[发明专利]一种基于无线传感器网络的机场环境监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及到无线传感器网络技术，具体地说，是一种基于无线传感器网络的机场环境监控方法。

背景技术

无线传感器网络WSN（wireless sensor network）是由具有感知、处理和无线通信能力的传感器节点通过自组织方式形成的网络。与传统有线网络相比，WSN具有放置灵活、扩展简便等特点，在军事、医疗和环境监测等领域有广阔应用前景。WSN媒质接入控制协议主要解决多个节点共享信道问题，决定节点何时及如何共享媒质收发数据。典型的有基于无冲突时分多址（TDMA）的MAC协议和有碰撞避免功能的载波侦听多址（CSMA/CA）协议，但它们在实际环境中各有优缺点，具体适用于不同的应用环境。

而随着航空运输业的发展，机场安全面临的压力越来越大，对国内大多数机场来说，机场现场安全依靠简单人工看守，容易导致机场安全事故的发生和处理效率的低下，影响航空运输系统的正常运行。

中国专利申请200910185418.3公开了一种基于WSN和GPRS网络相融合的远程监控终端设备，该专利文件中虽然提及了将无线传感器网络WSN与通用无线分组服务网络GPRS（General Packet Radio Service）相融合来实现远程监控，但是该专利文件只对设备的具体构造做了详细描述，只强调了该设备能够实现WSN与GPRS网络的融合，从而满足远程数据的无线传输，可应用到远程监控系统，但是该专利文件中并未公开无线传感器网络应用到某一具体环境中数据是如何传输和处理，也未提及监测数据的智能判断和安全预警，要想利用该专利文件所公开的内容来实现机场环境的智能监测还存在一定的难度。

现有技术的缺点是：现有机场环境监测大多采用人工看守，消耗人力财力，智能化程度低，安防漏洞严重，容易导致机场安全事故。虽然目前无线传感器网络技术比较成熟，但是具体应用在机场环境这种大范围的安全检查还比较少见，对于机场环境监测，传感器网络的布置以及网络内数据的传输和处理还存在许多技术难题，要想保证机场环境监测数据的实时可靠传输以及机场环境安全与否的智能判断，甚至是在机场环境处于威胁状态下能够做出相应的安全防范动作都还存在一定的技术缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于无线传感器网络的机场环境监控方法，该方法是希望将现有成熟的无线传感器网络技术应用到具体的机场环境监测中来，通过无线传感器网络中的传感器节点实时采集机场环境信息，既要保证数据的事实可靠传输，又要能判断出机场环境是否处于安全状态，同时还要根据机场环境的安全状态做出相应的安全防范动作。

为达到上述目的，本发明提出了一种基于无线传感器网络的机场环境监控方法，其关键在于按照以下步骤进行：

第1步：搭建一个无线传感器网络WSN，所述无线传感器网络WSN由一个网络协调器、N个终端设备以及M个监测节点组成，所述N和M都为大于或等于1的整数，所述M个监测节点布置在机场环境中，用于采集机场环境信息，所述终端设备用于获取所述监测节点所采集的环境信息并将该环境信息上传至所述网络协调器中；

所述M个监测节点随机大量分布在机场周围，根据节能和网络通信实时性的要求，由人工均匀布置大量的终端设备在监测节点的周围，在这里为N个，保证监测节点在1到2跳通信距离内到达所述终端设备，每个终端设备可以连接多个监测节或其他终端设备，监测节点之间可以通信，终端设备之间也可以通信，终端设备负责收集所述监测节点所采集的环境信息，并建立多跳主干路由，将收集到的环境信息通过主干路由传送到所述网络协调器中，使得所述无线传感器网络WSN中的任意一个监测节点所检测的数据均能通过直接上传或路由转发的方式实时传送到所述网络协调器中。

第2步：搭建一个虚拟专用网络VPN（Virtual Private Network），所述虚拟专业网络VPN由监控中心、安防系统以及至少一个手持设备构成，所述监控中心、安防系统以及任意一个手持设备上均设置有通用无线分组业务GPRS模块，所述GPRS模块上安装有APN接入卡，该APN接入卡用于实现所述监控中心、安防系统以及任意一个手持设备之间的实时数据传输；

第3步：所述网络协调器按照默认方式向所述无线传感器网络WSN内广播第一种MAC层帧格式MAC1，所述无线传感器网络WSN内的终端设备或/和监测节点接收到所述第一种MAC层帧格式MAC1后，按照时分多址TDMA无线信道接入方式上传所述环境信息给所述网络协调器，所述网络协调器以GPRS协议将所获取的环境信进行封装组帧，最后将封装成的GPRS数据帧传送给所述监控中心；