連接，爆炸物傳感監測模塊1用于通過無線傳感器網絡采集微量爆炸物的化學量參數信息，并將微量爆炸物的化學量參數信息發送至爆炸物測控管理中心3，爆炸物測控管理中心3對微量爆炸物的化學量參數信息進行分析處理，在化學量參數信息異常時將化學量參數信息和異常爆炸物的定位信息發送至報警模塊2進行報警。

優選地，所述的爆炸物傳感監測模塊1包括爆炸物化學傳感節點、匯聚節點、監控基站，爆炸物化學傳感節點用于采集微量爆炸物的化學量參數信息，并將采集的微量爆炸物的化學量參數信息發送至匯聚節點，匯聚節點用于對爆炸物化學傳感節點發送的微量爆炸物的化學量參數信息進行收集和融合，其與監控基站無線通信連接，所述監控基站通過以太網與所述爆炸物測控管理中心3通信連接。

優選地，所述爆炸物測控管理中心3包括：數據庫，用于保存微量爆炸物的化學量參數信息，還用于查詢微量爆炸物的化學量參數信息；數據分析異常報警模塊，用于對微量爆炸物的化學量參數信息進行分析處理，以及在化學量參數信息異常時將化學量參數信息和異常爆炸物的定位信息發送至報警模塊2進行報警。

優選地，所述監控基站包括電源管理模塊10、計算機接口20、無線通信模塊30和中央處理器40，電源管理模塊10用于提供所需電源；計算機接口20用于實現監控基站接入公網；無線通信模塊30用于實現與所述爆炸物化學傳感節點或匯聚節點的無線通信；中央處理器40，用于處理接收到的數據信息，存放各種變量以及緩存微量爆炸物的化學量參數信息。

本發明上述實施例通過無線傳感器網絡實現了微量爆炸物的智能監測，成本低。

優選地，首輪發送微量爆炸物的化學量參數信息時，爆炸物化學傳感節點直接將微量爆炸物的化學量參數信息發送至匯聚節點，匯聚節點對該微量爆炸物的化學量參數信息進行解碼，若解碼成功，該爆炸物化學傳感節點將后續的微量爆炸物的化學量參數信息也直接發送至匯聚節點，若解碼不成功，爆炸物化學傳感節點選擇其他爆炸物化學傳感節點作為中轉節點來輔助發送微量爆炸物的化學量參數信息至匯聚節點，其中，該爆炸物化學傳感節點選擇下一跳的中轉節點時，具體執行：

(1)設hij表示爆炸物化學傳感節點hi的第j個鄰居節點，p(hij)表示hij的擇優連接概率值，根據下列公式確定爆炸物化學傳感節點的鄰居節點的擇優連接概率值：

式中，表示hij的節點度，其中節點度表示該爆炸物化學傳感節點的直接相鄰的節點的數目，表示hij的鄰居節點的平均節點度，表示hij與爆炸物化學傳感節點hi之間的接收信號強度指示值，表示hij的鄰居節點的平均接收信號強度指示值，r為設定的權重調整系數；

(2)對各鄰居節點按照擇優連接概率值從大到小的順序進行排列，形成備選中轉節點列表，爆炸物化學傳感節點從其備選中轉節點列表中選擇擇優連接概率值最大的作為下一跳中轉節點。

本優選實施例定義了下一跳中轉節點的選擇策略，從而實現快速有效的最優中轉節點選取，方法簡單便捷，在選擇中轉節點時，以爆炸物化學傳感節點的相對節點度和相對鏈路質量狀況作為篩選因素，從而選擇不容易失效、鏈路質量最優的中轉節點來輔助傳輸微量爆炸物的化學量參數信息，保證微量爆炸物的化學量參數信息傳輸的可靠度。

優選地，爆炸物化學傳感節點在發送微量爆炸物的化學量參數信息時不斷調整自身的發射功率，具體為：

(1)在發送微量爆炸物的化學量參數信息前，爆炸物化學傳感節點hi以最大發射功率向其他爆炸物化學傳感節點發送鄰居確認消息，任意爆炸物化學傳感節點收到鄰居確認消息后，向hi發送反饋消息，反饋消息包括自身節點標識、當前剩余能量值、初始最大能量值、接收信號強度值以及與hi通信時的最小發射功率，爆炸物化學傳感節點hi根據反饋消息按照由小到大的順序排列得到的最小發射功率，形成最小發射功率列表，并定義為{qi1,qi2,…,qin}，n表示爆炸物化學傳感節點hi的鄰居節點數目；

(2)爆炸物化學傳感節點hi開始時以qi1發送微量爆炸物的化學量參數信息，并按照{qi1,qi2,…,qin}的順序依次更新發射功率，并依次計算不同發射功率時的節點性能評價值，設u(qix)表示爆炸物化學傳感節點hi在發射功率為qix時的節點性能評價值，其中x＝1,…,n，％ix為爆炸物化學傳感節點hi在發射功率為qix時具有的鄰居節點數目，u(qix)的計算公式為：

其中，表示爆炸物化學傳感節點hi在發射功率為qix時的第5個鄰居節點，分別為的當前剩余能量、初始能量，為hi,之間的鏈路質量值，為hi,之間的歐式距離，wt、dt分別為人為設定的標準鏈路質量值、標準歐式距離值，β為設定的權重調整系數；

(3)當滿足下列功率更新停止條件時，爆炸物化學傳感節點hi停止發射功率更新，并將qix作為最優發射功率，按照最優發射功率進行后續微量爆炸物的化學量參數信息傳輸：

式中，qix+1表示在{qi1,qi2,…,qin}中發射功率qix的后一個發射功率。

本優選實施例設置了爆炸物化學傳感節點的功率調整策略，其中還定義了節點性能評價值的計算公式，該計算公式利用爆炸物化學傳感節點在當前發射功率下的鄰居節點能量和距離來衡量爆炸物化學傳感節點的性能，能夠在一定程度上體現爆炸物化學傳感節點的負荷承受能力和微量爆炸物的化學量參數信息傳輸效率；

本優選實施例以爆炸物化學傳感節點的發射功率作為控制條件，計算不同發射功率下爆炸物化學傳感節點的節點性能評價值，并采用取值較為穩定時的最小發射功率作為最優發射功率進行后續微量爆炸物的化學量參數信息傳輸，能夠均衡各爆炸物化學傳感節點的能耗和負載，增大爆炸物化學傳感節點的傳輸微量爆炸物的化學量參數信息的效率，從而在整體上延長了爆炸物傳感監測模塊1的網絡生命周期。

優選地，hi,之間的鏈路質量值按照下列公式計算：

式中，表示鏈路hi,之間hi的接收信號強度值，表示鏈路hi,之間的接收信號強度值。

爆炸物化學傳感節點之間進行相互通信時，正向和反向的鏈路質量并不一致，因此容易導致信息傳輸不準確，從而導致爆炸物化學傳感節點不能成功傳輸信息，本優選實施例用正反兩向的接收信號強度指示值來計算hi,之間的鏈路質量值，能夠更準確地反映hi,之間的鏈路質量，從而為爆炸物化學傳感節點的發射功率的優化調整奠定良好的基礎，進一步保證各爆炸物化學傳感節點的能耗和負載均衡。

最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。